【正文】 其次，針對某些元器件，考慮如存儲器、電源芯片的缺貨、停 產、價格上漲等因素，預留一定的替代空間，需要在設計原理圖時對可替代芯片做詳細分析。同時需要在模塊上設計屏蔽罩以減小干擾。 (3)時鐘電路 一般藍牙芯片都需要外接一個晶體，相對比較簡單，只需要連接好地線。既然是模塊化設計，需要將一些通用和設計難度較大的電路置于模塊內，定制對外標準化接口，而模塊作為一個獨立的元件表面貼裝于其它主板上。 圖 焊盤上打孔引線 第 28 頁 共 49 頁 中北大學 2020屆畢業(yè)論文 數 確定 PCB 工藝參數是設計藍牙射頻模塊的重要組成部分，它也與模塊的 PCB設計方法信息相關，直接關系到模塊的射頻性能、安裝水平、大規(guī)模生產可行性等方面。由于 PCB廠加工工藝水平的 限制，繼續(xù)采用 (1)和 (2)所述的方式走線使過孔盤和 B GA 盤邊距太小，機械孔也到了最小工藝水平。過孔盤和周邊焊 盤邊距為 ，符合 PCB廠最小 線間距加工工藝水平。圖 為頂層 BGA 焊盤之間引線的示意圖，假設該 BGA芯片為 ，則采用 mm線寬引線，則引線和焊盤邊距為 ， 符合 PCB廠最小 mm線間距的加工工藝水平。其中 A1 等外邊引腳可以從外邊引線， C3 , C4等 BGA封裝 結構 基本可以采用三種方案引線，一種是在頂層的 BGA 焊盤之間引出，該方法一方面取決于焊盤的中心距，要求至少 ，另一方面容量有限，無法將全部內部引腳引出 。盡量不希望出現模塊的設計超出了 PCB 廠的加工能力，或者由于選擇的較高的工藝水平而導致太高的加工 成本。 模塊化設計思路 總體原則 采用模塊化設計思路是藍牙技術開發(fā)的最佳途徑，在選擇適合的藍牙芯片基礎上，需要確定電路板設計方法和測試方法。 ID分組沒有負載，用查詢操作 。 Access Code長度為 72bits， Header長度為 54bits， Payload最長可以達2745bits。 ACL邏輯傳輸同樣是在主從設備之間建立點對點邏輯傳輸，但只能在非保留時隙，主設備可以和多個從設備建立 ACL邏輯傳輸。 X, Y1等參數由跳頻圖案選擇框圖的輸入參數產生，例如連接狀態(tài)時， X為藍牙時鐘的第 2到 6位，其它參數類同。PERMS 如圖 所示， Z4Z0 代表圖中 PERMS 左邊 XOR 5bits 輸入，其中Z0表示低位， P13P9代表圖中 PERMS上部 C和 Y1 XOR產生的 5bits數據， P8P0代表圖中 PERMS上部 9bits D輸入 。AD 決定段 內順序 (將 79 個跳頻點分成犯個點組成的多個、段 )。 1．通用選擇框圖 (Selection Box) 如圖 ，輸入參數決定信道系數，這些輸入參數包括 27bits藍牙時鐘、 28bits UAP/LAP ( LAP 和 UAP低的 4bits), frozen clock、 N， Koffset、sequence selection(序列類型 )和 AFH channel map(自適應跳頻圖案 )?；酒タ司W物理信道將時間分成 625 u s長度的時隙，以 TDD方式實現主從設備之間的通信，如圖 主從設備之間采用 TDD 方式的多時隙分組通信。藍牙物理信道主要有： (1) 基本匹克網物理信道； (2) 自適應匹克網物理信道； (3) 尋呼掃描物理信道； (4) 查詢掃描物理信道。支付一定的費用申請一個 Company—d可以用于 16,000,000個藍牙設備地址分配。 NAP 稱為無意義地址，長度 16bits o 24bits LAP 稱為公司分配號 (Company_ assigned)， UAP 和 NAP 合起來總共24bits稱為公司 ID (Company_id ) 。 圖 藍牙時鐘計數器 藍牙設備地址 每一個藍牙設備都需要分配一個不同 48 bits 的藍牙設備地址（ BD_ADDR）。每一個藍牙設備都有一個本地時鐘，該時鐘不受 外部任何因素影響，為了實現與其它藍牙設備保持時鐘同步，只需要在本地時鐘基礎上加上實時偏移 (Offset)。 基帶技術 藍牙技術支持點對點和點對多點的連接。其次，對絕對功率水平有明確的定義，對于發(fā)射載波偏移 2MHz后的信號功率低于 20dBm，對于偏移大于等于 3MHz后的信號功率低于 40dBm。 (2) fd正常范圍為 145KHz~175KHz ； (3) Zero Crossing error低于 1/8符號周期。藍牙 RF 中重要測試指標為頻率偏移 范圍。在這種情況下，應將 Class 1設備功率水平控制在 Class 2水平，這一點也是藍牙技術開發(fā)過程、調試過程中必須關注的問題。 Class 1 設備必需要實施功率控制，對發(fā)射功率大于 4Bdm，根據實時測量接收信號強度指示 (RSSI)數據比較功率控制表，以通知對方降低或者增加發(fā)射功率。 表 藍牙射頻信道 [4] 發(fā)射機特性 區(qū)分不同的藍牙設備首先應該確定該設備的發(fā)射功率等級，不同的功率等級需要不同的射頻解決方案。