淺析藍(lán)牙技術(shù)論文

基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：由于時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，我國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較之于從前，是得到了空前的發(fā)展，從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展形勢上來看，我們不難發(fā)現(xiàn)，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，都得到了大力的發(fā)展和系統(tǒng)性的普及，本文主要針對(duì)武警部隊(duì)?wèi)?yīng)用場合，針對(duì)藍(lán)牙自組織網(wǎng)絡(luò)在具體的運(yùn)營和系統(tǒng)的發(fā)展過程中，存在的一系列的亟待完善和系統(tǒng)性的解決的實(shí)際問題，對(duì)藍(lán)牙散射網(wǎng)的拓?fù)淅碚撍惴ㄓ枰粤丝陀^具體的研究和分析，并且對(duì)其當(dāng)前的實(shí)際性能做出了系統(tǒng)性的研究和重點(diǎn)的比較；同時(shí)設(shè)計(jì)了嵌入式藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集終端模塊及嵌入式數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，在這樣的一種綜合的研究基礎(chǔ)之上，進(jìn)行應(yīng)用可行性研究和具體的分析態(tài)勢的執(zhí)行，并對(duì)系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了客觀，具體，系統(tǒng)深入的研究和說明。嵌入式藍(lán)牙數(shù)據(jù)采集終端模塊、嵌入式數(shù)據(jù)采集平臺(tái)及藍(lán)牙自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅碚搼?yīng)用是本文在具體的實(shí)施和系統(tǒng)性的研究過程中，需要著力的關(guān)注和系統(tǒng)性的研究的重點(diǎn)問題。關(guān)鍵詞：藍(lán)牙技術(shù)；無線數(shù)據(jù)；采集系統(tǒng)I目 錄1 引言 .12 藍(lán)牙技術(shù)介紹 .13 基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) .23.1 系統(tǒng)總體分析 .23.2 代理服務(wù)器硬件設(shè)計(jì) .33.3 終端模塊設(shè)計(jì) .43.3.1 模塊分析與設(shè)計(jì) .43.3.2 芯片選型 .53.3.3 電路設(shè)計(jì) .64 基于藍(lán)牙的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .74.1 代理服務(wù)器軟件設(shè)計(jì) .74.2 通信節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) .105 結(jié)語 .11參考文獻(xiàn) .1201 引言藍(lán)牙技術(shù)是當(dāng)前的一項(xiàng)展現(xiàn)的無線端通信技術(shù)的實(shí)施和系統(tǒng)性的發(fā)展，這樣的一項(xiàng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，除此之外，他還能夠很好的實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的較好的管理和系統(tǒng)性的連接，通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效的管理和系統(tǒng)性的實(shí)施來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的收集和系統(tǒng)性的分析，并且從當(dāng)前的實(shí)際成效上來看的話，其綜合的發(fā)展成效也是尤為可觀的，這樣的一種態(tài)勢對(duì)于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的成本的最小化，是發(fā)揮出了尤為重大的意義的。在目前我們使用的藍(lán)牙技術(shù)中加入一些 EMIT 和 ECS 技術(shù)，使得現(xiàn)實(shí)化的數(shù)據(jù)征求原理以及其實(shí)際的節(jié)制子系統(tǒng)在具體的智能化實(shí)施的過程中，呈現(xiàn)出大幅度的提升和系統(tǒng)性的加強(qiáng)的態(tài)勢的執(zhí)行，而且還可以使得系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性的收錄，把藍(lán)牙系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)環(huán)節(jié)連接起來，并且連接性非常強(qiáng)，這種情況下就會(huì)在很大程度上提高藍(lán)牙系統(tǒng)的實(shí)用性能。