【正文】 晶振為16MHzNRF2401的典型時序信息。CY7C68013與射頻芯片具體接口電路。本系統(tǒng)CY7C68013工作在GPIF模式下。IZC總線控制器使用SCL和SDA兩個管腳。其中Resume中斷在CY7C68013由掛起狀態(tài)中恢復(fù)時使用，其中斷源為芯片的WAKEUP/WUZ管腳或UBS的復(fù)位信號。帶有256B的數(shù)據(jù)存儲器，2個串行口，3個定時/計數(shù)器，且指令集和標(biāo)準(zhǔn)8051完全兼容，并可使用Csl編譯器，開發(fā)方便。(5)CY7C68013采用增強型8051內(nèi)核。完全適用于。，波長為兄=3x1010，、了互麗=所以，天線長度為____1‘__L二灘X五=，4，天線長度可在L的基礎(chǔ)上再延長1一10nnIl。AVDD的引入端設(shè)置四個高性能射頻去禍電容C12一C15對射頻電源進行去禍。藍牙是一個非常復(fù)雜的體系，完整實現(xiàn)藍牙技術(shù)協(xié)議體系的芯片接口復(fù)雜，并且昂貴，在射頻收發(fā)電路方面如愛立信公司的PBA3130等。無損傷檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了無線通信方案確定后，本文具體設(shè)計了主機端藍牙無線通信及UBS接口系統(tǒng)。全部負載電容，包括印制板電容CL14Pf。此通道在設(shè)計中未使用。在發(fā)射模式下，單片機通過通道1的CLKI、DAAT線發(fā)送數(shù)據(jù)。萬萬萬，尸尸尸PPPINI一‘‘‘PPP俐，:::::PPP、門門門，閱閱閱一一PIN77777，piN。配置數(shù)據(jù)由DATA、CLKI輸入。NRF2401各管腳可直接與單片機或DPS的I/0口相連，其主要功能管腳接。接收電路中，低噪聲放大器放大輸入的射頻信號，接收靈敏度達一IOOdmB。本機振蕩用鎖相環(huán)(PLL)方式，由在DDS基礎(chǔ)上的頻率合成器、外接的無源回路濾波器和壓控振蕩器組成。本文采用了NRF2401射頻模塊來完成短距離無線通信系統(tǒng)的電波層連接。NRF2401的D。傳輸速率高達IMbPs，具有高數(shù)據(jù)吞吐量。接接口方式式復(fù)雜，接口時序要求嚴(yán)格格簡便，可直接與單片機或DPS的SPIII或或或或I/0口相連，方便實現(xiàn)現(xiàn)編編程程通信協(xié)議和軟件堆棧復(fù)雜，需要專門門內(nèi)置了CRC糾檢錯硬件電路和協(xié)協(xié)的的的開發(fā)系統(tǒng)及購買，需要很長的學(xué)習(xí)習(xí)議，編程方便，開發(fā)周期短短和和和熟悉時間間間通通信速率率300一721kbit/sssIMbit/s，有shoekburst特性，允允許許許許微控制器以較低的速度處理數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)，而以很高的速率進行無線傳輸輸通通信距離離10m左右右室內(nèi)10一40m，室外80一200mmm開開發(fā)成本本高，需要專門儀器，最便宜的儀器也也低，實現(xiàn)簡單，可不用專門儀器器要要要5一8萬美元元元相對于其它專業(yè)的短距離射頻芯片，NRF2401是一個單片無線收發(fā)一體芯片。4.1硬件總體方案設(shè)計本文采用點對點藍牙無線傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)項目中眼睛圖像和血流量信號的傳輸，藍牙短距離無線通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。藍牙技術(shù)可利用模塊或芯片的形式實現(xiàn)。鏈路控制單元。其次從藍牙技術(shù)的HCI協(xié)議出發(fā)，引出了藍牙系統(tǒng)與UBS接口技術(shù)的結(jié)合，詳細分析了藍牙收發(fā)系統(tǒng)的實現(xiàn)構(gòu)架。傳傳輸類型型端點類型型傳輸方向向所傳輸數(shù)據(jù)的特點點控控制傳輸輸控制端點點IN或OUTTT少量、無傳輸時間要求、傳輸有保證，高速控控制制制制制傳輸端點最大長度為64字節(jié)節(jié)中中斷傳輸輸中斷端點點IN或OUTTT少量或中量、有周期性、傳輸有保證，最大數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)包長度1024字節(jié)節(jié)塊塊傳輸輸塊端點點IN或UOTTT大量、無傳輸時間和傳輸速率要求，但采用差差錯錯錯錯錯控制和重試機制，能確保數(shù)據(jù)正確傳輸。