【正文】 牙設(shè)備的工作狀態(tài) (保持 hold 、休眠park 、呼吸 sniff 和活動(dòng) active )。鏈路管理器之間的通信協(xié)議稱為鏈路管理協(xié)議 (LMP)。 藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中 ,選擇了 USB、 UART 或是 RS232 作為硬件模塊與主機(jī)間的接口。 根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn) ,藍(lán)牙系統(tǒng)的基本組成包括天線、收發(fā)器、基帶控制器。 嵌入式藍(lán)牙系統(tǒng)是將 RF 和基帶部分集成在一塊芯片上 ,單芯片藍(lán)牙硬件模塊結(jié)構(gòu)。鏈路管理器內(nèi)包含處理器(CPU)、內(nèi)存等組件。 RF 模塊內(nèi)含RF 射頻發(fā)射組件 ,與主機(jī)相連接的接口位于鏈路控制器上。由于片內(nèi)嵌入了 CPU,所以 ,嵌入式藍(lán)牙系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)智能終端 ,適合于任何具有 CPU器件的系統(tǒng)。 它由微處理器 (CPU)、無(wú)線收發(fā)器 (RF)、基帶控制器 (BB)、閃存 (Flash程序存儲(chǔ)器 )、通用異步收發(fā)器 UART、通用 串行接口 USB及藍(lán)牙測(cè)試模塊組成。其主要功能是在微處理器控制下 ,實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙基帶部分的所有實(shí)時(shí)處理功能 ,包括負(fù)責(zé)對(duì)接收的 bit流進(jìn)行符號(hào)定時(shí)提取和恢復(fù)；分組頭及凈荷的循環(huán)冗余度校驗(yàn) (CRC),分組頭及凈荷的前向糾錯(cuò)碼FEC 處理 ,加密和解密處理等 ,且能提供從基帶控制器到其它芯片的接口等。 Flash存儲(chǔ)器用于存放基帶和鏈路管理層中的所有協(xié)議軟件 。射頻收發(fā)器負(fù)責(zé)接收或發(fā)送高頻的通信信號(hào)。藍(lán)牙測(cè)試模塊主要提供無(wú)線層和基帶層的認(rèn)證和一致性規(guī)范 ,同時(shí)還管理產(chǎn)品的生產(chǎn)和售后的測(cè)試 ,為可選模塊。 在設(shè)計(jì)嵌入藍(lán) 牙協(xié)議的 SoC 結(jié)構(gòu)時(shí) ,需要考慮如下問(wèn)題。數(shù)據(jù)處理能力主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)是數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器的規(guī)模 ,另一個(gè)是對(duì)數(shù)據(jù)處理算法支持的程度。數(shù)據(jù)處理速度不僅與系統(tǒng)時(shí)鐘頻率有關(guān) ,還與 CPU 和內(nèi)部總線的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。在嵌入了藍(lán)牙通信棧的 SoC 中 ,通信是系統(tǒng)的一個(gè)功能 ,SoC 還需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的其它功能。實(shí)際上這也就是嵌入式藍(lán)牙 SoC 器件的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性問(wèn)題。功率損耗是 SoC 設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。對(duì)于對(duì)功率損耗有特殊要求的系統(tǒng) ,低功耗設(shè)計(jì)更是必不可少的內(nèi)容。用戶系統(tǒng) CPU屬于串行工作方式 ,因此 ,在大數(shù)據(jù)量的通信過(guò)程中 ,如何完成系統(tǒng)的其它功能 ,是 SoC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。由于傳輸圖像必須進(jìn)行壓縮和解壓縮 ,所以 ,在保持通信連續(xù)和圖像的壓縮 /解壓縮這兩種不同的操作中 ,就必須進(jìn)行充分協(xié)調(diào) ,采用硬件并行處理的技術(shù)。由此可知 ,應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同類(lèi)型的應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)相應(yīng)的 SoC 結(jié)構(gòu)。 ① 信號(hào)轉(zhuǎn)換。處理的結(jié)果作為數(shù)據(jù)采集電路的輸入 信號(hào)。數(shù)據(jù)采集電路的功能是把信號(hào)轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) (數(shù)據(jù)序列 ),然后把數(shù)字信號(hào)輸出給 CPU,以便進(jìn)行相應(yīng)的處理。智能傳感器中的數(shù)據(jù)處理功能一般并不統(tǒng)一。有些智能傳感器還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行其它處理 ,例如信號(hào)幅度的判別、信號(hào)特征的提取、顯示處理等。 ④ 數(shù)據(jù)傳輸。由于控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ,數(shù)據(jù)傳輸一般需要經(jīng)過(guò) 一段空間距離 ,因此 ,需要使用專門(mén)的電路和方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。在現(xiàn)有控制系統(tǒng)中 ,絕大多數(shù)情況下都采用有線傳輸方式實(shí)現(xiàn)傳感器與控制系統(tǒng)的連接。藍(lán)牙協(xié)議棧的處理軟件會(huì)占用比較大的存儲(chǔ)器 ,因此 ,必須對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。 由以上分析可以得出結(jié)論： ① 智能傳感器的數(shù)據(jù)傳輸量比較小 ,不需要進(jìn)行壓縮或編碼處理 ,可以設(shè)置在 1K字節(jié)以下。 為了設(shè)計(jì)滿足智能傳感器的嵌入式藍(lán)牙 SoC 結(jié)構(gòu) ,對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理 ,只使用藍(lán)牙協(xié)議中的核心協(xié)議和替代電纜協(xié)議。核心協(xié)議中的基帶協(xié)議由硬件實(shí)現(xiàn) ,而鏈路管理和其它部分則使用軟件實(shí)現(xiàn)。需要指出的是 ,通信棧的設(shè)計(jì)為一個(gè)整體 ,因此調(diào)用時(shí)也必須整體調(diào)用。 根據(jù)上述結(jié)論 ,提出一種具有開(kāi)放使用戶協(xié)議的嵌入式藍(lán)牙 SoC 模塊結(jié)構(gòu)。藍(lán)牙協(xié)議棧在 CPU 的控制下完成通信任務(wù)。其中用戶應(yīng)用協(xié)議由用戶自行設(shè)計(jì) ,以確保通信的安全性和可靠性。在智能傳感器的應(yīng)用中 ,通信鏈路一般比 較簡(jiǎn)單 ,因此 ,LMP不需要對(duì)鏈路進(jìn)行復(fù)雜的處理。當(dāng)需要使用藍(lán)牙通信發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)時(shí) ,用戶程序只需調(diào)用 LMP軟件模塊即可。通過(guò) CPU 對(duì)鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制 ,實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備連接、功率控制以及認(rèn)證和加密 ,同時(shí)還控制藍(lán)牙設(shè)備控制器電路。 