【正文】 在相同頻率時(shí)，印制倒 F 天線與其他傳統(tǒng)單極子天線相比在天線尺寸縮減上有一定優(yōu)勢。但是采用此方案需要購買專用阻抗匹 配芯片，使模塊成本預(yù)算增高。芯片內(nèi)置有一個(gè) 穩(wěn)壓器來為其他所需工作電路提供穩(wěn)定的電壓。可廣泛應(yīng)用于： 低功耗藍(lán)牙系統(tǒng) 。 主電路設(shè)計(jì)介紹 本次設(shè)計(jì)中的藍(lán)牙控制模塊是基于德州儀器公司 (TI)的 CC2540 芯片開發(fā)的一款低功耗藍(lán)牙射頻控制模塊，是一款可應(yīng)用各種短距離物聯(lián)網(wǎng)無線通信應(yīng)用的無線射頻收發(fā)器。 外圍電路簡單 。 內(nèi)置 IEEE 媒體存取控制 (MAC)定時(shí)器，通用的 16 位和 2 個(gè) 8 位定時(shí)器，紅外發(fā)生電路各一個(gè)及支持多種串行通信協(xié)議的 USART 兩個(gè) 。它的藍(lán)牙主從節(jié)點(diǎn)建立只需花費(fèi)非常低的總材料成本。還要感謝我的父母，他們不辭辛勞地培養(yǎng)我，教育我，供我讀大學(xué)。 第 31 頁 7 謝辭 首先我要感謝我的母校 —— xx 大學(xué)。 第 29 頁 圖 Debugger 參數(shù)配置 第四步： ProjectMake 編譯后顯示 0 錯(cuò)誤和 0 警告。在 的開頭有這個(gè)回調(diào)函數(shù)的定義，如圖 所示： 圖 Callback 回調(diào)函數(shù) 每當(dāng) profile 中的 characteristic value 有變化，都會產(chǎn)生一次回調(diào)。 可以看出，所有的任務(wù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)幾乎都是一致的，有一個(gè)任務(wù)入口點(diǎn)，還有系統(tǒng)消息事件處理，以及其他的任務(wù) 事件處理。 主機(jī)和從機(jī)的開機(jī)流程如下：首先從機(jī)開啟廣播，然后主機(jī)掃 描廣播的從機(jī)，當(dāng)主機(jī)掃描到從機(jī)后，會發(fā)出連接請求，當(dāng)從機(jī)接收到主機(jī)的掃描請求后，會主動發(fā)送掃描回應(yīng)數(shù)據(jù)。 SerialPrintString()封裝了端口號和數(shù)據(jù)長度兩個(gè)參數(shù)， SerialPrintValue 函數(shù)向用 第 22 頁 戶提供了打印數(shù)值功能，并且可以控制打印的數(shù)值顯示格式，如 10 進(jìn)制或者 16 進(jìn)制。 第 34 行：設(shè)置流控制，值為 TRUE 或者 FALSE，當(dāng)為 TRUE 時(shí)，除了 TX、RX 外，還要連接 CTS 和 RTS。 HostTestRelease 網(wǎng)絡(luò)處理器工程結(jié)構(gòu)和一般的協(xié)議棧 demo 一樣，同樣適用硬件抽象層，操作系統(tǒng)虛擬層。 Btool 允許用戶使用基本的 BLE 集中器設(shè)備功能，例如發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙外設(shè)或廣播設(shè)備、建立與外設(shè)的連接、進(jìn)行 GATT 應(yīng)用數(shù)據(jù)的讀寫操作、綁定服務(wù)等。 Components—— 目錄 Components 存放的協(xié)議棧組件是最終需要的，包括底層的 BLE 和開發(fā)板硬件層 HAL，還有類似操作系統(tǒng)的 OSAL。 。屬性表是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，包含了稱為屬性的小塊數(shù)據(jù)，除了值本身，每個(gè)屬性都包含下列屬性： 句柄 — 屬性在表中的地址，每個(gè)屬性有唯一的句柄； 類型 — 表示數(shù) 據(jù)代表的事務(wù)，通常是藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟規(guī)定或由用戶自定義的UUID（ Universally Unique Identifier）； 權(quán)限 — 規(guī)定了 GATT 客戶端設(shè)備對屬性的訪問權(quán)限，包括是否能訪問和怎樣訪問。這些值代表了外設(shè)所要求的連接參數(shù)。再之后，系統(tǒng)就向外發(fā)送建立連接設(shè)備的請求。 硬件抽象層文件目錄如圖 所示： 圖 HAL 文件目錄 HAL Include 文件夾包含 HAL 驅(qū)動及 HAL 相關(guān)文件的頭文件，如圖 所示： 圖 Include 文件下頭文件 HAL Target 文件夾下的 Drivers 包含所有 HAL 驅(qū)動的“ .c”文件。在藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧中， OSAL 主要提供以下功能： 、初始化和啟動； 、互斥； ； ； 。 通用屬性配置文件層是一種定義使用 ATT 相關(guān)服務(wù)的框架，并且在 ATT 服務(wù)上面屬于的一層結(jié)極，這當(dāng)中的 GATT 規(guī)定相關(guān)配置文件的結(jié)極，這一服務(wù)模塊被相應(yīng)的機(jī)構(gòu)稱之為“特性”，這種特性是建立在兩個(gè)設(shè)備連接之間的所有數(shù)據(jù)之間進(jìn)行的相關(guān)通信，并且它們是 GATT 的子程序處理過，再在應(yīng)用程序中在 GATT 層直接簡單的進(jìn)行使用。 藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧具有很多版本，不同的廠商提供的藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧有一定的區(qū)別，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是 TI 公司推出的藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧 BLE—CC254x— . 協(xié)議棧主要由兩個(gè)部分組成，主機(jī)和控制器，如 TI 公司研究開發(fā)的新型一代的藍(lán)牙 協(xié)議棧。 USBDongle 通過 USB 接口與 PC 連接，安裝 TI 的驅(qū)動程序，將USBDongle 模擬成串口，然后運(yùn)行 BTool。 CC2540 單片機(jī)使用單周期訪問 SFR、 DATA 和 SRAM。 圖 天線電路 電源電路 CC2540 核心板的供電可由 SUB 轉(zhuǎn)換，也可以由鋰電池等供電，電壓輸入范圍在 ～ 6V，電源電路如圖 所示。另外，藍(lán)牙 還有低成本和跨廠商互操作性，以及反應(yīng)靈敏、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，使其可應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，讓藍(lán)牙技術(shù)得到了充分的應(yīng)用。 用自適應(yīng)跳頻，能有效的減少與其他無線技術(shù)之間的大干擾。目前而言其可實(shí)現(xiàn)的傳輸速率大概是 2425Mbps。藍(lán)牙無線傳輸能保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地送回到控制中心，而且現(xiàn)在手機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，實(shí)現(xiàn) BEL與安卓的結(jié)合將促進(jìn)“物聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展，在這一過程中 BLE 起到的作用是非常關(guān)鍵的，這將從根本上推動物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長人們的生活水平也不斷提高，人們對房間的燈光效果要求也越來越高。本次設(shè)計(jì)以 CC2540藍(lán)牙模塊作為無線數(shù)據(jù)采集和收發(fā)的無線終端。 20xx 年 4 月 21 日， Bluetooth SIG 正式頒布了 Bluetooth Core Specification Version High Speed (藍(lán)牙核心規(guī)范 版高速 )，藍(lán)牙 是以一種新型射頻技術(shù) —— Generic Alternate MAC/PHY(AMP)作為核心的，其允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對任何一個(gè)任務(wù)動態(tài)選擇正確地射頻。 低功耗藍(lán)牙有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)： ，一塊小小的電池都能夠使其正常的工作數(shù)年。 。本次的設(shè)計(jì)是按 照 TI 公司提供的參考來完成電路的二次開發(fā)。 第 7 頁 圖 復(fù)位電路 下載調(diào)試電路 CC2540 開發(fā)板使用的是標(biāo)準(zhǔn)的 CCDebugger 調(diào)試接口，為了調(diào)試的方便，故特意將 debugger 接口的 9 號引腳和 2 號引腳短接，這樣就可以使用 CCDebugger為開發(fā)板提供電源。除了保存程序代碼和常亮之外，非易失性存儲器允許應(yīng)用程序保存必要的數(shù)據(jù)，以保證這些數(shù) 第 8 頁 據(jù)在設(shè)備重啟后可用。協(xié)議的具體表現(xiàn)形式主要是通過協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的，什么是協(xié)議棧呢？一般我們可以這樣理解，協(xié)議棧相當(dāng)于一個(gè)協(xié)議與用戶之間的接口，該接口能夠更好的方便開發(fā)人員利用它來進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)議處理，當(dāng)然必須遵守通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和接收；也可以這樣理解，它就相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)我們需要用到它的時(shí)候，就可以從中調(diào)用出來供開發(fā)人員使用。 接口層是連接主機(jī)和控制器之間的標(biāo)準(zhǔn)通信接口層，它可以是軟件的 API 或者硬件電路，如生活中我們常常用到的 UART、 SPI、 USB 等。