基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现

发布时间：2020-04-14 22:49

【摘要】： 蓝牙技术作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,可提供低功耗、短距离的无线空中接口,在各种固定与移动设备之间实现无线通信。在移动通信、无线数据采集、无线遥控与遥测、计算机网络及自动控制等多种领域,蓝牙技术都有着广泛的应用。 蓝牙协议规范具有多个层次,完整的蓝牙协议栈的开发是一项很复杂的工程,而在大多数嵌入式应用中,只是需要实现基本的无线数据传输功能,并不需要实现全部的蓝牙协议栈。针对此类应用,若是能提供一套实用的蓝牙无线接口、实现一个通用的无线数据传输模块,就可以比较有效地缩短开发周期,降低开发成本。 本文正是基于此目标,首先介绍了蓝牙技术的背景和现状,分析了蓝牙系统组成,比较了蓝牙与其他无线技术,并在此基础上,分析了蓝牙协议体系结构,并针对其在嵌入式系统中的实用性,着重剖析了蓝牙主机控制器接口HCI(HostController Interface)层协议。然后,参照HCI协议规范,设计了基于单片机控制蓝牙模块的硬件接口方案,并详细剖析了一个蓝牙HCI层通信实例的实验数据,随后给出了一套基于单片机实现蓝牙无线数据传输的软件接口方案。 应用上述设计的蓝牙软硬件接口,本文开发了一个在单片机与PC之间实现无线数据传输的蓝牙数据传输系统。在单片机端利用Keil下的C编程开发了蓝牙数据传输模块,并作为一个子模块集成到了计算机高级接口实验平台上,在PC端通过USB控制蓝牙适配器,编写了一个基本的蓝牙控制程序,从而实现了实验台与PC之间的蓝牙无线数据传输。然后,在实现基本数据传输的基础上,进一步开发了通过蓝牙进行文件传输的功能模块,在单片机端实现了一个简单的嵌入式FAT16文件系统,通过蓝牙从PC接收文件并以FAT16格式存储到外接的MMC卡上。 本文提供的蓝牙软硬件接口方案及数据传输模块,不仅可以用来进一步开发蓝牙高层协议,而且还可作为通用的接口函数和模块应用到多种无线场合。
【图文】：

主机控制器的基带与链路控制器、链路管理器、状态寄存器等硬件的统一接口。蓝牙主机控制器 (BluetoothHostc。咖ner)是蓝牙芯片的主要组成部分，，其内部硬件结构如图3.1所示。链路控制器提供了蓝牙基带功能以及物理层协议的硬件和软件实现;CPU核提供了链路管理器和链路控制器的固件部分的运行环境，使得主机控制器可独立于主机进行查询和过滤呼叫请求。图3.1蓝牙主机控制器内部硬件结构图主机控制器接口(Hcl)在蓝牙系统硬件体系和软件体系中的位置如图3.2所示。硬件软件主主机 机高层协议及应用用物物理接口 口接口驱动 动物物理接口 口一瞻严{HCI固””主主机控制器器链路管理器器 器固 固 固件 件 件基 基基带控制器固件件图3.2蓝牙主机控制器(Hcl)在蓝牙系统中的位置硬件方面，主机控制器集成了无线电收发器、基带控制器、Flash存储器等部分，其中基带控制器大多是以ARM为基础的芯片，通过接口控制无线电收发器，提供物理接口 (USB/UART爪CM等)。蓝牙模块通过这些接口与主机上对应的接口

机控制器中的Ha解释来自主机的下行信息，并将信息发给相应的硬件模块单元，同时还将模块中的数据/硬件/固件信息根据需要上行给主机。两个蓝牙设备通过HCI层进行数据传输的过程如图3.3所示。主机A用户数据主椰物理总线硬件物理总线硬件图3.3蓝牙设备通过HCI层数据传输过程 3.2HCI传输层HCI传输层是指在蓝牙主机与主机控制器间相连的物理接口，它介于主机控制器驱动程序和主机控制器之间，主要目的是实现传输的透明性，即从蓝牙模块外看HCI看到的是HCI传输层，物理总线是屏蔽的，从而使得HCI固件能在不影响传输层的情况下升级。HCI的物理接口包括USB、RS232、UA卫T、PC卡4类，使用较多的是USB、RS232和UART接口。UART和RS232传输层都采用UART异步串行通信方式在蓝牙模块和蓝牙主机间进行数据传输。两者间的区别在于它们所适用的环境。UART协议是RS232协议的子集，当蓝牙模块与主机接口在同一PCB上或距离较小时使用。因此UART传输
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP368.12

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 艾强;;浅议建筑施工单位的质量管控直流调速系统的智能控制探讨[J];品牌(理论月刊);2011年03期

