基于藍牙的數(shù)據(jù)互聯(lián)傳輸系統(tǒng)設(shè)計

摘要：在基于藍牙協(xié)議體系及藍牙通用應用框架的基礎(chǔ)上，研究了嵌入式藍牙數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)，設(shè)計了藍牙數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)采用流行的ARM處理器，并選用了CSR公司的CSR8510藍牙芯片作為藍牙通信的核心，最后設(shè)計了藍牙數(shù)據(jù)傳輸軟件。總體來說，在此所設(shè)計的藍牙數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有價格低，性能強，通用性好以及擴展能力強等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：藍牙；數(shù)據(jù)傳輸；CSR8510；ARM處理器

0 引言
由于微電子技術(shù)與集成電路技術(shù)的進步，使得計算機設(shè)備的體積進一步縮小，功耗不斷降低。而且隨著產(chǎn)品體積的日益減小和對應功耗的降低，使得各種移動、便攜式產(chǎn)品越來越廣泛地被應用于人們的日常生活中；但由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)連接和信息交換問題也越發(fā)突出。現(xiàn)在，各種移動設(shè)備間的無線通信產(chǎn)品已經(jīng)成為眾多廠商正在努力開發(fā)的目標。藍牙技術(shù)正是在這樣的一種環(huán)境下產(chǎn)生的。藍牙技術(shù)致力于構(gòu)建體積小，功耗低，并能夠深度嵌入到其他設(shè)備或隨身攜帶的產(chǎn)品；使用藍牙技術(shù)可以實時處理數(shù)據(jù)、語音、圖像，甚至是視頻信息。
2010年7月7日藍牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)宣布，正式采納藍牙4．0核心規(guī)范(Bluetooth Core Specification Version 4．0)，并啟動對應的認證計劃。會員廠商可以提交其產(chǎn)品進行測試，通過藍牙4．0后將獲得藍牙4．0標準認證。該技術(shù)擁有極低的運行和待機功耗，使用一粒紐扣電池甚至可連續(xù)工作數(shù)年之久。同時還擁有低成本、跨廠商互操作性、3 ms低延遲、100 m以上超長距離、AES-128加密等諸多特色，可以用于計步器、心律監(jiān)視器、智能儀表、傳感器物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域，藍牙技術(shù)將在未來的短距離無線通信中發(fā)揮巨大作用。
本文就基于嵌入式設(shè)備上的藍牙數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，重點研究了藍牙協(xié)議體系和應用框架，以及嵌入式藍牙數(shù)據(jù)傳輸軟件的實現(xiàn)。

1 藍牙協(xié)議概述
藍牙協(xié)議棧是藍牙通信規(guī)范的核心部分，如圖1所示。藍牙協(xié)議規(guī)定了藍牙設(shè)備的定位、之間的互連操作，以及如何建立連接交換數(shù)據(jù)，從而可以在藍牙設(shè)備之間進行無縫交互式應用。藍牙協(xié)議采用了網(wǎng)絡(luò)通信中常用的分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸、跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸、連接的建立和釋放、鏈路的控制、數(shù)據(jù)的拆裝、業(yè)務質(zhì)量(QoS)、協(xié)議的復用和分用等功能。藍牙技術(shù)的一個主要任務就是能夠使使用相同藍牙協(xié)議的本地設(shè)備和遠端設(shè)備互聯(lián)互通，而不需要額外的資源和操作。

從協(xié)議的重要性上，藍牙協(xié)議體系可以分為4個層次，即核心協(xié)議層、串口協(xié)議層、電話控制協(xié)議層和可選協(xié)議層。各個層還包含了各種具體的協(xié)議：
(1)核心協(xié)議層：邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)、基帶、鏈路管理協(xié)議(LMP)、服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)；
(2)串口協(xié)議層：串口仿真協(xié)議(RFCOMM)；
(3)電話控制協(xié)議層：電話控制二元協(xié)議(TCSBinary)與AT-Command規(guī)范；
(4)可選協(xié)議層：點到點協(xié)議(PPP)、對象交換協(xié)議(OBEX)、UDP／TCP／IP協(xié)議、無線應用環(huán)境(WAE)、無線應用協(xié)議(WAP)、紅外移動通信(IrMC)、vCard、vCal。