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們常常使用到內(nèi)核，借助內(nèi)核可以使得程序的設(shè)計(jì)方法大大簡化，并且能夠使得一個(gè)任務(wù)通過不同的小任務(wù)表現(xiàn)出來且得到我們的要求實(shí)現(xiàn)。其中 uint16 的定義為： typedef unsigned short uint16。這些廣告設(shè)備的內(nèi)容有很多種，比如說設(shè)備的地址以及一些相關(guān)的額外數(shù)據(jù)和一些設(shè)備名稱。另外，超時(shí)值必須大于有效的連接間隔 [有效的連接間隔 =連接間隔 *（ 1+從機(jī)延遲） ]。 （ 2）通用屬性配置文件（ GATT） 主機(jī)既可以是 GATT 客戶端也可以是 GATT 服務(wù)器；從機(jī)既可以是 GATT 客戶端也可以是 GATT服務(wù)器。客戶端需要知道如何解析這些不同的特性值的數(shù)據(jù)。 協(xié)議棧文件夾下有以下幾個(gè)目錄： 第 18 頁 Accessories—— \Accessories\Drivers 里面存放的是燒寫了 HostTestRelease 程序的 CC2540 USBDongle 的 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動的程序，有的時(shí)候 USBDongle 插到電腦上沒有被識別成串口號，這里就要注意 USBDongle 出廠時(shí)燒寫的是 PacketSniffer的固件，是協(xié)議分析儀，叧外當(dāng) USBDdongle 燒寫了 HostTestRelease 程序時(shí)才會表現(xiàn)為一個(gè)串口，此時(shí) USBDongle 的驅(qū)動程序就在 Drivers 目錄下。 Projects\ble—— 目錄 Projects\ble，是最后一個(gè)也是最重要的一個(gè)目錄，基于協(xié)議棧的所有 demo 工程都在這里。 USBDongle 是 USB 口的，通過內(nèi)部軟件模擬成串口，實(shí)現(xiàn)串口通信。 在 中有一個(gè)串口初始化函數(shù)： HalUARTInit()，但編程不是針對它，HalUARTInit()在芯片上電階段就會調(diào)用。 當(dāng)程序接收到硬件發(fā)來的串口數(shù)據(jù)時(shí)，會調(diào)用剛才配置的回調(diào)函數(shù)，通知我們做好接收工作，回調(diào)函數(shù)編寫圖 所示： 圖 串口應(yīng)用回調(diào)函數(shù) 第 55 行：開辟臨時(shí)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用來接收數(shù)據(jù)。也包含“ ”和“ ”，處理用戶接口功能； OUTPUT—— IAR 輸出的內(nèi)容。 366~370 行：設(shè)置 SimpleProfile 初始數(shù)據(jù)。 當(dāng)主機(jī)調(diào)用 GATT_ReadCharValue 后 ， 讀 取 到 的 value ，會在GATT_MSG_EVENT 中通知我們，如圖 所示： 第 26 頁 圖 GATT 處理函數(shù) 如上文所述，這里的 Peripheral 是作為 GATT 的 service 端，而主機(jī)是作為 GATT的 client 端，兩者在數(shù)據(jù)的通信接口上有很大的區(qū)別。單擊圖 所示按鈕， 第 28 頁 導(dǎo)出文件，先向上返回上一級目錄，然后打開 Texas Instruments 文件夾，選擇。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)： 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)，在藍(lán)牙 BLE Low Energy stack 的基礎(chǔ)上，自己修改并添加了從機(jī)按鍵處理程序和主機(jī)串口處理程序： 主從機(jī)的按鍵處理函 數(shù)也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中實(shí)物演示的主要部分，用于實(shí)現(xiàn)從機(jī)與 PC 之間的通信。我們不僅從 x 老師的身上學(xué)到了先進(jìn) 實(shí)用的專業(yè)技能知識，更是學(xué)到了很多做人做學(xué)問的道理，這讓我們受益匪淺。 [9] 李育林．藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)．通信技術(shù)及應(yīng)用 [J]． 20xx(8)： (66— 67) 。 特性介紹 工作電壓 : — I/O 口控制電平 : 0 — VCC z。 硬件支持避免沖突的載波偵聽多路存取 (CSMACA)。 帶看門狗，支持硬件調(diào)試 。提高信號的傳輸距離和抗干擾性 。電路中包括時(shí)鐘電路、通信接口電路及電源電路等。由于本設(shè)計(jì)所采用的設(shè)計(jì)是不平衡 第 37 頁 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文資料翻譯 天線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)使用的印制倒 F 天線技術(shù)