需要注意的是所有的數(shù)據(jù)傳輸都是由主機開始的，任何外設(shè)都無權(quán)開始一個傳輸。USB驅(qū)動程序接到請求后，調(diào)用HeD接口(hosteontrollerdriverinterface)，將RIP轉(zhuǎn)化為UBS的傳輸(transfe)r，一個RIP可以包含一個或多個USB傳輸。握手階段:UBS設(shè)備接收到該令牌包和數(shù)據(jù)包后，向主機返回AKC握手包。主機IN/OUT令牌包USB設(shè)備DATAx數(shù)據(jù)包令牌階段數(shù)據(jù)階段主機ACK握手包握手階段SETUP事務(wù)處理是一種特殊的主機到UBS設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，其所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有USB定義的格式，它僅適用于USB控制傳輸?shù)慕㈦A段。UOT事務(wù)處理用于完成主機到UBS設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，所示。下面介紹前三種。數(shù)據(jù)階段負責(zé)傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，長度最大為1024字節(jié)。這兩種包的定義是為了支持?jǐn)?shù)據(jù)觸發(fā)同步數(shù)據(jù)包，包含PID、DATA和CRC三個字段。CRC校驗字段:包括令牌校驗和數(shù)據(jù)校驗。端點字段(NEDP):有4位，它使設(shè)備可以擁有幾個子通道。標(biāo)識字段(PID):對于每個包，PDI都是緊跟著SYNc的，PDI指明了包的類型及其格式。所有的設(shè)備必須支持端點0以作為設(shè)備的控制管道，通過控制管道可以獲取完全描述UBS設(shè)備的信息，包括設(shè)備類型、電源管理、配置、端點描述等等。端點0通常為控制端點，用于設(shè)備初始化參數(shù)等，且只支持控制傳輸。在使用UBS設(shè)備前，必須指明其采用哪個配置和接口。功能單元被應(yīng)用軟件看作時一個接口的集合。UBS系統(tǒng)軟件和UBS總線接口所有PC機均己集成好，這里不多討論。一、USB接口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在終端用戶看來，USB接口就是USB設(shè)備到主機的簡單連接，但對開發(fā)人員來說，我們可將UBS接口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為主機和UBS設(shè)備兩部分，每部分均可分為三個邏輯層:功能層、UBS設(shè)備層和UBS總線接口層，〔13]。(3)藍牙技術(shù)支持電路交換與包交換兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，在藍牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中電路交換的傳輸稱為Soc鏈路，包交換的傳輸稱為ACL鏈路。(2)物理信道。在藍牙技術(shù)通信體系的所有層中，基帶層是底層中的最關(guān)鍵技術(shù)之一，若要了解藍牙設(shè)備如何運行、如何連接其它的藍牙設(shè)備、藍牙設(shè)備有哪些工作模式等問題，就必須理解基帶層。發(fā)射功率分3個等級，分別是loomw、mlw，當(dāng)發(fā)射功率為10m0w時，傳輸距離可以擴大到IOOm的范圍。藍牙技術(shù)的特點體現(xiàn)在層技術(shù)，整個藍牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高端應(yīng)用層三大部分。主控PC機經(jīng)過UBS接口與藍牙模塊相連接。因此為了實現(xiàn)信息設(shè)備能與藍牙模塊相連接，藍牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義了主機控制接口HC工。掃描{⑧詢一一叫查一一呼⑨{主設(shè)備回應(yīng)⑩~~鯉(lDI包呼叫回應(yīng)}⑨FHS包連接主設(shè)備與從設(shè)備建立連接的過程備已經(jīng)處于呼叫掃描狀態(tài)，當(dāng)從設(shè)備收到呼叫信號后進入呼叫回應(yīng)狀態(tài)，返回ID包作為響應(yīng)。其中，步驟1~3:主設(shè)備進入查詢狀態(tài)，周圍從設(shè)備將查詢掃描狀態(tài)打開，隨時接受來自主設(shè)備發(fā)出的查詢信號。