嵌入式系统中的无线技术 zigbee,bluetooth,wifi,红外协议分析5

网络工程作业阶段性成果及下一步研究计划报告5

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11月4日

一．研究内容概述：

本阶段研究了一种单片机上常用的蓝牙模块7708，并且对《基于蓝牙技术的温室环境监测系统设》一文进行了阅读学习，并借此了解蓝牙模块7708。

二．本阶段学习内容及成果：

1. 关于蓝牙模块7708

    

7708蓝牙模块采用了Cambridge Silicon Radio公司生产的第二代蓝牙芯片（BC212015），集成 512×16 FLASH。模块内置功率放大器，采用FHSS（跳频展频）技术，可用于数据加密（Encryption）、用户鉴权（Authentication），具有强大的抗干扰性和保密性。

其他特点：

支持SPI编程接口；
支持常用计算机接口：RS-232、USB、SPI、I2C；
数据传输速率可达723kbps；
支持PCM CODEC接口，可传输语音信号；
点对多点操作；

技术指标

工作频段：2.4GHz ISM频段；
调制方式：GFSK；
接收灵敏度：-80dBm；
发射功率：＞20dBm(CLASS 1)；
环境温度：-20°C~+70°C；
工作电源：7.5V~8V；
传输距离：100米（空旷环境）；
尺寸：35mm(l)×20mm(w)。

应用领域
报警与安全系统；
家庭自动化系统；
遥控装置；
医用设备；
工业控制；
无线耳机、无线麦克风；

2.文献蓝牙核心协议实现

1. 蓝牙核心协议

任何蓝牙设备必须遵循蓝牙规范才能实现各个厂商的产品互连互通，蓝牙规范又分为核心协议(core specification)和应用剖面(profile)。核心协议规定了蓝牙设备必须实现的协议层次，应用协议规定了在不同的应用场景中蓝牙设备具体的实现规范。蓝牙核心协议栈包括射频、基带、HCI、SDP、L2CAPRFCOMM 等协议。基带包括链路控制和链路管理，负责发送和接收数据、请求名称、链路地址查询、建立连接、鉴权、链路模式协商和建立、决定帧的类型等。蓝牙射频基带(射频单元、链路控制单元、链路管理单元)通常由芯片实现。逻辑链路控制和适应层协议(L2CAP)与链路管理单元(LMP)一起工作，L2CAP向上提供面向连接和面向无连接的数据服务。L2CAP允许高层协议以64KB收发数据。服务发现协议(SDP)用于发现蓝牙设备提供的服务。蓝牙设备所提供的服务和参数都在SDP中注册，使用这些服务的蓝牙设备可以通过SDP来查询到这些信息。串口仿真协议(RFCOMM)采用多路复用的方法，提供多条透明的数据信道，每一条数据链路连接标识由服务信道号(server channel number)和方向位来共同决定。服务信道号是RFCOMM 提供的服务标识，这个服务信道号应该注册在SDP中，客户端蓝牙设备通过SDP可以查询到这个服务信道号，然后向此服务信道号发起RFCOMM连接。

2. 串口替代应用

为了保证最终采用蓝牙技术的产品之间的互通和兼容性，蓝牙标准中为基本的应用定义了一系列的应用模型，也称为应用剖面。本文描述的无线传感器就是运用了串口替代应用模型SPP(serial portprofile)。串口替代应用是基于基本接入GAP(generic access profile)和服务发现应用SDP(service discovery application profile)这两个应用模型之上的。GAP和SDP是所有蓝牙应用剖面的基础，任何蓝牙应用都必须符合这两个应用剖面的相关规定。当两个设备间需要通过由RFCOMM仿真的串口进行通信时，SPP对其中必备的服务和过程作了详细的规定。SPP使蓝牙设备具备了串口替代的功能，是其他基于串口应用的基础。在串口应用之上可以实现拨号网络、传真和局域网接入应用。由以上的分析可以发现需要实现的蓝牙模块应该具有蓝牙规范中的串口替代应用的所有协议，并且要根据实际要求编写一个上层链路控制应用层来实现自组织的组网功能。

3. 自组织的软件实现

在CSR芯片中，编写的应用程序和协议栈一起运行在CSR嵌入式环境中，CSR以固件(firmware)的形式提供蓝牙核心协议栈，包括HCI、L2CAP、SDP、RFCOMM，并且还提供了应用程序接口，它定义实现了用户在开发过程中需要访问的所有接口和服务，它们包括：调度程序、蓝牙协议、内存访问、HCI传输层设置、消息和定时器、串口流管理。CSR程序中的不同任务之间可以异步地发送消息，每一个任务在创建的时候可以拥有一个消息队列，任务调度程序能自动运行获得消息的任务，CSR为简化使用RFCOMM 协议，提供了一个连接管理库(CM library)，它封装了大部分常用的链路管理的接口。但是CSR提供的CM 库只提供点对点的连接，为了能给实现点对多点的连接，修改了CM库，使其支持点对多点。在CSR 提供的HCI、L2CAP、SDP、RFCOMM协议和CM 库之上编写了蓝牙无线传感器应用的程序。图7给出了蓝牙模块上层应用程序的算法流程。

3. 参考资料：

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

《嵌入式系统设计与实例开发》             王田苗  魏洪兴 

《蓝牙技术》                                    严紫建  刘元安 

《基于蓝牙HCI实现单片机与PC间无线通信》       赵  霄  周洪利 

《基于蓝牙技术的温室环境监测系统设》            李  莉  刘  刚

三．本阶段研究面临问题及解决方案：

1.文献中涉及的一些芯片资料没有翻译，阅读起来十分吃力，比如Rok 101008；

2.一些简单的基于单片机的蓝牙通信设计不好找，复杂的涉及知识面又有些广，比如本次文献涉及到温度传感器；

 

四．下阶段研究计划

下一周内大概要完成以下内容：

1. 查找相关单片机蓝牙通信设计；

2. 分析设计图及研究设计思路；

3. 阅读程序代码。