2 王醒;侯进振;刘学平;毛乐山;;基于单片机的教学用可编程控制器[J];现代电子技术;2011年15期

3 张红英;;基于单片机实现的WiFi无线传感器网络产品综述[J];科技传播;2011年12期

4 张辉;徐善龙;徐建建;;2010全国大学生电子信息类实践创新作品选登 无线遥控升降旗系统[J];电子世界;2010年10期

5 万励;黄宏本;吴洁明;;基于单片机实现的无线数据采集系统[J];梧州学院学报;2011年03期

6 刘海峰;王娜;;用AVR单片机实现步行机器人的设计[J];科技信息;2011年21期

7 杨婷;;基于FPGA和51单片机的逻辑分析仪设计[J];信息与电脑(理论版);2011年06期

8 李红超;段学习;王蕴岭;;基于单片机的PLC数据采集模块实现[J];中小企业管理与科技(上旬刊);2011年09期

9 李东阳;姚凯学;;基于单片机实现PT2262通用编码器的软件解码[J];微电子学与计算机;2011年08期

10 吕玉芳;;基于无线通信的铁路机车信号接收系统设计[J];职业;2011年17期

相关会议论文 前10条

1 丛明;瞿洋;王兵;;模糊推理的单片机实现[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年

2 赵宝明;罗忠;;ATmega64L单片机实现嵌入式实时128点采样数据FFT[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年

3 张立志;汪学刚;向敬成;;用单片机实现线性调频信号的线性度校正[A];第九届全国信号处理学术年会（CCSP-99）论文集[C];1999年

4 刘慧宝;石中锁;;基于遗传算法的PID控制器实现与仿真[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年

5 何林娜;尹伟;;蓝牙系统与IEEE802.11b共存策略探究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

6 王佩良;聂晶;殷玉山;;双机容错系统的串行通讯接口[A];第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（二）[C];1994年

7 张淑芳;;单片机实现的导航信号相关检测[A];中国航海学会通信导航学术年会（1992）论文集[C];1992年

8 臧小杰;王焱;阎笑虹;罗云林;;井下均压灭火风窗自动调节系统Smith预估控制的单片机实现[A];2000中国控制与决策学术年会论文集[C];2000年

9 贺翔;王佩良;聂晶;;采用单片机实现便携式简易挠度测试仪[A];第十届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2000年

10 邓秉林;;单片机在阀门控制系统中的应用[A];真空工程学术交流会论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 广州 谭斯仪;用单片机实现的非接触式延时定时器[N];电子报;2011年

2 王雅琦;泰克推出蓝牙协议分析仪[N];通信产业报;2001年

3 喻峰;用普通单片机实现低成本高精度A/D与D/A转换[N];电子报;2003年

4 福建 陈松岭;用单片机实现公历到农历换算的新方法[N];电子报;2003年

5 陕西 耶涛;用单片机实现的音乐播放器[N];电子报;2007年

6 苏健;双镜加长焦 蓝牙再添彩[N];中国摄影报;2006年

7 北京中科红旗软件技术有限公司 陈旭军;Linux下如何使用蓝牙[N];中国计算机报;2006年

8 周童;蓝牙技术加速市场渗透[N];计算机世界;2008年

9 钱从波 张清生;率先公司蓝牙家族新品备受青睐[N];中国高新技术产业导报;2006年

10 廊坊 宋占坡;用AT89S2051单片机实现PWM输出控制[N];电子报;2007年

相关博士学位论文 前5条

1 郭锋;蓝牙数据传输性能增强技术研究[D];西安电子科技大学;2007年

2 金安;磁刺激仪的设计及三维重建心脏的电磁场分析[D];吉林大学;2010年

3 张超;蓝牙个域网改型及芯片化实现技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

4 苏建徽;光伏水泵系统及其控制的研究[D];合肥工业大学;2003年

5 李振荣;基于蓝牙的无线通信芯片关键技术研究[D];西安电子科技大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵霄;基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现[D];北京交通大学;2008年

2 冷小羽;蓝牙协议的一致性和互操作性测试[D];中国科学院研究生院（软件研究所）;2004年

3 张傲;单片机实现家用热水系统的节能控制[D];武汉工程大学;2011年

4 宋欣;基于单片机的阀岛控制系统的研究[D];山东轻工业学院;2009年

5 何世军;嵌入式Web Server技术及在船舶系统中的应用[D];大连海事大学;2005年

6 姜玲玲;基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现[D];大连海事大学;2005年

7 刘霞;智能单相电表的设计[D];西北大学;2005年

8 樊庆伟;篮牙无线跳水裁判系统设计[D];哈尔滨工程大学;2006年

9 张智;日光温室自动监控及低温预警系统的研究[D];西北农林科技大学;2007年

10 吕英英;基于SPCE061A单片机的声纹识别系统研究[D];昆明理工大学;2007年

本文编号：2627801