【正文】 計(jì) ——軟件設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 XXXXX [摘 要 ] 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對工業(yè)現(xiàn)場通信與 數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí)處理 的 要求越來越高。Wireless munication。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展， DCS（ 集中控制分散管理 ） 成了 現(xiàn)代化工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，而將藍(lán)牙技術(shù)與 PDA 結(jié)合應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，不但減少了很多不方便的接線，還使數(shù)據(jù)的管理更 加 精確與高效，控制更加集中與快捷。 國內(nèi) PDA 產(chǎn)品目前還 只是高級(jí)白領(lǐng)的 “游戲機(jī) ”，一方面是由于硬件技術(shù)的不成熟，另一方面是國內(nèi)的嵌入式軟件開發(fā)剛剛興起 不久。不過相信不久的將來 PDA 一定會(huì)更加的推廣流行，那時(shí)的工業(yè)現(xiàn)場作業(yè)會(huì)更加的方便與高效，現(xiàn)場作業(yè)人員也會(huì)成為真 正意義上 SOHO 一族。 由于采用擴(kuò)頻技術(shù)，發(fā)射功率可增加到 100mW。藍(lán)牙協(xié)議棧 體系結(jié)構(gòu) 如圖 1 所示。藍(lán)牙的核心協(xié)議包括基帶（ baseband）、鏈路管理（ LMP）、邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議（ SDP）等四部分。 鏈路管理（ LMP）負(fù)責(zé)藍(lán)牙組件間連接的建立。它們在藍(lán)牙系統(tǒng)中的位置如圖 2 所示。 MT1020A 采用 CMOS工藝制作 ,是低功耗無線通信應(yīng)用系統(tǒng)中理想的藍(lán)牙基帶微處理器件。 A6（ GND）：公共接地端 。 B3（ Hst_usb_d_mns）： SUB 主機(jī)接口數(shù)據(jù)負(fù)端 。 B11（ Bsio_data_out） ：串行 I/O 口數(shù)據(jù)輸出 。系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 D4（ Sdata9）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)（ 15 位總線） 。 E1（ LaVDD）：芯片電源端 。 E9（ Gpio4）：通用 I/O 口或芯片 USB HPWR 輸出引腳 。 F6（ Gpio6）：通用 I/O 或外部中斷 2。 G3（ Lin_pcm_frm）： 16bit 線性 PCM 幀同步主輸出 /從輸入 。 G11（ GND）：公共接地引腳 。 H8（ Hest）：測試使能端 。 J5（ Ri_rx_en）：無線電接收使能 。 K2（ Sadd13）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 K10（ VREF）：音頻 CODEC（多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器） VREF 濾波電容接入端 ,使用時(shí)應(yīng)在該端與地之前接一個(gè) 100nF 的電容器 。 L7（ Clk_in）：系統(tǒng)時(shí)鐘輸入 。該部分可用最小的軟硬件開銷完成各種重要的藍(lán)牙系統(tǒng)操作。 PH2401 采用調(diào)制指數(shù)為 的高斯頻移鍵控制（ GFSK）調(diào)制方式 ,信道帶寬為 1MHz,頻偏在 140kHz175kHz 之間 ,滿足藍(lán)牙 2 級(jí)和 3級(jí)操作 , 送功率可在 10dBm+2dBm之間編程設(shè)定 ,發(fā)射范圍為 10100m。其它再具體的接線本文限于篇幅不再贅述 [7]。 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 10 圖 7 PDA 外型圖 由于 PDA 具有臺(tái)式電腦某些 功能，而且體積小巧，便于攜帶，所以有些人把 PDA稱作 “掌上電腦 ”。不過日常一般為了便于區(qū)分，我們常說 PDA＝掌上電腦＋智能手機(jī)。這兩種操作系統(tǒng)都是針對小型和移動(dòng)應(yīng)用來設(shè)計(jì)的 ,因此相對于臺(tái)式機(jī) ,這兩種開發(fā)環(huán)境在功能、軟件工具 ,以及內(nèi)存選項(xiàng)上都存在不足 。這樣 ,由于 Palm 操作系統(tǒng)這種連接各應(yīng)用程序的方式 ,每個(gè)應(yīng)用程序都不能超過 64KB（頂層應(yīng)用程序除外 ,它可以包含若干個(gè)程序 ,文件總?cè)萘靠梢猿^ 64KB）。系統(tǒng)初始化包括 CPU 時(shí)鐘初始化 , 管腳分配 , 串口初始化等 ,藍(lán)牙初始化是通過 UART 給藍(lán)牙模塊發(fā)送一系列初始化命令 , 藍(lán)牙模塊返回事件 , 交互完成一系列的復(fù)位 , 鑒權(quán) , 讀地址等初始化操作。狀態(tài)機(jī)通過分析 HCI 事件分組來決定相應(yīng)操作 , 獲取相關(guān)信息 , 通過分析 HCI 數(shù)據(jù)分組 , 來接收實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到接收緩沖區(qū)。若為 SCO 數(shù)據(jù)分組 , 類同 ACL 數(shù)據(jù)分組的處理過程。 Microsoft 也為 Windows CE 提供了很多設(shè)備開發(fā)工具 ,如近年來發(fā)展迅速的 Visual Studio 2020 中的 Visual C 。 //COM 端口實(shí)例化 private void FormMain_Load(object sender, EventArgs e) { ()。 = false。 = false。 由于 MT1020A 端、 PC端與 PDA 端所發(fā)送 或接收 的 信號(hào) 均為 二進(jìn)制所轉(zhuǎn)化成的 ASCII 碼，所以發(fā)送與接收信號(hào)時(shí)存在一個(gè)數(shù)據(jù)的編碼與解碼的過程 [12]。 i 。//將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼 (sendBytes, 0, )。 藍(lán)牙適配器驅(qū)動(dòng)程序接口函數(shù)的調(diào)用 操作系統(tǒng)采用 Windows XP, 藍(lán)牙 USB 適配器采用 CSR BlueCore 04, 藍(lán)牙 USB 適基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 19 配器驅(qū)動(dòng)程序采用 。方法如下 : try { if () ()。 //清空緩存 } private void textSend_GotFocus(object sender, EventArgs e) { = true。 //讀取 ASCII 碼數(shù)據(jù) string recString = (recBytes, 0, )。 打開串口資源 打開串口資源在串口參數(shù)配置正確的情況下 ,只需調(diào)用 SerialPort 類的 Open 方法即可打開串口連接。 = false。 = false。 配置資源參數(shù) 在 Windows CE 系統(tǒng)中 ,串口與其他通信設(shè)備是作為文件進(jìn)行處理的。 Windows Mobile 系統(tǒng)是Microsoft 公司為智能移動(dòng)終端設(shè)備設(shè)計(jì)的嵌入式操作系統(tǒng) ,基于 Windows Mobile 操作基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 15 系統(tǒng)的智能終端設(shè)備分 Smart Phone 和 Pocket PC 兩大類。 ACL 數(shù)據(jù)分組為 ACL_PKT( 0x02) , 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 14 SCO 數(shù)據(jù)分組為 SCO_PKT( 0x03) , 事件分組為 EVT_PKT( 0x04) , 另外指令分組為CMD_PKT( 0x01) , 藍(lán)牙模塊只返回 ACL, SCO 和事件分組。程序流程圖如圖 8 示。 鑒于工業(yè)現(xiàn)場通信的特點(diǎn)和各個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理特點(diǎn)，本文采用 Pocket PC 操作系統(tǒng)。 然而 ,因?yàn)閼?yīng)用程序需要使用一些空間來保持狀態(tài) ,所以不是所有的內(nèi)存都可以給數(shù)據(jù)使用。 PDA 的操作系統(tǒng) 創(chuàng)建基于 PDA 的藍(lán)牙通信系統(tǒng)的第一步就是選擇開發(fā)應(yīng)用程序的操作系統(tǒng)（ operating system,OS）。智能手機(jī)：隨著科技的發(fā)展，原來的 PDA 增加了手機(jī)功能，例如 Palm、 Windows Mobile、 Linux 系統(tǒng)；或者手機(jī)增加了 PDA 功能，例如 Symbian 系統(tǒng)。 PDA 的基本知識(shí) PDA：全稱 為 Personal Digital Assistant；紙面意思就是 “個(gè)人數(shù)碼助理 ”。 工業(yè)現(xiàn)場， MT1020A 和 PH2401 所組成的藍(lán)牙系統(tǒng) 框圖如圖 5 所示。隊(duì)列管理器可實(shí)現(xiàn)緩沖 RAM 與鏈路控制器以及主機(jī)接口與音頻或其它通信接口之間的 DMA 傳輸。 L11（ GNDp）： CODEC 輸出放大器接地端。 L3（ Sadd15）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 K6（ GND）：公共接地引腳 。 J9（ nICE）： Xpins/diag 模式或 ICE 模式 ,低電平有效 。 J1（ Sadd14）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 H4（ Sadd8）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 G7（ Ri_rx_act）：無線電數(shù)據(jù)解調(diào)接收端 。 F10（ Swait）：系統(tǒng)等待 。 F2（ Lin_pcm_in）： 16bit 線性 PCM 輸入數(shù)據(jù)流 。 E5（ PLL_at1）：鎖相環(huán) 1 模擬測試引腳 。 D8（ Sdata6）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C11（ Gpio0）：通用 I/O 口 。 C4（ Hst_uart_rts）：串行主機(jī)接口發(fā)送準(zhǔn)備好 。 B7（ Sdata0）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 A10（ SubGND）：芯片接地端 。 A2（ Hst_usb_d_pls）： USB 主機(jī)接口數(shù)據(jù)正端 。特別值得一提的是 ,在該藍(lán)牙模塊解決方案中 ,即將推出的改進(jìn)型基帶控制器 MT1020B 可提供 20K的用戶 ROM,使用戶可以利用其內(nèi)嵌的低功耗、高性能的 32 位 ARM7TDMI 內(nèi)核 ,從而簡化用戶設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)最低楞耗、最高集成度的藍(lán)牙產(chǎn)品。 