【正文】 ................................ 15 4 系統(tǒng)軟件設計 ......................................................................................................... 17 BLE 藍牙協(xié)議棧介紹 ..................................................................................... 17 操作系統(tǒng)抽象層 OSAL ............................................................................... 19 硬件抽象層 HAL ........................................................................................ 20 配置文件層 .................................................................................................. 21 BLE 協(xié)議棧開發(fā)平臺配置 ............................................................................. 23 SimpleBLEPeripheral 從機編程 ..................................................................... 23 HostTestRelease 主機編程 .............................................................................. 28 5 系統(tǒng)安裝與測試 ..................................................................................................... 32 結 論 .............................................................................................................................. 33 致 謝 .............................................................................................................................. 34 參考文獻 .......................................................................................................................... 35 1 引 言 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展 ，企業(yè)對于數(shù)據(jù)準確性和實時性的要求又有了進 一步的提高，用戶希望將數(shù)據(jù)的實時性擴展到更廣闊的領域，由此，藍牙 技術的出現(xiàn)顯得尤為重要 。 設計的主要內(nèi)容：設計并制作 基于 CC2540 模塊的數(shù)據(jù)采集終端 。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 摘 要 CC2540 模塊是 TI（ Texas Instruments）公司 開發(fā)的一款用于藍牙 開發(fā)的系統(tǒng)單晶片解決方案。 從機端（數(shù)據(jù)采集模塊） 的工作 主要是 對硬件電路的設計和 藍牙 協(xié)議棧 SimpleBLEPeriphral 工程的編寫 ；主機端（ PC 和 USBDongle） 的 工作主要是對 USBDongle 中 HostTestRelease 工程的編寫和 BTool 軟件的調(diào)試。 2 1 緒論 藍牙應用現(xiàn)狀 本節(jié)對 藍牙 無線傳輸 的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了總結并進行了對比分析。更為重要的是，它所固有的功 耗 很低 ，與 第三代藍牙版本 版本相比，尤以低耗能技術為核心。 研究目的和意義 物聯(lián)網(wǎng)是當今科技和技術發(fā)展的重要產(chǎn)物，物聯(lián)網(wǎng)為我們的生活和工作帶來了巨大的 改變 。 又 如在醫(yī)院的病房中， 病人的心率、血壓、輸液剩余量 等信息都是需要被醫(yī)生或護士在第一時間 得知的信息。某些中斷還可以將 CC2540 從睡眠模式喚醒。 它是作用是可以配合 TI PacketSniffer 軟件實現(xiàn) BLE 的無線抓包，另外可以配合 PC 端的 BTool 軟件實現(xiàn) PC 端的 BTool主機 。 ? 高效浮點支持。 ? Documents—— 目錄 Documents 存放 的 是 TI 提供 的關于 協(xié)議棧和協(xié)議棧 demo 的 相關 介紹 和 開發(fā)文檔 ，因 為該目錄下 的 文件非常重要，雖然全部是英文，也需要查看 ： 《 》協(xié)議棧 demo 操作指南，協(xié)議棧里所有 demo 的 說明都在這里。 因此，可以在 PC 端使用 Btool 工具來進行藍牙外設應用程序的開發(fā)調(diào)試。 天線設計可以根據(jù)不同的應用來選擇，既可以使用 PCB 天線，也可以使用 SMA 天線。 15 圖 37 五向按鍵電路圖 LCD12864 電路設計 本設計采用小型的 12864 作為系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)，該 LCD 采用 SPI 接口。 