【文章內(nèi)容簡介】 性并最終使得無線個人區(qū)域網(wǎng)WPAN歸于一統(tǒng) 藍(lán)牙技術(shù)能夠提供點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)的連接，并能同時支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音傳輸 藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個新熱點(diǎn)，很有可能在不遠(yuǎn)的將來成為小范圍無線多媒體通信的國際標(biāo)準(zhǔn) （1） 能即時組成微微網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) （piconet）。每個微微網(wǎng)可包含至多8個節(jié)點(diǎn)， 每個節(jié)點(diǎn)都可以作為主機(jī)和從機(jī)；（2） Bluetooth使用24GHZ的ISM頻段，該頻段全球免費(fèi)使用；（3） 采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，跳頻速率達(dá)1600跳/秒，能較好地克服噪聲的干擾；（4） 實(shí)現(xiàn)短距離無線通信。目前藍(lán)牙有兩種傳輸距離， 當(dāng)發(fā)射功率為1mw（0dbm） 時，有效的通信距離小于10m，當(dāng)發(fā)射功率為100mw（20dbm）時， 有效的通信距離小于 100m；（5） 可靠的安全機(jī)制。為保證通信的安全,Bluetooth在鏈路層和應(yīng)用層提供了安全機(jī)制， 并定義了四種類型的連接密鑰：組合密鑰、設(shè)備密鑰、臨時密鑰和初始密鑰?？偟膩碚f，藍(lán)牙技術(shù)工作在 2. 4 GHz的 ISM頻段上，無需申請許可證，它基于時分復(fù)用和跳頻原理，將電路交換和分組交換結(jié)合，適用于語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸 其功耗低，輻射小，采用 FM調(diào)制方式，降低設(shè)備的復(fù)雜性；采用跳頻技術(shù)，抗信號衰落；采用快跳頻和短分組技術(shù)，減少同頻干擾，保證傳輸?shù)目煽啃?；采用前向糾錯編碼技術(shù)，減少遠(yuǎn)距離傳輸時的隨機(jī)噪聲影響等 當(dāng)兩個藍(lán)牙設(shè)備互相進(jìn)入彼此的范圍之內(nèi)時，藍(lán)牙協(xié)議就會自動掃描藍(lán)牙設(shè)備，并交換信息藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范 （Specification）包括協(xié)議（Protocol）和應(yīng)用規(guī)劃（Profile） 兩個部分。圖 所示為藍(lán)牙協(xié)議棧，整個協(xié)議棧按功能可分為四層：（1） 核心協(xié)議：LMP、 L2CAP、SDP；（2） 電纜替代協(xié)議：RFCOMM；（3） 電話控制協(xié)議：TSC Binary、AT 指令集；（4） 可選協(xié)議：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、VCARD、VCAL、WAE以及IRDA等。除上述協(xié)議層外， 規(guī)范還定義了主機(jī)控制器接口（HCI），為基帶控制器、鏈路管理器、 硬件狀態(tài)和控制寄存器提供命令接口。 藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)通信 信息家電 設(shè)備自動化，集軟件系統(tǒng) 硬件架構(gòu) 服務(wù) 管理于一體的高效、舒適安全、便利環(huán)保的居住環(huán)境，其目標(biāo)是將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備，家用電器和家庭安保裝置，通過家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)中，用以進(jìn)行集中監(jiān)視控制和事務(wù)性管理一般的遠(yuǎn)程家居智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)以下功能：智能家電通過互聯(lián)網(wǎng) 電話線接口，實(shí)現(xiàn)信息交換和遠(yuǎn)程控制。包括對重要家用電器 主要電源插座等實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。通過互聯(lián)網(wǎng)（或電話）控制家里電器的運(yùn)作并獲得其運(yùn)作信息。例如，下班時在公司通過互聯(lián)網(wǎng)打開家中熱水器；啟動洗衣機(jī)；提前啟動家中獨(dú)立供暖設(shè)備等智能家庭儀表通過藍(lán)牙設(shè)備和計算機(jī)實(shí)現(xiàn)對水表 電表和煤氣表的遠(yuǎn)程抄表智能家庭安防實(shí)現(xiàn)家庭的防火、防盜和防煤氣泄漏，在無線鏈接狀態(tài)下，對防盜報警器、煙霧探測器、有害氣體檢測裝置等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及可自動查詢各傳感器的工作狀態(tài) 一旦出現(xiàn)告警，則由智能監(jiān)控系統(tǒng)通過電話網(wǎng)向主人報警或通過互聯(lián)網(wǎng)向監(jiān)控中心報警 也可以配置攝像頭進(jìn)行實(shí)時環(huán)境監(jiān)控；用戶通過遠(yuǎn)端電話和計算機(jī)，可全天候監(jiān)控到家里的情況；通過緊急按鈕實(shí)現(xiàn)緊急求助和醫(yī)療求救3 嵌入式家居控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 家庭網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)的引入是智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵,智能家居系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)離不開家庭網(wǎng)絡(luò)。利用家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將以往彼此孤立的各個子系統(tǒng)以及家庭內(nèi)部的各種設(shè)備、終端互連起來,實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享。有了家庭內(nèi)部網(wǎng),還要將內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)連起來,以滿足家庭中的人和各種設(shè)備與外界進(jìn)行信息溝通的需要。