ROK 101 007/1型藍(lán)牙模塊的特性及其應(yīng)用

1 引言
藍(lán)牙是一種正在發(fā)展中的短距離無(wú)線時(shí)分多址通信技術(shù)或個(gè)域網(wǎng)技術(shù)，是直接面向個(gè)人和商務(wù)的無(wú)線連接應(yīng)用技術(shù)。藍(lán)牙集成電路的主要優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)隨地用無(wú)線接口代替有線電纜連接；具有很強(qiáng)的移植性，可應(yīng)用于多種通信場(chǎng)合；功耗低，對(duì)人體危害小；成本低廉，實(shí)現(xiàn)容易，便于推廣。藍(lán)牙模塊工作在2.4 GHz的ISM頻段，采用跳頻/時(shí)分復(fù)用技術(shù)，傳輸速率高達(dá)1 Mbit/s，能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，以無(wú)線方式將區(qū)域內(nèi)各個(gè)數(shù)據(jù)或語(yǔ)音設(shè)備連接組成微微網(wǎng)，嵌有藍(lán)牙模塊的電子設(shè)備之間可以方便快捷的通信。目前，藍(lán)牙產(chǎn)品在通信、電子和網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2 ROK 101 007/1型藍(lán)牙模塊
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
藍(lán)牙模塊是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的硬件基礎(chǔ)。ROK101 007/1是可以在各種電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙功能的短距離通信模塊，得到了廣泛的應(yīng)用。其主要特點(diǎn)是支持USB、UART和ⅡC；具有聲音和數(shù)據(jù)傳輸功能；符合藍(lán)牙1.1版本并通過(guò)了FCC/ETST認(rèn)證。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括基帶控制器、閃速存儲(chǔ)器和射頻模塊。

2.1.1 基帶控制器
基帶控制器實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙基帶部分的功能，主要作用是完成對(duì)基帶及鏈路的管理，包括對(duì)同步(SCO)和異步(ACL)連接方式的支持、差錯(cuò)控制、物理層的認(rèn)證和加密、鏈路管理等。此外，基帶控制器還提供USB，UART/PCM接口，實(shí)現(xiàn)與主機(jī)控制接口(HCI)傳輸層的物理連接。
2.1.2 閃速存儲(chǔ)器
閃速存儲(chǔ)器的功能是存放基帶、鏈路管理層和主機(jī)控制接口軟件，以及一些API程序，用于對(duì)電路進(jìn)行配置。使用時(shí)，基帶控制器首先把存放在閃速存儲(chǔ)器中的應(yīng)用軟件調(diào)到RAM中。在ROK 101007/1模塊中，RAM是基帶控制器的運(yùn)行空聞。
2.1.3 射頻模塊
射頻模塊的主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備間的無(wú)線連接，具體功能是完成頻率的合成；完成基帶模塊的數(shù)據(jù)比特信號(hào)到無(wú)線電信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)濾，并將無(wú)線電信號(hào)以一定的功率和跳頻頻率發(fā)送出去。ROK101 007/1的射頻部分由PBA313 01/2型藍(lán)牙射頻電路實(shí)現(xiàn)，其工作頻段為2.4 GHz~2.5 GHz，最大傳輸速率為1 Mbit/s；PBA313 01/2的內(nèi)部電路包括鎖相環(huán)路(由環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、晶體振蕩器和射頻專(zhuān)用集成電路組成)、接收/發(fā)送及其開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路、天線濾波器等。
2.2 HCI及其規(guī)范
ROK 101 007/1符合藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范。主機(jī)控制接口(HCI)在藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范中有嚴(yán)格的定義，HCI標(biāo)準(zhǔn)主要是定義主機(jī)控制藍(lán)牙模塊的各個(gè)指令意義，其功能部件的第一部分是傳輸固件，位于藍(lán)牙模塊中(如ROK 101 007/1的閃存內(nèi))，其主要功能是控制藍(lán)牙模塊內(nèi)的硬件(主機(jī)控制器)；第二部分是主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，位于主機(jī)內(nèi)：第三部分是實(shí)際傳輸總線。藍(lán)牙模塊廣泛應(yīng)用在工控、智能儀器儀表等領(lǐng)域，最典型的應(yīng)用背景是與單片機(jī)串口通信，傳輸總線可能是USB，PC卡或RS232接口，它們的主要功能是為主機(jī)提供向主控制器發(fā)送HCI指令、HCI數(shù)據(jù)以及從主控制器接收HCI指令和數(shù)據(jù)的能力。
在USB，PC卡或RS232接口傳輸總線中，后2種較為簡(jiǎn)單。以實(shí)際的物理傳輸選用的RS232為例，主機(jī)通過(guò)RS232接口與藍(lán)牙模塊(如ROK 101 007/1)相連接，通過(guò)RS232可以傳輸4種HCl分組，包括HCI命令分組、HCI事件分組、HCI ACL數(shù)據(jù)分組和HCI SCO數(shù)據(jù)分組。主機(jī)上的RS232驅(qū)動(dòng)程序向主機(jī)控制器發(fā)出指令，即指令經(jīng)過(guò)RS232物理接口傳遞到藍(lán)牙模塊上，藍(lán)牙模塊內(nèi)的固件將信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)鏈路層，由數(shù)據(jù)鏈路層控制基帶層的操作。同樣，主控制器收到指令并準(zhǔn)備執(zhí)行時(shí)，將向主機(jī)返回指令狀態(tài)事件。l條最基本的HCI指令一般應(yīng)包括藍(lán)牙模塊復(fù)位、初始化、查詢、建立鏈接、傳送SCO/ACL數(shù)據(jù)等。

