高效可配的低功耗蓝牙协议栈软件设计

发布时间：2017-09-28 19:39

  本文关键词：高效可配的低功耗蓝牙协议栈软件设计

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【摘要】：本研究针对目前市场上低功耗蓝牙协议栈不开源且不可配的问题,根据蓝牙核心规范4.0标准中的相关规定开发了一套完整的低功耗蓝牙协议栈,包括GAP、 GATT、ATT、SM和L2CAP五个模块,实现了GAP主机与从机、GATT服务端与客户端的全部功能；同时添加GATT Server App模块,为GATT服务端应用开发提供更为简单的接口。本研究基于杭州朔天科技有限公司自主研发的SC6002硬件平台对该协议栈进行定制化,通过多任务调度、协议栈固化、模块细化管理、动态加载等方式针对不同低功耗蓝牙应用场景的不同需求实现了协议栈的高度可配,同时降低了片上存储开销。本项目从系统功能、协议栈代码量、系统功耗和有效数据传输效率四个方面对本系统研发的协议栈进行测试,并与业界主流的低功耗蓝牙芯片CC2541进行对比,验证了本系统性能的优越性。另外,本研究基于上述协议栈开发了两个典型的低功耗蓝牙应用：腕带计步器和模拟心率测量仪,且分别使用手机端蓝牙进行配对测试,进一步验证了本系统的鲁棒性及兼容性。
【关键词】：物联网 低功耗蓝牙技术 协议栈 定制化 低功耗蓝牙应用
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插图和附表清单10-13
• 1. 绪论13-22
• 1.1 课题背景介绍13-14
• 1.2 BLE技术解析14-19
• 1.2.1 低功耗原理14-15
• 1.2.2 BLE协议分析15-18
• 1.2.3 BLE技术细节18-19
• 1.3 国内外研究现状19-20
• 1.4 本文主要内容20-22
• 2. 方案设计22-33
• 2.1 系统概述22-24
• 2.2 设计原理24-25
• 2.2.1 系统架构考虑24
• 2.2.2 性能考虑24
• 2.2.3 复用性考虑24-25
• 2.2.4 关键技术考虑25
• 2.3 模块设计25-33
• 2.3.1 L2CAP模块26-27
• 2.3.2 GAP模块27-28
• 2.3.3 GATT模块28-29
• 2.3.4 SM模块29-30
• 2.3.5 GATT Server App模块30-31
• 2.3.6 ATT模块31-33
• 3. 代码实现及功能测试33-45
• 3.1 代码实现33-37
• 3.1.1 协议栈实现33-34
• 3.1.2 Bootloader34-35
• 3.1.3 HCI模块35-36
• 3.1.4 驱动移植36-37
• 3.2 功能测试37-45
• 3.2.1 测试说明37-38
• 3.2.2 基于CC2541片上系统38-42
• 3.2.3 基于SC6002片上系统42-45
• 4. BLE协议栈定制化45-55
• 4.1 操作系统优化45-47
• 4.1.1 系统说明45
• 4.1.2 系统实现45-47
• 4.1.3 操作系统抽象47
• 4.1.4 操作系统选择47
• 4.2 存储空间优化47-55
• 4.2.1 协议栈固化48-49
• 4.2.2 协议栈模块细化管理49-52
• 4.2.3 动态加载52-55
• 5. 测试及分析55-66
• 5.1 系统测试55-56
• 5.2 代码量测试56-57
• 5.3 功耗测试57-64
• 5.3.1 电路设计57-58
• 5.3.2 测试结果及分析58-64
• 5.4 有效传输速率测试及分析64-66
• 6. 应用开发66-71
• 6.1 腕带计步器66-69
• 6.2 模拟心率测量仪69-71
• 7. 总结与展望71-73
• 7.1 本文工作总结71-72
• 7.2 未来研究展望72-73
• 参考文献73-76
• 作者简历76

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本文编号：937738