如,寬帶上網(wǎng)、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教育及電子商務(wù)等,以及家電的遠(yuǎn)程控制與遠(yuǎn)程維護(hù)、三表自動抄送及小區(qū)安防等。寬帶接入技術(shù)正是要實(shí)現(xiàn)將千家萬戶接入Internet,使得家庭不再是信息化社會中的“孤島”。通常,家庭內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)這兩個不同網(wǎng)絡(luò)的互連是通過一個網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備實(shí)現(xiàn)的,這個網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備就是家庭網(wǎng)關(guān),總體結(jié)構(gòu)如圖31所示。圖31 家庭網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu) 嵌入式家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在智能家居系統(tǒng)中,家庭內(nèi)部將會出現(xiàn)大量聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備、終端。這些設(shè)備雖然功能和形態(tài)各異,但要想連入家庭網(wǎng)絡(luò),數(shù)字化將是其共同的發(fā)展趨勢。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,每個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都是一個擁有計算、存儲和通訊能力的智能結(jié)點(diǎn),其結(jié)構(gòu)如圖32所示。 圖32 家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)其中,控制單元由處理器單元和存儲單元組成,通訊單元負(fù)責(zé)該結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收發(fā)并將其連入家庭網(wǎng)絡(luò),執(zhí)行單元負(fù)責(zé)執(zhí)行具體的任務(wù)。根據(jù)該結(jié)點(diǎn)所完成功能的復(fù)雜性,控制單元本身可能就是一個包含嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用藍(lán)牙無線收發(fā)模塊作為通訊單元,將藍(lán)牙模塊嵌入家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。 家庭網(wǎng)關(guān)家庭網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)的互連,完成協(xié)議轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)防火墻等功能。在本系統(tǒng)中,家庭網(wǎng)關(guān)還為各種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集中管理和控制提供了一個統(tǒng)一的平臺,稱之為家居服務(wù)器。為了減少實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度,開發(fā)出一個快速原型系統(tǒng),采用基于X86的PC作為家居服務(wù)器的硬件仿真實(shí)驗平臺。采用開放源碼的Linux作為操作系統(tǒng),采用C語言和Java作為主要的軟件開發(fā)語言。 智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)根據(jù)上述分析,基于家居服務(wù)器的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),如圖33所示。系統(tǒng)由家居服務(wù)器、智能電話模塊、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)家電及PDA等部分組成。智能電話模塊通過串口與家居服務(wù)器相連,通過電話線連接市話網(wǎng)和本地電話機(jī)。網(wǎng)絡(luò)家電通過藍(lán)牙與家居服務(wù)器相連。PDA也通過藍(lán)牙與家居服務(wù)器相連。家居服務(wù)器寬帶接入Internet。每個家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其家居服務(wù)器中嵌入一個藍(lán)牙無線收發(fā)模塊,構(gòu)成藍(lán)牙微微網(wǎng)(Pico net),組成無線家庭內(nèi)部網(wǎng),通過家居服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)功能將家庭內(nèi)部網(wǎng)接入Internet。這樣,網(wǎng)絡(luò)家電的故障等運(yùn)行狀態(tài)信息可以通過Internet送到家電廠商的技術(shù)維護(hù)中心,從而進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)。用戶在家庭以外的地方也可以通過接入Internet的網(wǎng)絡(luò)終端對網(wǎng)絡(luò)電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在家庭內(nèi)部,用戶也可以通過嵌入了藍(lán)牙模塊的PDA,實(shí)現(xiàn)對家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備隨時隨地的集中控制和管理。 圖33基于家居服務(wù)器的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)4 各功能模塊的設(shè)計 智能電話系統(tǒng)智能電話系統(tǒng)除了完成普通電話的基本通話功能以外,還可以實(shí)現(xiàn)以下功能:實(shí)現(xiàn)自動撥號,交互式語音答錄,以及電話留言、錄音、放音功能。作為遠(yuǎn)程控制的一種重要的手段,利用PSTN網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的監(jiān)測與控制。用戶可以通過PDA管理通話記錄、錄音記錄、用戶留言及用戶名片等。還可以進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、升級管理