RF模塊內(nèi)含RF射頻發(fā)射組件。藍牙模塊接收來自主控機的控制指令，經(jīng)過基帶控制器的處理后控制RF發(fā)射組件發(fā)出無線電波。當(dāng)藍牙設(shè)備與其他藍牙設(shè)備連接時，就必須經(jīng)過中間狀態(tài)的功能來尋找周圍的設(shè)備組件，中間狀態(tài)內(nèi)的7種狀態(tài)主要分為查詢與呼叫兩大類。ARQ是針對包內(nèi)的有效載荷進行保護的差錯控制方法，發(fā)送端發(fā)出一個包，接受端收到包后將檢查包的包頭中HEC及有效載荷的CRC是否發(fā)生錯誤，如無誤則接收端返回一個ACK(ARQN二)l，如發(fā)生錯誤則返回NAK(ARQN二0)要求發(fā)送端重發(fā)。包的具體格式視具體應(yīng)用不同而相互區(qū)別。包(Packe)t是藍牙系統(tǒng)在物理通道上的傳輸單位，不同種類的包在占用的時隙個數(shù)、包長度、包上的位數(shù)值都有相當(dāng)大的差異。ACL鏈路只在CSO鏈路不使用的時隙上傳輸。無連接的異步傳輸(AsynehronouSConneetion一Less，ACL)鏈路屬于包交換的異步傳輸類型。一、藍牙技術(shù)協(xié)議體系在文獻【4]中給出的藍牙技術(shù)完整協(xié)議體系。系統(tǒng)軟硬件的具體實現(xiàn)將涉及藍牙和UBS接口技術(shù)的全部內(nèi)容。接著對比討論了四種主要的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其優(yōu)缺點、各種CP機外設(shè)接口及優(yōu)缺點。USB是一種新興的快速、雙向、同步、廉價，并支持熱插拔功能的串行接口，克服了老式接口的上述缺陷，為外設(shè)的連接提供了一個很好的解決方案。IEEE1394接口一般通過6芯或4芯電纜連接，它類似UBS，高速靈活、支持即插即用、熱插拔和設(shè)備供電，但1394實現(xiàn)成本較UBS高，并且目前應(yīng)用還較少，主要用于視頻和圖像傳輸。目前usB大有取代Pc現(xiàn)有各種外圍接口的趨勢〔‘0]。一個UBS接口可同時支持高速和低速UBS外設(shè)的訪問，UBS接口采用4芯電纜連接，其中2條是正負電源，另2條是數(shù)據(jù)傳輸線，高速外設(shè)的傳輸速率是480砒ps，當(dāng)USB外設(shè)從USB接口接入時，計算機系統(tǒng)就能根據(jù)外設(shè)的D一線和+D線所處的狀態(tài)確定其屬于高速還是低速外設(shè)。2.通過對各種無線技術(shù)進行的比較，不難看出，藍牙技術(shù)作為一種短距離便捷的無線通信工具，支持?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率可達IMbps，成本適中，并且采用公開技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)方便，體積小，可以選用常用微控制器和射頻模塊來實現(xiàn)，功耗低，電磁輻射弱，對實驗者無影響，采用THSS調(diào)制方式，調(diào)頻速度高，抗干擾性強，傳輸距離可達10m，在10范圍內(nèi)的任何地方，雙方均可完成通信。因此要求設(shè)備抗干擾能力強。雖然其傳輸速度(RS一485為IOMbpS:RS一422為一OMbpS)和距離均優(yōu)于RS一232C，但目前pC外設(shè)上使用較少，主要用于傳輸距離較遠的工業(yè)集散分布系統(tǒng)中。LPT為計算機并行接口，一般用來連接打印機和掃描儀，采用25腳的DB一25接頭與之連接。外總線接口外總線用來實現(xiàn)微機系統(tǒng)與其它系統(tǒng)或設(shè)備通信。但相對其它外設(shè)接口，擴展PCI接口成本較高，開發(fā)周期長等。表2，1四種無線技術(shù)比較數(shù)據(jù)(((((((HomeRF)))(IrDA)))(Bluetooth)))傳傳輸速率率DSSS:1111ZFSK:1~，4，1666THSS:lll(((Mbit/s)))FHSS:1或222222222數(shù)數(shù)據(jù)/語音支持持?jǐn)?shù)據(jù)，語音很弱弱語音和數(shù)據(jù)據(jù)只支持?