由于我國的科學(xué)技術(shù)以及通信技術(shù)的大力的實(shí)施和系統(tǒng)性的發(fā)展，我國的微處理器和嵌入式技術(shù)在這樣的一種態(tài)勢之下，也是呈現(xiàn)出大幅度的發(fā)展的態(tài)勢的執(zhí)行，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 I/O 系統(tǒng)的智能化程度較之于過往，得到了更加系統(tǒng)的提升和大幅度的增強(qiáng)，故而整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集和采集的綜合性能，得到了大幅度的提升和系統(tǒng)性的增強(qiáng)；除此之外，在藍(lán)牙系統(tǒng)中加入一些高端技術(shù)可以使得藍(lán)牙系統(tǒng)能夠高效的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行攔截，同時(shí)也能夠檢測這些數(shù)據(jù)給藍(lán)牙系統(tǒng)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)與威脅；總而言之，再通過利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以最大程度化提高藍(lán)牙連接的時(shí)間和空間范圍，使得藍(lán)牙系統(tǒng)能夠運(yùn)用到社會(huì)中以及人們生活中各個(gè)領(lǐng)域。之前我們采用最多的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合的方法就是有線系統(tǒng)，通過光纖可以很快的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，但是在對(duì)光纖線進(jìn)行配置的時(shí)候需要花費(fèi)的精力是比較大的，而且其存在的綜合的布線難度是較大的，而且綜合的開發(fā)周期也是較長的。由于時(shí)代的進(jìn)步，我國的信息也是得到了大力的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)采集成為了工業(yè)化的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)性的分析過程中，一項(xiàng)亟待完善和系統(tǒng)性的予以管理的綜合問題的，信息技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)技術(shù)的開發(fā)使得我們國家能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和采集，同時(shí)也能夠提高信息整合的效率。通過研究可以發(fā)現(xiàn)目前我們國家對(duì)藍(lán)牙系統(tǒng)進(jìn)行了很大的改進(jìn)，使得藍(lán)牙系統(tǒng)的工作性能得到了很大的提升，同時(shí)，利用藍(lán)牙技術(shù)也使得信息采集變得更加高效。1近年來，我國發(fā)明出了嵌入式系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是隨著社會(huì)環(huán)境的變化以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展出來的，通過這個(gè)系統(tǒng)能夠方便人們的生活，而且還可以幫助人們更好的對(duì)信息進(jìn)行處理。在接下來一段時(shí)間內(nèi)，由這種系統(tǒng)衍生出來了很多嵌入式系統(tǒng)，這也就說明我國信息技術(shù)的發(fā)展速度相對(duì)是比較快的，而且相比于往日也是實(shí)現(xiàn)了空前的趕超和系統(tǒng)性的發(fā)展的。進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，我國各個(gè)行業(yè)發(fā)展的速度都比較快，為了提高每一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的速度，很多企業(yè)都研發(fā)出了一些高科技技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)，通過這個(gè)系統(tǒng)的理論再發(fā)明出很多利于企業(yè)發(fā)展的器械，最終使得企業(yè)未來的發(fā)展趨勢變得更好，企業(yè)內(nèi)部的各種制度得到完善。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，目前我們國家各個(gè)行業(yè)在發(fā)展的過程中都會(huì)運(yùn)用到嵌入式系統(tǒng)，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)能夠服務(wù)的業(yè)務(wù)是比較多的，可以通過這個(gè)系統(tǒng)帶動(dòng)各個(gè)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。傳統(tǒng)的企業(yè)發(fā)展模式以及各種信息技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足企業(yè)在現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境變化中的需求，必須對(duì)信息技術(shù)和企業(yè)發(fā)展制度進(jìn)行改進(jìn)，只有這樣才能使得我國各個(gè)行業(yè)未來發(fā)展趨勢更好。另外，現(xiàn)代藍(lán)牙系統(tǒng)內(nèi)部技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的層次，通過利用各種先進(jìn)的系統(tǒng)能夠?qū)π畔?shù)據(jù)進(jìn)行最準(zhǔn)確，最高效的采集，無論從廣義層面上來看，還是從狹義層面上來看，其能夠最終發(fā)揮出來的綜合作用，意義是尤為重大的，也是需要著力的關(guān)注和系統(tǒng)性的加強(qiáng)的問題。