??? 摘? 要: 根據藍牙規范1.1版本,介紹了一種藍牙開發平臺" title="開發平臺">開發平臺的硬件結構設計和軟件技術實現。該開發平臺提供了友好的用戶接口和簡潔的界面,適于學習藍牙技術和開發藍牙產品。?
??? 關鍵詞: 藍牙技術; 藍牙開發平臺; 無線通信
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??? 藍牙開發平臺是藍牙技術領域的關鍵產品。藍牙開發平臺主要用來開發、測試藍牙產品,也可作為學習藍牙技術的實用工具。本文根據藍牙規范1.1版本,給出了一種藍牙開發平臺的硬件結構設計和軟件技術實現方案。?
1 硬件設計?
??? 本開發平臺設計了RS232和USB兩種接口供用戶進行開發、調試使用,提供了獨立的可進行藍牙語音傳輸的音頻接口。藍牙模塊" title="藍牙模塊">藍牙模塊采用CSR公司的BlueCore02芯片,外加了一個微處理器,可以仿真外界的環境,用戶可以自己編寫基于單片機的程序來控制藍牙。藍牙開發平臺的系統結構圖如圖1所示。?
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1.1 藍牙模塊的實現?
??? 藍牙模塊的硬件設計是將所有的芯片、電阻、電容等集成在一塊電路板上,主要由兩部分組成:射頻芯片和基帶芯片,即無線收發單元(Bluetooth Radio)和基帶控制單元(Baseband Controller)。本開發平臺采用的是CSR公司的BlueCore02芯片模塊,該模塊是一個能在各種智能設備中實現藍牙功能的近距離范圍內通信的模塊,支持語音和數據傳送,支持點對多點操作。該模塊的內部結構如圖2所示,圖的上半部分可以看成是射頻單元,由GMSK調制解調器(Modem)、濾波器(Filter)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)組成;圖的下半部分是基帶部分,包括UART、PCM、USB等硬件接口,還有8051系列MCU和高速閃存(高速閃存用來存放協議棧" title="協議棧">協議棧軟件代碼)。?
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1.2 語音模塊的實現?
??? 語音編解碼芯片采用摩托羅拉公司的MC145483,該芯片不用考慮接口的時序問題,簡化了PCM接口電路的硬件設計,具體實現如圖3所示。?
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??? PC機通過串行接口初始化藍牙模塊并建立語音連接,音頻接口連接耳機和麥克。復位電路向藍牙模塊提供復位信號RST,當設備出現故障時,可以使其恢復初始狀態。?
??? MC145483芯片的外圍電路與耳機麥克相連,實現了多模轉換和語音編解碼的功能,具體連接如圖4所示。MC145483的數據發送(DT)引腳、數據接收(DR)引腳與藍牙模塊的PCM語音接口相連,收發PCM數字語音流;MC145483的FST腳、FSR腳與藍牙模塊的PCM_SYNC腳相連,提供PCM語音流的收發同步信號;MC145483的BCLKT腳、BCLKR腳、MCLK腳與藍牙模塊的PCM_CLK相連,藍牙模塊通過此通道向MC145483提供主時鐘信號。
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1.3 接口擴展模塊的實現?
??? 藍牙模塊要傳輸數據,物理硬件接口上需要利用RS232接口或者USB接口,而邏輯鏈路" title="鏈路">鏈路要使用ACL和SCO鏈路。軟件部分含有藍牙協議的HCI驅動部分和上層應用程序。首先通過RS232接口傳輸HCI指令,以建立ACL鏈路,然后通過此鏈路傳輸數據。RS232和USB都可以作為ACL鏈路的載體。藍牙模塊可以使用HCIRS232傳輸層,與擁有RS232串行口的主機互相傳輸數據。HCIRS232傳輸層的目標是在藍牙主機和藍牙主控制器之間的物理RS232接口上使用藍牙HCI,通過RS232接口連接藍牙模塊和主機。?