業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議（ SDP）是極其重要的部分，它是所使用模式的基礎(chǔ)。從節(jié)點(diǎn)對信道的接入由主節(jié)點(diǎn)控制。一個(gè)是核心部分（ FoundationCore），它規(guī)定的是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 通信距離為 10 米。 藍(lán)牙技術(shù)是一種取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無線通信技術(shù) ,能完成點(diǎn)對點(diǎn)對多點(diǎn)的無線難。 3)北京超圖開發(fā)出地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái) eSuperMap。移動(dòng)計(jì)算使計(jì)算機(jī)或其他信息設(shè)備在沒有與固定的物理連接設(shè)備相連的情況下能將有用、準(zhǔn)確、及時(shí)的信息與中央信息系統(tǒng)相互作用，分擔(dān)其計(jì)算壓力，使信息能夠提供給任何時(shí)間、任何地點(diǎn)需要它的任何用戶。目前， PDA 從最初的實(shí)用型轉(zhuǎn)向時(shí)尚型，開始向電腦、手持設(shè)備靠近。 MT1020A 端的程序采用 C 語言編寫， PDA 上的 WINDOWS 應(yīng)用程序采用 C在 Viso studio 2020 環(huán)境下開發(fā)編寫， PC 端的程序采用 VC++編寫 。 實(shí)現(xiàn) 了 PDA 與單片 機(jī)和 PC 機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊，和 PDA 對接收數(shù)據(jù)的 輔助 處理。 “關(guān)于未來的 PDA，加州柏克利大學(xué)的 Info Pad 計(jì)劃是個(gè)不錯(cuò)的例子：這個(gè)設(shè)備使用無線網(wǎng)絡(luò)，可將資料（包括完整動(dòng)態(tài)視訊）傳送到一個(gè)能量充足的、方便攜式輕薄型客戶端上。在硬件方面，全世界已經(jīng)有包括 IBM、 MicroOptical、 Xybernaut在內(nèi)的超過 100 家公司生產(chǎn)與移動(dòng)計(jì)算相關(guān)的產(chǎn)品，如帶 LCD 顯示器的眼鏡、手執(zhí)微型鍵盤、 手執(zhí)鼠標(biāo)、聲控輸入設(shè)備等。 4)臺(tái)灣 “英瑞得信息 ”公司設(shè)計(jì)出支持 GPS 全 球衛(wèi)星定位系統(tǒng)專用軟件 “WalkMap 地圖隨身走 ”。可以用藍(lán)牙無線通信技術(shù)將家庭或辦公室中的各種數(shù)據(jù)和語音設(shè)備取成一個(gè)PICONET 網(wǎng)（也 叫作微微網(wǎng)）。如果加大發(fā)射功率 ,其通信距離可加大到 100 米左右 [3]。另一個(gè)叫協(xié)議子集部分（ FoundationProfile），它規(guī)定的是運(yùn)作性準(zhǔn)則。微微網(wǎng)絡(luò)在覆蓋上可以有重疊：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有各自的跳頻方案，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)作為另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的從節(jié)點(diǎn)；一個(gè)從節(jié)點(diǎn)可以屬于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。通過 SDH，可以查詢設(shè)備信息、業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)特征，并在查詢之后建立兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間的連接。 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 5 圖 2 藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 MT1020A 基帶控制器和 PH2401 無線收發(fā)器介紹 工業(yè)現(xiàn)場 接入點(diǎn) 通過傳感器將信號(hào)傳入 MT1020A 中再經(jīng) PH2401 無線收發(fā)器將信號(hào)發(fā)射給上位機(jī)處理，本章主要介紹基帶控制器與無線收發(fā)器的結(jié)構(gòu)與原理。 A3（ Hst_uart_cts）：串行主機(jī)接口發(fā)送清零 。 A11（ Bsio_clk）：串行 I/O 口時(shí)鐘輸出 。 B8（ Sdata5）：系統(tǒng)數(shù)據(jù)端（ 15 位總線） 。 C5（ Hst_uart_rxd）：串行主機(jī)接口接收數(shù)據(jù)端 。 D1（ GND）：公共接地引腳 。 D9（ Gpio1）：通用 I/O 口 。 E6（ nScs0）：系統(tǒng)片選引腳 ,低電平有效 。 F3（ U1rxd）： UART1 數(shù)據(jù)接收端 。 F11（ OpVDD）：系統(tǒng) I/O 電源 。 基于 PDA 的藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì) —— 軟件設(shè)計(jì) 7 G8（ Sadd6）：系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 H5（ Ri_tx_en）：無線電發(fā)射使能 。 J2（ Sadd10）系統(tǒng)地址（ 19 位總線） 。 J10（ Ear_minus）： CODEC（多媒體數(shù)字信號(hào)編解碼器）耳機(jī)聽筒音頻差分輸