值得注意的是，雖然協(xié)議是統(tǒng)一的，但是協(xié)議的具體實現(xiàn)形式是變化的，即不同的廠商提供的協(xié)議棧是有區(qū)別的。 主機和控制器之間 的 標準的通信接口 是在 主機控制器接口 層實現(xiàn)的 。 TI公司免費的藍牙 BLE軟件開發(fā)套件是完整地支持單模藍牙 BLE應用開發(fā)的平臺，它基于 CC2540/CC2541 射頻單片機，藍牙 BLE 軟件平臺支持兩種不同的應用開發(fā)配置。 在 新推出的 藍牙 BLE 協(xié)議棧中， 其中有三個變量值得一提： 20 tasksCnt：該變量保存了任務的總個數(shù)。其中“ ”文件包含所有驅動初始化及相關事件處理機制。廣告內(nèi)容包括設備地址以及一些額外的數(shù)據(jù)，如設備名等。 不同的應用可能要求不同的時間間隔。這個請求包含 4 個參數(shù)：最小連接間隔、最大連接間隔、從機延遲、超時。 GATT 定義了在 BLE 連接中發(fā)現(xiàn)、讀取和寫入屬性的子過程。 藍牙 BLE 軟件開發(fā)平臺支持兩種不同的應用開發(fā)配置： 1. 單一設備 ： 控制器、主機、配置文件、應用程序在一片 CC2540 上實現(xiàn)，這是最簡單和最常見的配置 。 如上所述，本設計是為了實現(xiàn) CC2540 無線通信模塊與 PC 機的通信，所以本設計所選擇的 BLE 協(xié)議棧開發(fā)平臺配置為網(wǎng)絡處理器配置。 SimpleBLEPeripheral_Init 任務初始化函數(shù)，如圖 45 所示。 366~370 行：設置 SimpleProfile 初始數(shù)據(jù)。當使用 CC2540EM 核心板時，不做任何處理。 HostTestRelease 主機編程 主機端由 CC2540 USBDongle、 PC 和 TI 官方的上位機軟件 BTool共同構成 ，也可以使用串口助手等串口 調(diào)試軟件代替 BTool。 2. 編寫數(shù)據(jù)接收回調(diào)函數(shù)。 第 40 行：設置回調(diào)函數(shù)。 函數(shù)如圖 412 所示。 不足：盡管通過這次的畢業(yè)設計對藍牙 BLE 協(xié)議棧有了一個初步的了解，但是對于藍牙 BLE 協(xié)議棧的理解和運用還不夠深入，另外，在本次畢業(yè)設計中，深有 體會的是，藍牙 BLE 的開發(fā)比較依賴于開發(fā)軟件的配套廠商的硬件開發(fā)平臺，程序移植行不強，這也使得對藍牙 BLE 協(xié)議的運用不夠靈活，不敢動手去改動。 最后要感謝我的同學們，是他們的幫助和陪伴，讓我的大學四年過得十分快樂且充滿意義。 [10] 叢延奇，劉英莉，基于 MCU 實現(xiàn)藍牙與 PC 機之間 HCI 層傳輸 [J]，電子技術應用， 20xx 年第 11 期： P43P44。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。 34 致 謝 首先我要感謝我的母校 —— 哈爾濱服裝學院 。從機板使用的是 USB 供電。 第 44 行：以上的配置， 打開需要的串口。 在 中有一個串口初始化函數(shù)： HalUARTInit()，但編程不是針對它，HalUARTInit()在芯片上電階段就會調(diào)用 。USBDongle 是 USB 口 的，通過內(nèi)部軟件模擬成串口 ，實現(xiàn)串口通信 。 圖 47 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。開始進入任務函數(shù)循環(huán)。 313 行：設置主機掃描回應數(shù)據(jù) 。 在 TI 的 BLE 協(xié)議棧中，雖然主機和從機的主體結構類似（ 均基于 osal） ，但是從機和主機有著很大的區(qū)別， 從機里包含了一個叫做 profile 的相關代碼，這個 profile 決定了從機的功能。SimpleBLEPeripheral和 SimpleBLECentral 示例 工程都是采用單一設備的配置方式。 23 GATT 定義了若干在 GATT 服務器和客戶端之間的通信的子過程。當集中器收到請求后，可以選擇接受或拒絕這些新的參數(shù)。 從機延遲 — 這個參數(shù)的設置可以使從機（外部設備）跳過若干連接事件，這給了外設更多的靈活度，如果它沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時，可以選擇跳過連接事件繼續(xù)休眠，以節(jié)省功耗。集中器收到掃描回應后，便知道這是一個可以建立連接的外部設備，這 22 就是設備發(fā)現(xiàn)的全過程。 HAL_processevent（）這個函數(shù)用來處理 OSAL 中 HAL 相關的驅動事件，例如按鍵、 LED、 LCD、蜂鳴器、休眠定時等。其中 uint8 的定義為： typedef unsigned char uint8。 OSAL 常用術語： 資源 、共享資源、任務。 邏輯鏈路控制及自適應協(xié)議層（ Logical Link Control and Adaptation Protocol）為上層提供數(shù)據(jù)封裝服務，允許邏輯上的點對點數(shù)據(jù)通信。主機和控制器的分離要追溯到藍牙 BR/EDR 設備時期，控制器和主機通常會分開實現(xiàn)。 圖 38 LCD 電路 復位電路設計 CC2540 內(nèi)部集成了上電復位電路，為了方便程序調(diào)試，本設計 在板子 上加了一個按鍵用來在線復位，尤其當使用 UART 轉串口時，直接斷電會導致 PC 設備異常，這樣復位按鍵就能夠起到很好的系統(tǒng)復位功能。 13 圖 33 天線及巴倫匹配 晶振電路設計 由于 CC2540 需要 2 個晶振， 32MHz 和 ，所以本設計安裝要求設計了這 2個晶振電路 ，晶振電路接口如圖 34 所示。 11 3 系統(tǒng) 硬件 設計 設計方法和工具 硬件系統(tǒng)的設計采用模塊化的方法，即首先設計出 CC2540 核心板，再設計出其外圍電路，之后整體調(diào)試?！?BLE 協(xié)議棧指南， 介紹 BLE 和 TI的 BLE 協(xié)議棧。 為了滿足本設計的需求，