??? 由于RS232接口本身支持的傳輸速率不夠大,所以這種方案雖然避開了相對復雜的USB協議,但是RS232自身就存在帶寬不足的問題。根據USB新的規范,傳輸速率理論上可以達到12Mb/s,完全可以滿足一般的傳輸要求,不會產生接口上的速率瓶頸。藍牙模塊通過USB接口接入到具有USB接口的設備中,如PC機、PDA等。藍牙模塊上固化了底層協議棧,所以底層的跳頻、加密和鏈路管理控制等可以不必考慮,需要做的只是正確使用HCI指令。其缺點是,開發過程涉及USB接口及其相關協議,不如串口" title="串口">串口簡單。不過己經有廠家開始把USB驅動程序集成在藍牙模塊的存儲器中,簡化了用戶的開發過程。?
??? 接口擴展模塊實現了靈活、方便的擴展接口,ESDBK藍牙開發平臺在基板上為用戶提供了PCM接口、UART串口和+3.3V電源,用戶可以方便地通過設置在基板上的接口轉換開關將任意一個接口設置成獨立狀態,用于調試用戶自行設計、開發的藍牙設備中的語音電路和單片機控制電路,在藍牙開發平臺的藍牙功能支持下,達到完全仿真的效果,從而可以大大縮短用戶的藍牙產品的開發時間。?
1.4 獨立的電源模塊的實現?
??? 電源采用直流+5V輸入方式,通過LM317降壓實現穩壓在+3.3V,此電壓即為藍牙硬件開發平臺的工作電壓。電源輸入有兩種方式:一是采用專用的電源轉換器通過主板上的電源插座輸入;二是通過USB接口提供+5V電源,通過轉換開關可實現不同的電源輸入方式。?
2 軟件設計?
??? 軟件設計上采用Borland公司推出的Delphi6.0快速開發工具,實現了友好的全中文界面。該軟件平臺為藍牙開發人員提供了方便的測試接口及調試界面,用于藍牙數據傳輸、語音傳輸的藍牙應用軟件和產品的開發與研究,可方便快捷地進行藍牙指令分組、數據分組的測試,提供了藍牙規范的1.1b版本所有HCI指令的測試接口。?
2.1 軟件流程圖?
??? 藍牙模塊通過主機控制器接口HCI和PC機通信。由主設備發起建立ACL和(或)SCO連接。當主、從設備建立ACL連接后,就可以進行數據傳輸了。如果需要進行語音通信,則還需在ACL連接的基礎上建立SCO連接。藍牙開發平臺軟件開發環境的主程序流程如圖5所示。?
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2.2 軟件的功能與實現?
??? 軟件的功能包括:ACL鏈接;SCO鏈接;數據傳輸;文件傳輸; 語音通訊;提供全部HCI命令測試;L2CAP協議層數據交換過程;SDP協議層的服務、屬性實現;RFCOMM協議層的數據交換;模擬串口服務實現。?
??? 應用程序主界面如圖6所示,包括菜單項、工具欄、狀態欄和記錄窗口。?
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??? (1)記錄窗口?
??? 記錄窗口用于記錄每條HCI指令及該指令所引起的HCI事件的內容和ACL數據傳輸的內容。?
??? (2)菜單功能項?
??? ①文件:該功能項提供普通的文件操作,包括新建、打開、保存、復制、粘貼、選擇、打印、退出等功能。?
??? ②藍牙協議棧:包括HCI、SDP和RFCOMM的藍牙協議棧模型。?
??? ③應用模擬:包括數據傳輸、文件傳輸、語音通訊、語音和文件傳輸、指令測試5個子功能的演示。?
??? ④藍牙開發包括基于Windows平臺的開發、單芯片開發(BlueLab)和外部處理器(單片機)的開發。?
??? ⑤幫助:提供基于HCI層開發的詳細的幫助。包括HCl說明、HCI指令、HCI事件、HCI錯誤代碼。?
??? (3)工具欄?
??? 可快速實現新建、打開已存文件、當前記錄保存和打印功能。?
??? (4)狀態欄?
??? 由三個部分組成:指令執行狀態指示、所使用的串口、已建立連接的遠方藍牙設備的地址。
??? 對本藍牙開發平臺的硬件電路和軟件功能進行了相關測試,測試結果:數據傳輸過程中沒有數據丟失現象,藍牙開發等一系列功能均正常;在進行語音測試時,距離超過8m時有雜波出現,但可以通過加大功率和改進語音電路加以改善。?
??? 本開發平臺提供的友好、簡潔的用戶接口和界面,適用于廣大愛好者學習藍牙技術和開發藍牙產品。?
參考文獻?
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