LMP控制器電路在 LMP軟件的操作下 ,控制藍(lán)牙設(shè)備的工作狀態(tài) (保持hold、休眠 park、呼吸 sniff 和活動(dòng) active)。例如 ,LMP中的認(rèn)證和加密方法與算法完全由用戶自行決定 ,從而提供了用戶系統(tǒng)的安全性和可靠性。 根據(jù)上述分析 ,可以得到用于智能傳感器的嵌入式藍(lán)牙 SoC 器件的電路結(jié)構(gòu)。 本文通過(guò)對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧和智能傳感器工作特征的分析 ,設(shè)計(jì)了智能傳感器中嵌入 藍(lán)牙協(xié)議棧的 SoC 結(jié)構(gòu)。對(duì)于用戶而言 ,只要設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳感器前置電路 ,即可形成具有藍(lán)牙通信功能的智能傳感器。同時(shí) ,這種 SoC 中的藍(lán)牙協(xié)議棧中有關(guān)認(rèn)證和加密的部分向用戶開(kāi)放 ,具體的認(rèn)證、加密方法和算法可由用戶自行定義。s application related, including point to point agreement (PPP), the user datagram/transmission control protocol/Inter protocol (UDP and TCP/IP), target exchange protocol (OBEX), wireless application protocol (WAP), wireless application environment (WAE), vCard, vCal, infrared mobile munication (IrMC). Choose the specific contents of the protocol layer by application system choose according to need In addition to the above agreement layer outside, bluetooth protocol stack shall include two interface: one is the host controller interface (HCI), used for baseband controller, link controller and access hardware state and control regiter, provides the mand interface。 And HCI the following part use hardware implementation, including baseband agreement and link management protocol (LMP), this part also called bluetooth protocol system structure of bottom hardware modules. 2 bluetooth core protocol stack hardware circuit structure Bottom module is the core of the bluetooth module, mainly by radio frequency (RF) unit circuit, baseband layer (base band) circuit and Link management (LMP, Link Manger Protocol) circuit position. (1) radio frequency (RF) unit RF unit circuit for bluetooth technology provides the munication of the physical layer, also called bluetooth transceiver. Through the GHz microwave, realize data stream filter and transmission. Bluetooth protocol provides information about bluetooth transceiver various technique indexes. (2) baseband layer circuit Baseband layer provides base band digital signal processing hardware, its function is to provide link control, so also known as baseband and link control layer circuit. Through the baseband layer circuit, can build a bluetooth munication work in physical link, thus forming pico (pico). Baseband layer there are two physical link, one kind is connectionoriented synchronous link (SCO) partners, another kind is asynchronous connectionless link (ACL). In addition, baseband layer can also for voice and data packet to provide different levels of forward error correction (FEC) or circulating redundancy check (CRC) processing, and can be used for data encryption. At the same time, baseband circuit layer for different types of data (including transmit information data, link management and control information) to provide specific channel. (3) link management (LMP) circuit Link management circuit also called link manager circuit, the function is to provide link management protocol. Link management protocol used to link to set and control, and is responsible for establishing and cancellation of the bluetooth connection of equipment room, power control and the authentication and encryption, but also control bluetooth device working condition (keep hold, dormancy park, breathing sniff and activities active). The main functions of the link management by software, link manager circuit provide runs on bluetooth device processor of software. Link manager of munication between the agreement called the link management protocol (LMP). Bluetooth technology overall framework to HCI (Host Controller Interface) as a border, divided into hardware module, and the upper software agreement two parts. Bluetooth technology standard, the choice of the