3 在醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用
基于藍(lán)牙技術(shù)的醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由主控臺(tái)、各病房控制器和病床終端設(shè)備組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。主控臺(tái)與各病房控制器之間、各病房控制器與各病房?jī)?nèi)的病床終端設(shè)備之間，以及各病房控制器之間能進(jìn)行交互式無(wú)線通信，形成分布式無(wú)線交互式通信網(wǎng)絡(luò)。其中，病床終端設(shè)備收集與處理病人信息，并將所獲得的信息傳送給病房控制器，也可接收病房控制器所傳送的信息，在病房微微網(wǎng)中一般作為從設(shè)備，可靈活移動(dòng)，根據(jù)病人需要放置在病床周?chē)?；病房控制器?duì)病床終端設(shè)備進(jìn)行管理，并在主控臺(tái)和病床終端設(shè)備之間進(jìn)行中繼通信，交換數(shù)據(jù)信息，在網(wǎng)絡(luò)中，病房控制器的編號(hào)是惟一的，一般作為各病房微微網(wǎng)的主設(shè)備，根據(jù)通信效果和實(shí)際需要，可安裝在走廊或病房?jī)?nèi)；主控臺(tái)位于護(hù)士站，與各病房控制器構(gòu)成微微網(wǎng)，作為微微網(wǎng)的主設(shè)備，對(duì)病房控制器和病床終端設(shè)備進(jìn)行管理，與病房控制器通信并進(jìn)行信息交換。在該系統(tǒng)中，各種設(shè)備之間的無(wú)線通信通過(guò)ROK 101007/1實(shí)現(xiàn)，各種設(shè)備都必須安裝ROK 101 007/1。

3.1 病床終端設(shè)備設(shè)計(jì)
病床終端設(shè)備的主要功能是接收用戶的各類(lèi)呼叫，并通過(guò)藍(lán)牙模塊與病房控制器交換信息，其硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，核心部件是89C51型單片機(jī)和ROK l01 007/1，二者之間通過(guò)串口寫(xiě)入HCI指令實(shí)現(xiàn)相互通信。其外圍電路主要有語(yǔ)音編解碼電路、顯示電路、報(bào)警電路和呼叫按鈕電路等，其中，語(yǔ)音編解碼電路是對(duì)病人話音信號(hào)編碼或?qū)邮盏脑捯艟幋a信號(hào)解碼，實(shí)現(xiàn)病人與主控臺(tái)護(hù)士實(shí)時(shí)對(duì)話；顯示電路顯示病人呼叫及其處理情況；報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)病人報(bào)警或緊急情況呼叫，緊急呼叫具有最高優(yōu)先級(jí)；呼叫按鈕電路供病人進(jìn)行一般呼叫。

3.2 病房控制器設(shè)計(jì)
病房控制器的主要功能是在主控臺(tái)與病床終端設(shè)備通過(guò)無(wú)線方式轉(zhuǎn)發(fā)信息，具有發(fā)射和接收功能?；窘M成部件是89C51型單片機(jī)和ROK 101007/1，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

3.3 主控臺(tái)設(shè)計(jì)
主控臺(tái)的主功能是與各病房控制器通信，并完成對(duì)接收和輸入的各種數(shù)據(jù)的處理和可視化顯示。主要部件包括計(jì)算機(jī)和ROK 101 007/1等，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，計(jì)算機(jī)和藍(lán)牙模塊通過(guò)RS232型串行口連接，需要RS232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)束語(yǔ)
ROK 101 007/1型藍(lán)牙模塊可應(yīng)用在包括筆記本電腦等在內(nèi)的各類(lèi)電子設(shè)備中，在實(shí)際應(yīng)用中具有極大的靈活性，用戶可以通過(guò)對(duì)主機(jī)控制接口(HCI)以上的協(xié)議包括邏輯鏈路控制適配協(xié)議和串口協(xié)議等編程來(lái)完成自己的開(kāi)發(fā)。ROK 101 007/1克服了早期無(wú)線產(chǎn)品中的許多技術(shù)瓶頸，給用戶應(yīng)用帶來(lái)方便，一般情況下用戶只需完成應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)即可。因?yàn)镽OK 101 007/1具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，所以已在許多電子設(shè)備中得到了普遍應(yīng)用。