单片机控制的蓝牙无线通信
目 录
引 言 1
一、蓝牙技术的概述 1
（一）蓝牙技术的发展 1
（二）蓝牙的技术特点 1
二、蓝牙的技术协议 2
（一）蓝牙的协议概述 3
（二）蓝牙的关键协议 3
（三）HCI协议 3
三、单片机对蓝牙模块的控制 4
（一）单片机与蓝牙模块的硬件连接 4
（二）单片机与蓝牙模块的软件接口 4
四、硬件的构成 5
（一）蓝牙系统的硬件构成 6
（二）蓝牙模块 6
（三）单片机和蓝牙模块的连接 7
四、结束语 9
致谢 9
参考文献 9
附录 11
引 言
蓝牙技术的广泛使用已经成为一种不可阻挡的趋势，正式因为它的传输是距离短的特点，因此在众多的设备中都存在着蓝牙通信的身影。蓝牙技术涉及了许多方面，单从软件、方法、理论无法完全概括它的全部，它还包括了无线通信、网络技术等一些理论的保障。蓝牙凭借着比较小的体积和较低的损耗，它的身影的特点是它可以运用到更多的设备中，对于那些对传输速率要求不高的小型设备也非常的适用。特别在在工业现场中的控制和数据采集中，单片机与计算机之间的无线通信尤为突出。本文就是根据这一类问题，对单片机控制蓝牙的无线通信系统的讨论，主要实现了由单片机控制蓝牙的系统，与接入蓝牙网络的其它设备。
一 蓝牙技术的概述
（一）蓝牙技术的发展
自1994年，爱立信公司对于电话与其各个旁贷硬件之间的损耗、低成本的无线端接口的研究。继而该项目不断地发展，爱立信发觉短距离的无线通信将有很大的市场。便将这项技术命名为牙。同时，该公 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
司还发觉到要想要使让该技术成功就必须要获得业内的支持。1998年5月，由Ericsson、NOKIA、英特尔、IMB和东芝这些通信巨头等5家公司一起成立了临时的蓝牙特殊利益小组，之后3Cmo和摩托罗拉也先后加盟SGI，形成蓝牙倡议者小组。随后蓝牙进入发展的高速时代
从2000年初蓝牙芯片面向市场，包括剑桥硅无线电、摩托罗拉、德州仪器的许多家巨头都已开始注意到蓝牙这方面，并逐步参与到其中的制造与生产，并且产品的块头也是越来越小，价格方面也越低。涉及的种类也变多了。包括移动电话、个人数据助理、耳机、打印机等各个领域。显而易见，蓝牙技术已经成为这些年增长最快的无线通信技术之一。
（二）蓝牙的技术特点
蓝牙是一种空间传输小的无线通信技术规范，从一开始的想法是想改变现如今的各种计算机、电话等相关的连接设备。在一开始的设定中，是为了改变全球的工作频率2.4Hz。就在目前的实际应用中而言，由于各个方面的有点，它可以应用于那些对信息传递速率要求不是很高的设备。
1. 全球范围使用蓝牙
工作的SM频段是2Hz，而别的国家的ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz，并且在该频段段内使用不需要向有关部门申请许可证。
2语音和数据可同时进行传输
蓝牙所用是电路和分组两种交换技术，同时它还可以兼容异步、三路、或者异步与语音等使它们能够一起进行信道的传输。信道语音为每个64kbps,语音信号采用脉冲编码调制或连续可变斜率增量调制。蓝牙可以分为两种链路类型：异步无连接和面向同步连接链路，ACL的链路可以支持对称或非对称，最大的功能是传输数据。
3能够组建临时性的对等连接
蓝牙依据他的功能在网络中的应用，归纳为主、从设备，蓝牙成功连接时，主动要求连接的为主设备，响应一方的则分为从设备。当多个蓝牙连接在一起成为一个微微网时，它们之中只有一个主设备，其余的都是分设备。如1.1所示
如果几个微微网在时间和空间彼此叠加，则会演变成更更为复杂的网络拓扑结构，我们称之散射网。散射网的设备可能在某一个微微网中，或许是微微网主设备中的一个，如图1.2所示。
4.抗干扰能力强
像家用的微波炉、无线局域网等一些和生活息息相关的技术产品中，很多都是工作在ISM的频段中，蓝牙的为了更好的避免这些外界因素的扰乱通信很大一部分采用的都是跳帧的办法来进行扩展频谱，将2.402~2.48GHz的频段分成79个频点，相邻频点之间的间隔为1MHz。数据分组在任意一个频点发送过后，继而跳转到另一个频点，其对于某一个频点的选择绝大多数是随机的，但是它们每秒钟频率改变则为1600次，每一个频率所持续的数值为625us。
二 蓝牙的技术协议
（一）蓝牙的协议概述