藍牙技術研發(fā)和生產過程中的重要射頻技術 概述 射頻技術主要完成以下功能 : (1) 與工作同一頻段的其它設備兼容； (2) 確保 QoS[3]。相比較之下，藍牙技術作為一種無線數據與語音通信的開放性全球規(guī)范，以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別的連接。 小結 由于 UWB傳輸速率快，體積小，功耗低，尤其是它精度高，保密性好，所以UWB 技術一直以來都是軍方使用的作戰(zhàn)技術之一，但由于 UWB 具有巨大的傳輸速率優(yōu)勢，同時受發(fā)射功率限制，在短距離范圍通信標準比較 通過對這幾種短距離無線通信技術標準的研究和比較，選擇藍牙技術設計一個用于鼠標、鍵盤、 USB 適配器的通信系統(tǒng)。在實際的 UWB系統(tǒng)設計中，必須折衷考慮信號帶寬和接收機復雜度，得到理想的性價比。 在窄帶系統(tǒng)中，不可分辨的多徑將導致衰落，而 UWB信號可以將它們分開并利用分集接收技術進行合并。 (4)多徑分辨能力強，定位精度高 由于 UWB信號采用持續(xù)時間極短的窄脈沖，其時間、空間分辨能力都很強。由于隨著傳輸距離的增加高頻信號衰落極快，這導致 UWB信號產生失真，從而嚴重影響系統(tǒng)性能。隨著傳輸距離的增加，信號功率將不斷衰減。例如，如果使用 7GHz帶寬，即使信噪比低至 10dB，其理論信道容量也可達到 1Gb/s。 可以預見，在未來的幾年中， UWB 將成為無線個域網、無線家庭網絡、無線傳感器網絡等短距離無線網絡中占據主導地位的物理層技術之一。信號帶寬與中心頻率之比在 1%～ 25%之間為寬帶，小于1%為窄帶。 小結 由于 ZigBee具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、成本低、低等待時間 (Latency Time)和低數據速率的性質，它非常適合有大量終端設備的網絡。信標對簇形網絡 (Cluster tree work)和網狀網 (Mesh work)的節(jié)點同步尤為重要，節(jié) 點不用長時間偵聽信道而消耗能量。在一個典型的 ZigBee傳感網絡中，一塊普通堿性電池可以供 ZigBee設備工作六個 月到兩年！下面討論 ZigBee獲得低功耗的方法。信道接入方式采用 CSMACA，能有效地減少幀的沖突。從這一點來說， ZigBee非常適合有大量終端設備的網絡，如傳感網絡、樓宇自動化等。網絡為主從結構，一個網絡有一個網絡協調者 (Coordinator)和最多可達 65 535個從屬 設備。 、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術。 第 8 頁 共 49 頁 中北大學 2020屆畢業(yè)論文 而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。他還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。 IrDA 是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，他也許是第一個實現無線個人局域網（ PersonalAreaNetwork， PAN）的技術。如表 ： 表 幾種主要 WLAN 標準的區(qū)別 第 7 頁 共 49 頁 中北大學 2020屆畢業(yè)論文 是 IEEE 制訂的第一個無線局域網標準，主要用于解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務主要限于數據訪問，速 率最高只能達到 2Mbit/s。另外， 11a與 11b工作在不同的頻段上 ,不能工作在同一 AP 的網絡里，因此 11a與 11b互不兼容。但是隨著用戶不斷增長的對數據速率的要求， CCK 調制方式就不再是一種合適的方法了。 是美國電氣電子工程師協會 IEEE（ Institute for Electrical and Electronic Engineers）為解決無線網路設備互連，于 1997年 6月制定發(fā)布的無線局域網標準。各類家電信息產品只需多花幾美元就能連接成網，嵌入的藍牙模塊成本不高，甚至希望能低于電纜和連接頭。 本論文以藍牙標準 。 “藍芽 ”技術將數字相機中的圖像發(fā)送給 第 4 頁 共 49 頁 中北大學 2020屆畢業(yè)論文 其它的數字相機或者 PC 機、 PDA等。 （ 4）房門公文包。 （ 2）因特網橋。 第 3 頁 共 49 頁 中北大學 2020屆畢業(yè)論文 2 短距離無線通信技術標準 本章主要介紹幾種常見和最新的短距離無線通信技術標準，對目前使用較廣泛的 藍牙、 、紅外、 HomeRF、 Zigbee和 UWB等傳輸技術進行了闡述，并分析了它們的優(yōu)缺點及技術比較。 藍牙技術作為電子設備無線互聯的廉