2 藍(lán)牙技術(shù)介紹由于我國的通信技術(shù)以及信息技術(shù)，較之于從前，得到了大力的提升和系統(tǒng)性的發(fā)展，包括藍(lán)牙、IEEE802.11 和 HomeRF 等在內(nèi)的短距離無線通信技術(shù)不管是從宏觀的層面上，還是從微觀的層面上，正逐漸的呈現(xiàn)出一種系統(tǒng)化，成熟化的發(fā)展趨勢，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，其具體的應(yīng)用進(jìn)程也呈現(xiàn)出大幅度的提升和加強(qiáng)的發(fā)展態(tài)勢。毫無疑問，藍(lán)牙技術(shù)在人們生活在以及各個(gè)行業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用是非常廣的，對(duì)于各個(gè)行業(yè)的發(fā)展有著很大的推進(jìn)效果，而且其扮演的角色也是越來越具有較大的不可替代的特性的。23 基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體分析根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)，在具體的實(shí)施和系統(tǒng)性的發(fā)展特征上來看的話，我們不難發(fā)現(xiàn)，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)可以由一臺(tái)個(gè)人電腦（PC）或者手持設(shè)備（PDA） ，一個(gè)數(shù)據(jù)采集代理服務(wù)器和多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端模塊組成。本系統(tǒng)是將藍(lán)牙無線通信節(jié)點(diǎn)嵌入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端和終端設(shè)備中，進(jìn)而在不同的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)一種系統(tǒng)性的對(duì)接的態(tài)勢的執(zhí)行。以嵌入式代理服務(wù)器作為根節(jié)點(diǎn)組建藍(lán)牙 Ad Hoc 無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，并且在他的作用之下，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的較大的發(fā)展和較好的連接，將武警部隊(duì)較好的連接到以太網(wǎng)之中。圖 3-1 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖數(shù)據(jù)采集終端的任務(wù)包括：（1）對(duì)傳感器傳播出來的各種信息進(jìn)行采集，然后再利用嵌入式系統(tǒng)對(duì)這些信息進(jìn)行傳播，最終對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理。（2）監(jiān)測通訊狀態(tài)，與數(shù)據(jù)采集代理服務(wù)器保持通訊，并且較好的實(shí)現(xiàn)其管理和系統(tǒng)性的控制；對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一般要考慮到對(duì)其內(nèi)部兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確高效的設(shè)計(jì)。下面詳細(xì)介紹這兩部分的硬件構(gòu)成。3.2 代理服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集代理服務(wù)器主要完成以下功能：（1）接數(shù)據(jù)采集終端傳遞過來的數(shù)據(jù)信息，在對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的管理和較好的處理之后，將其發(fā)送給數(shù)據(jù)分析平臺(tái) PC/PDA.3（2）接收數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的控制命令，并控制數(shù)據(jù)采集終端實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙自組織網(wǎng)絡(luò)組建。（3）可以對(duì)服務(wù)器所在系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，而且還可以識(shí)別服務(wù)器中存在的一些數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后通過有線或者無線發(fā)送給其他的服務(wù)器。圖 3-2 嵌入式代理服務(wù)器硬件結(jié)構(gòu)框圖3.3 終端模塊設(shè)計(jì)3.3.1 模塊分析與設(shè)計(jì)CPU 與相應(yīng)傳感器或智能儀表連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)連接的較好的管理和系統(tǒng)性的完成。而數(shù)據(jù)的傳輸則是在藍(lán)牙系統(tǒng)的作用之下，予以及時(shí)的管理和系統(tǒng)性的執(zhí)行的，模塊完成功能如圖 3-3 所示。