由SIG制定蓝牙的协议标准，不仅如此，SIG还规定了蓝牙产品所要遵循的各项指标。目前颁布了好几个版本，并且还在完善当中。
蓝牙协议大致可以分为3个部分：传输协议、中介协议和应用协议。这些协议有着各自的功能。传输协议对双方的设备进行一个确认，同时还有还有建立和管理蓝牙设备之间的链路；中介协议则给其他协议和程序的运行提供帮助；应用协议是一些蓝牙上协议的总称。
（二）蓝牙的关键协议
主要分为四个协议部分：基带协议、连接管理协议、逻辑链路控制和适配协议、服务发现协议。其中基带协议是基带和链路的控制层保证蓝牙设备内的模块通过射频进行的物理连接；连接管理协议进行网络设备间的连接确立；逻辑链路对高层传输和应用给予便利；服务协议在蓝牙模块之中的作用十分重要，它是大部分用户模式的最基础，提供了设备间访问和查询服务，在进行蓝牙连接过程中，用户必须先通过服务发现协议，继而获得设备的各种信息，然后在设备模块间建立各种SDP层的链接。
（三）HCI协议
HCI协议是一个蓝牙的主要的端口，其中它还是也相对而言比较符合的端口，它的适用部分是蓝牙的硬件模块部分。主要讲的是两个部分的接口：驱动和主控制器。至于其他的想比如运行基带命令还有硬件状态的寄、控、时间等，都可以通过HCI来操作。HCI的传输层用于主机和主控制之间的物理接口。同时，构成这一层结构的有串行总线、串行端口、异步收发器、以及计算机储存卡。
这个系统最主要的是uart方式，并且在设备和控制机器中进行数据的传输。在pcb板上uart传输层可以使两个uart间的串行接口激活蓝牙。如图2.1所示
图2.1 UART传输层
其具体的参数如表一所示
表一 RS232接口参数配置
致谢
终于完成了毕业设计，这边首先要感谢的还是我的指导老师，在这次毕业论文的完成中老师给了我很大的鼓励和帮助。毕业设计对于即将毕业的我们来说是最后的一次综合性的测试，可以全方位的考察我们对于所学知识的运用与理解，这个过程本身既是一种测试，同时也是一种锻炼，可以培养我们独立思考和创新的能力。在周老师的指导下，我查阅了很多资料，最终完成这篇论文。通过这次的锻炼，我学到不仅是如何写好一篇完整的论文，更重要的是我学会要从更深层次去思考问题。
引 言 1
一、蓝牙技术的概述 1
（一）蓝牙技术的发展 1
（二）蓝牙的技术特点 1
二、蓝牙的技术协议 2
（一）蓝牙的协议概述 3
（二）蓝牙的关键协议 3
（三）HCI协议 3
三、单片机对蓝牙模块的控制 4
（一）单片机与蓝牙模块的硬件连接 4
（二）单片机与蓝牙模块的软件接口 4
四、硬件的构成 5
（一）蓝牙系统的硬件构成 6
（二）蓝牙模块 6
（三）单片机和蓝牙模块的连接 7
四、结束语 9
致谢 9
参考文献 9
附录 11
引 言
蓝牙技术的广泛使用已经成为一种不可阻挡的趋势，正式因为它的传输是距离短的特点，因此在众多的设备中都存在着蓝牙通信的身影。蓝牙技术涉及了许多方面，单从软件、方法、理论无法完全概括它的全部，它还包括了无线通信、网络技术等一些理论的保障。蓝牙凭借着比较小的体积和较低的损耗，它的身影的特点是它可以运用到更多的设备中，对于那些对传输速率要求不高的小型设备也非常的适用。特别在在工业现场中的控制和数据采集中，单片机与计算机之间的无线通信尤为突出。本文就是根据这一类问题，对单片机控制蓝牙的无线通信系统的讨论，主要实现了由单片机控制蓝牙的系统，与接入蓝牙网络的其它设备。
一 蓝牙技术的概述
（一）蓝牙技术的发展
自1994年，爱立信公司对于电话与其各个旁贷硬件之间的损耗、低成本的无线端接口的研究。继而该项目不断地发展，爱立信发觉短距离的无线通信将有很大的市场。便将这项技术命名为牙。同时，该公 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
司还发觉到要想要使让该技术成功就必须要获得业内的支持。1998年5月，由Ericsson、NOKIA、英特尔、IMB和东芝这些通信巨头等5家公司一起成立了临时的蓝牙特殊利益小组，之后3Cmo和摩托罗拉也先后加盟SGI，形成蓝牙倡议者小组。随后蓝牙进入发展的高速时代
从2000年初蓝牙芯片面向市场，包括剑桥硅无线电、摩托罗拉、德州仪器的许多家巨头都已开始注意到蓝牙这方面，并逐步参与到其中的制造与生产，并且产品的块头也是越来越小，价格方面也越低。涉及的种类也变多了。包括移动电话、个人数据助理、耳机、打印机等各个领域。显而易见，蓝牙技术已经成为这些年增长最快的无线通信技术之一。
