嵌入式系统中的无线技术 zigbee,bluetooth,wifi,红外协议分析 2

网络工程作业阶段性成果及下一步研究计划报告2

 

题目：嵌入式系统中的无线技术 zigbee,bluetooth,wifi,红外协议分析

组长：李天祺              组员：李天祺

 

报告日期：2010年10月15日

 

一．研究内容概述：

本阶段主要针对蓝牙技术进行研究，研究方式将尽可能的贴近实践，以便较好的体会抽象概念。本阶段选择蓝牙的原因主要是为了简单与可行，蓝牙模块在嵌入式设备中比较常见，而且在日常生活中应用十分广泛。蓝牙技术的特点在上一阶段已经详细了解了，这里仅简单总结一下：

1. 开放性

2. 短距离

3. 无线性

4. 产品间的互操作性和兼容性

5. 应用广泛性

如果条件允许将对源代码进行分析，或对特定蓝牙模块进行研究。以下就是通过自底向上对蓝牙核心协议的学习与研究。

二．本阶段学习内容及成果：

1. 蓝牙核心协议概述：

蓝牙的和新协议由基带、链路管理、逻辑链路控制与适应协议和服务发现协议等四部分组成。从应用的角度看，射频、基带和LMP可归为蓝牙的底层协议，他们对应用而言是十分透明的。

（1）基带协议（Baseband）：

首先，来看蓝牙的网络拓扑结构，如下图。蓝牙的网络拓扑结构由一个或多个微微网（Piconet）构成。在一个微微网中，只有一个蓝牙设备是主设备（Master），可以有7个从设备（Slave），他们是由3位的MAC地址区分的。主设备的时钟和调频序列用于对同一个微微网中的从设备进行同步。多个独立的非同步的微微网又可以形成分布式网络（Scatternet），一个微微网中的主/从设备可以是另外一个微微网的主/从设备，但是各个微微网通过使用不同的调频序列来加以区分。

基带协议确保各个蓝牙设备之间的物理射频连接，以形成微微网。蓝牙的射频系统使用跳频和扩频技术，其任意分组在指定时隙通过指定频率进行发送，这层使用查询（Inquiry）和呼叫（Page）进程来同步不同设备间的传输跳频频率和时钟。

 

（2）链路管理协议（LMP）：

该协议不仅负责蓝牙设备间链路的建立和控制，还用于安全方面的鉴权和加密；另外，还控制无线部分的能量模式和工作周期、微微网内各设备的连接状态。

 

（3）逻辑链路控制与适配协议（L2CAP）：

逻辑链路控制与适配协议完成基带与高层协议间的适配，并通过协议复用、分割及重组操作为高层提供数据业务和分类提取。来自数据应用的通讯信号首先通过L2CAP，L2CAP层屏蔽了高层协议和应用与底层传输协议之间的关联。因此，高层协议不需要知道在无线电波和基带层上的调频序列，也不需要知道在蓝牙空中接口传输的分组格式。L2CAP支持协议复用，允许多个协议和共享空中接口，它支持分组的分割和重组，将高层使用的大部分分组分割成适合于基带传输的小分组，在接受设备端又将这些小分组重组。

 

（4）服务发现协议（SDP）：

              服务发现协议是所有应用模型的基础。通过该协议可以查询到设备                 的信息和服务类型，从而在蓝牙设备间建立相应的连接。

 

2.单片机上的蓝牙模块：

（1）ROK101 007蓝牙通信芯片是爱立信（EriCSSon）公司推出的一款适合于短距离蓝牙通信的无线基带模块。它集成度高、功耗小、完全兼容蓝牙协议V1．1，可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。

 

（2）BF10蓝牙串口模块为一款智能型无线数据传输产品，本产品标准型支持: 4800bps~1382400bps等多种接口波特率，支持从模式，支持64通道蓝牙替代串口线。

采用世界领先的蓝牙芯片供应商CSR的BlueCore4-Ext芯片，完全兼容蓝牙2.0规范，硬件支持数据和语音传输，最高可支持3M调制模式。语音接口支持PCM协议。BC04 Class2模块高灵敏性接收，低成本，体积小巧，低功耗，用于蓝牙的数据传输领域。

 

3. 参考资料：

无线通信及网络（第二版）              William Stallings著

嵌入式系统设计与实例开发              王田苗、魏洪兴 著

蓝牙技术                        严紫建、刘元安 著

 

三．本阶段研究面临问题及解决方案：

1. 了解各个协议

问题：书上的介绍并不是十分详细，文字较多，不是很直观，所以有不少难于理解的部分；

解决方法：尽可能的多参考一些不同的书和图，从多个方面认识问题，并勤于思考。

2. 图书馆资料筛选

问题：由于网上资料量过大，所以筛选难度大；而图书馆的书籍所属内容过专，阅读时颇有难度；

解决方法：可以咨询网上高手，解决初学者普遍的疑惑。

3. 协议代码

问题：时间有限，短期内不能找到协议的代码，而且理论基础知识还欠进一步了解；

       解决方案：有长期的打算，短期尽量多的了解理论基础，加以巩固。

4. 缺乏比较直观的例子

问题：书和网上大多以介绍和讲解原理为主，而缺乏制作方面的例子或实际作品制作的相关流程；

解决方案：待定。

 

四．本阶段研究总结：

本阶段对蓝牙核心协议有了大致的了解，其中着重了解了最底层的基带层协议。以上对蓝牙核心协议的概述大部分摘自参考书，所以其中许多话并不是十分理解，只能暂时有个认识和了解，在之后的学习中会得到逐步的解决。

对于蓝牙模块方面，我所了解的知识很少，目前该方面的资料都是从网上查得，真正理解理论可能还是得从实践出发，之后将会借相关的书籍，做贴近实际的了解。

本次总结新添了一些图，可以做比较直观的认识。

 

五．下阶段研究计划

下一周内大概要完成以下两点：

1.理论方面继续对各个协议进行学习。

2.尝试找一些作品，和该作品的程序代码，进行研究、答疑。

本次计划只做个大概，不再细化，对第二步具体实施还依需实际情况而定。