4圖 3-3 藍(lán)牙主機(jī)與藍(lán)牙模塊的 HCI 接口交互框圖3.3.2 芯片選型（1）處理器芯片選用 ATmega128 進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。這一種芯片內(nèi)部包含的內(nèi)容特別多，與此同時(shí)這種芯片在使用的過程中也很少會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)，能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。它具有片內(nèi) 128KB 的程序 Flash,4KB 的數(shù)據(jù) SRAM,可外擴(kuò)到 64KB 的E2PROM,對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的具體的管理和系統(tǒng)性的運(yùn)算能夠予以較好的控制和管理，并且在一定量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求上，也能夠?qū)崿F(xiàn)很好的契合和系統(tǒng)性的發(fā)展。（2）藍(lán)牙芯片BlueCore2-External 是一個(gè)單一芯片無線電和基帶鏈路控制器的BlueTooth2.4GHz 系統(tǒng)，他采用 0.18mCMOS 技術(shù)集成了射頻、基帶和帶有全部集成藍(lán)牙協(xié)議棧的 MCU 以及收發(fā)器。這種藍(lán)牙芯片在使用的過程中消耗的電量非常少，而且不需要非常高的電壓就可以使其運(yùn)行。這種芯片非常便宜，但是功能特別多，可以應(yīng)用到很多企業(yè)需要的設(shè)備和系統(tǒng)中。一般情況下這種5芯片可以對(duì)系統(tǒng)中的信息程序進(jìn)行高效的識(shí)別，而且還會(huì)對(duì)程序中存在的問題進(jìn)行糾正，進(jìn)而在具體的生產(chǎn)測試的過程中，能夠投入到具體的實(shí)施和執(zhí)行的過程中。該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示。圖 3-4 藍(lán)牙芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.3.3 電路設(shè)計(jì)本文采用 ATmega128L 作為主控制器，負(fù)責(zé)現(xiàn)場采集、存儲(chǔ)、控制與傳輸，并且在與藍(lán)牙模塊的管理上，能夠?qū)崿F(xiàn)彼此之間及時(shí)有效的通信。無線通信模塊由 CSR 公司的產(chǎn)品 BC02 芯片為核心的藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-5 所示。6圖 3-5 藍(lán)牙無線通信節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖4 基于藍(lán)牙的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 代理服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)嵌入式代理服務(wù)器軟件在嵌入式 LINUX 操作系統(tǒng)下編制，將整個(gè)系統(tǒng)分為五部分：藍(lán)牙通信與組網(wǎng)模塊，負(fù)責(zé)組建 Adhoc 網(wǎng)絡(luò)，將自身作為最主要的基礎(chǔ)，進(jìn)而尋找與之相匹配的藍(lán)牙設(shè)備，根據(jù)改進(jìn) Bluetrees 算法要求運(yùn)行根節(jié)點(diǎn)相關(guān)策略；數(shù)據(jù)處理模塊，將控制信息、設(shè)置參數(shù)等信息發(fā)送給現(xiàn)場設(shè)備，接收采集數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的校驗(yàn)；報(bào)警模塊，實(shí)施檢測各個(gè)參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)有任何的異常情況就會(huì)馬上啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)；自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)采集數(shù)量達(dá)到一定的數(shù)值的時(shí)候，就會(huì)通過將相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的管理和系統(tǒng)性的上傳；上位機(jī)通信模塊，接收上位機(jī)的控制信息、設(shè)置參數(shù)等信息，并且將這樣的一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模式之后，將其傳輸?shù)较聶C(jī)位中。下面主要介紹藍(lán)牙通信與組網(wǎng)模塊軟件設(shè)計(jì)。HCI 驅(qū)動(dòng)程序的構(gòu)成如圖 4-1 所示。圖 4-1 HCI 驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)成7收發(fā)模塊可以對(duì)信息進(jìn)行采集，而且還可以對(duì)信息進(jìn)行傳輸；即使信息以及數(shù)據(jù)所占內(nèi)存比較大，也不會(huì)影響收發(fā)模塊的工作，因?yàn)槭址K的內(nèi)在性能比較優(yōu)越，能夠利用其內(nèi)部存在的系統(tǒng)同時(shí)對(duì)很多信息進(jìn)行處理。命令調(diào)度