（二）蓝牙的技术特点
蓝牙是一种空间传输小的无线通信技术规范，从一开始的想法是想改变现如今的各种计算机、电话等相关的连接设备。在一开始的设定中，是为了改变全球的工作频率2.4Hz。就在目前的实际应用中而言，由于各个方面的有点，它可以应用于那些对信息传递速率要求不是很高的设备。
1. 全球范围使用蓝牙
工作的SM频段是2Hz，而别的国家的ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz，并且在该频段段内使用不需要向有关部门申请许可证。
2语音和数据可同时进行传输
蓝牙所用是电路和分组两种交换技术，同时它还可以兼容异步、三路、或者异步与语音等使它们能够一起进行信道的传输。信道语音为每个64kbps,语音信号采用脉冲编码调制或连续可变斜率增量调制。蓝牙可以分为两种链路类型：异步无连接和面向同步连接链路，ACL的链路可以支持对称或非对称，最大的功能是传输数据。
3能够组建临时性的对等连接
蓝牙依据他的功能在网络中的应用，归纳为主、从设备，蓝牙成功连接时，主动要求连接的为主设备，响应一方的则分为从设备。当多个蓝牙连接在一起成为一个微微网时，它们之中只有一个主设备，其余的都是分设备。如1.1所示
如果几个微微网在时间和空间彼此叠加，则会演变成更更为复杂的网络拓扑结构，我们称之散射网。散射网的设备可能在某一个微微网中，或许是微微网主设备中的一个，如图1.2所示。
4.抗干扰能力强
像家用的微波炉、无线局域网等一些和生活息息相关的技术产品中，很多都是工作在ISM的频段中，蓝牙的为了更好的避免这些外界因素的扰乱通信很大一部分采用的都是跳帧的办法来进行扩展频谱，将2.402~2.48GHz的频段分成79个频点，相邻频点之间的间隔为1MHz。数据分组在任意一个频点发送过后，继而跳转到另一个频点，其对于某一个频点的选择绝大多数是随机的，但是它们每秒钟频率改变则为1600次，每一个频率所持续的数值为625us。
二 蓝牙的技术协议
（一）蓝牙的协议概述
由SIG制定蓝牙的协议标准，不仅如此，SIG还规定了蓝牙产品所要遵循的各项指标。目前颁布了好几个版本，并且还在完善当中。
蓝牙协议大致可以分为3个部分：传输协议、中介协议和应用协议。这些协议有着各自的功能。传输协议对双方的设备进行一个确认，同时还有还有建立和管理蓝牙设备之间的链路；中介协议则给其他协议和程序的运行提供帮助；应用协议是一些蓝牙上协议的总称。
（二）蓝牙的关键协议
主要分为四个协议部分：基带协议、连接管理协议、逻辑链路控制和适配协议、服务发现协议。其中基带协议是基带和链路的控制层保证蓝牙设备内的模块通过射频进行的物理连接；连接管理协议进行网络设备间的连接确立；逻辑链路对高层传输和应用给予便利；服务协议在蓝牙模块之中的作用十分重要，它是大部分用户模式的最基础，提供了设备间访问和查询服务，在进行蓝牙连接过程中，用户必须先通过服务发现协议，继而获得设备的各种信息，然后在设备模块间建立各种SDP层的链接。
（三）HCI协议
HCI协议是一个蓝牙的主要的端口，其中它还是也相对而言比较符合的端口，它的适用部分是蓝牙的硬件模块部分。主要讲的是两个部分的接口：驱动和主控制器。至于其他的想比如运行基带命令还有硬件状态的寄、控、时间等，都可以通过HCI来操作。HCI的传输层用于主机和主控制之间的物理接口。同时，构成这一层结构的有串行总线、串行端口、异步收发器、以及计算机储存卡。
这个系统最主要的是uart方式，并且在设备和控制机器中进行数据的传输。在pcb板上uart传输层可以使两个uart间的串行接口激活蓝牙。如图2.1所示
图2.1 UART传输层
其具体的参数如表一所示
表一 RS232接口参数配置
致谢
终于完成了毕业设计，这边首先要感谢的还是我的指导老师，在这次毕业论文的完成中老师给了我很大的鼓励和帮助。毕业设计对于即将毕业的我们来说是最后的一次综合性的测试，可以全方位的考察我们对于所学知识的运用与理解，这个过程本身既是一种测试，同时也是一种锻炼，可以培养我们独立思考和创新的能力。在周老师的指导下，我查阅了很多资料，最终完成这篇论文。通过这次的锻炼，我学到不仅是如何写好一篇完整的论文，更重要的是我学会要从更深层次去思考问题。
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