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)語音和數(shù)據(jù)據(jù)跳跳頻次數(shù)數(shù)50次/sss50次/sss\\\1600次/sss傳傳輸距離離25~IO00mmm50mmm20em~~100mmm移移動能力力好好好好差差極佳佳方方向性性全向(3600，中中全向(3600，中中窄角((300，中中全向(3600，中中間間間可有障礙)))間可有障礙)))間不能有障礙)))間可有障礙)))目目前參考成本本100一200美元元100一200美元元5美元元20美元元功功率率100m100m\\\0~100m傳傳輸方式式點到點，點到多多點到點，點到多多點到點點點到點，點到多多點點點點點點點點點鏈鏈接設(shè)備數(shù)數(shù)128個個128個個2個個8個個安安全性性可選擇擇可選擇擇靠短距離、小角角驗證、編碼碼度度度度度傳輸保證安全全全主主要用途途企業(yè)無線局域網(wǎng)網(wǎng)家庭中的各種家家透明可見范圍內(nèi)內(nèi)適用于任何以無無電電電電設(shè)備之間的連連的數(shù)據(jù)傳輸，近近線傳輸方式替代代接接接接接距離遙控控有線連接的場合合以目前來看，在一段時間內(nèi)，這些技術(shù)還將處于并存階段。在家庭無線應(yīng)用上，HomeRF無可非議，其專為家庭用戶設(shè)計，對流媒體提供了真正意義上的支持，目前HomeRF只能通過CP卡的形式實現(xiàn)，尚無法象藍牙那樣利用模塊或芯片實現(xiàn)，因而成本比藍牙高。PCI由于使用PCI專用控制器，實現(xiàn)總線仲裁與控制，也使PCI適用范圍超出了主板，其開放的標(biāo)準(zhǔn)便于廠家和科研用戶設(shè)計專用功能的PCI擴展卡。SIA即工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，它在80286至80486時代應(yīng)用非常廣泛，缺點是IAS傳輸速率相對較低，占用硬件中斷資源，不支持即插即用等。系統(tǒng)總線接口系統(tǒng)總線都做成多個插槽的形式，各插槽相同的引腳通過總線連在一起。在接口設(shè)計中，經(jīng)常要與各種總線打交道，采用總線結(jié)構(gòu)是計算機系統(tǒng)最顯著的特點之一，根據(jù)總線在微機系統(tǒng)中所處的位置不同，可分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、外總線和局部總線，片內(nèi)總線位于微處理器芯片內(nèi)部，是AUL、各種寄存器和功能單元之間的信息通路:局部總線泛指微處理器周圍的接口。如在課題中，無線接收的數(shù)據(jù)需要通過接口電路從接收設(shè)備送入計算機，控制指令需要通過接口電路發(fā)出去。藍牙力求與不同的操作系統(tǒng)和通信協(xié)議有良好的接口，從而保證一定的兼容性。一個匹克網(wǎng)中一般只有一個主設(shè)備單元，而從設(shè)備單元目前最多可以有7個。藍牙支持點對點和點到多點的連接，藍牙最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是匹克網(wǎng)。，采用時分雙工傳輸和跳頻擴頻(FHSS)調(diào)制技術(shù)來實現(xiàn)全雙工傳輸，在發(fā)射帶寬為IMHz時，其有效數(shù)據(jù)數(shù)率為721kbps，有時也可達到IMbPs。主要優(yōu)點是:可以隨時隨地用無線接口來代替有線電纜連接。但IrAD也有其明顯的缺點，首先，它只能實現(xiàn)點對點的連接，無法實現(xiàn)點對多點的連接，也即它只限于在2臺設(shè)備之間進行鏈接。并且它還具有移動通信設(shè)備所必需的體積小，功率低的優(yōu)點。紅外(lrDA)技術(shù)紅外技術(shù)可以說是無線連接技術(shù)的鼻祖，由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrAD一一InfraredDataAsS0ciation)提出并推行的一種無線協(xié)議，這種通信方式使用85Onm的紅外光來傳輸數(shù)據(jù)和語音。HomeRF把共享無線接入?yún)f(xié)議(WSAP)作為未來家庭聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)，基于該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)是對等網(wǎng)，因此該協(xié)議主要針對家庭無線局域網(wǎng)。調(diào)制方式為恒定包絡(luò)的頻移鍵控FSK調(diào)制，分為ZFSK與4FSK兩種，采用調(diào)頻調(diào)制可以有效地抑制無線環(huán)境下的干擾和衰落。，不過目前還遠沒有成熟，存在著不少問題，如芯片與設(shè)備昂貴，空中接力特性不好，點對點連接不經(jīng)濟，也不適合小型設(shè)備等。當(dāng)射頻情況變差時，、ZMbPs和IMbPs，且當(dāng)工作在ZMPbS。輸距離上都不能滿足人們的需要，