用單片機實現(xiàn)藍牙功能

下面的文字只是關(guān)于藍芽技術(shù)的調(diào)制算法方面，我認為只需要將藍芽模塊加在單片機上就可以了，而不必通過單片機編程來實現(xiàn)具體的算法，只需要編寫使兩個模塊的接口就可以，也就是單片機發(fā)送信號時的激勵程序，接受外來信號后的處理程序。置于其余就由作為硬件設(shè)備的藍芽來自行處理。不過我并不確定，我會查查看的.

藍牙技術(shù)是用于替代電纜或連線的短距離無線通信技術(shù)。它需要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號以便在空間中傳輸,它采用的調(diào)制方式是高斯頻移鍵控,以下簡稱GFSK, 要了解GFSK,就要先說說頻移鍵控的原理,以下簡稱 FSK

FSK: 簡單的講，就是用不同的頻率來調(diào)制不同的碼元，比如說二進制，有0和1 兩種碼元，那么我就需要兩個頻率f1和f2來調(diào)制數(shù)字0和1，在接受端根據(jù)頻率f1代表數(shù)字0，頻率f2代表數(shù)字1的道理把模擬信號還原為數(shù)字信號。

GFSK：就是在進行FSK 調(diào)制之前，將原始信號通過一個高斯低通濾波器來限制信號的頻譜寬度，這樣一來可以獲得更加緊湊的頻譜，也就是過濾掉高頻的信號，但是保留了足夠的頻帶能量以便在收端成功恢復信號。高斯低通濾波器限制了帶寬，對基帶信號進行了整形，形成高斯脈沖信號。下面說下加入高斯低通濾波器的好處。

假設(shè)我用-1來代表該信號頻譜覆蓋范圍里最低的頻率成分；用1來代表該信號頻譜覆蓋范圍里最高的頻率成分。一旦信號從-1跳變到1，或者從1跳變到 -1的時候，那么被調(diào)制的信號的波形變換太快了，很有可能會導致在原始信號的頻率范圍里出現(xiàn)新的頻率成分，那么我們的信號就已經(jīng)失真了，這是我們最不想看到的結(jié)果。而這正是FSK的一個隱憂。高斯低通濾波器使得信號變得平滑，同樣的從-1到1，因為濾波器限制了帶寬，于是實際效果是 -1，-98，-93，--- 96，99，1那么用這些變化平滑的數(shù)字脈沖信號去調(diào)制載波，就會減少上述出現(xiàn)的多余頻率成分的現(xiàn)象。

那么為什么在藍牙技術(shù)中采用了GFSK而不是FSK？因ＦＳＫ技術(shù)對于信號的頻譜寬度沒有什么限制，頻率間的范圍可能很大，導致跳變實在太快，這樣就造成了失真的可能和頻譜的利用率不高（這句話是我從一英文網(wǎng)上看到的，不過現(xiàn)在還不明白），而藍牙傳輸?shù)念l譜并不大，所以采用ＧＦＳＫ技術(shù)。還有，有限的帶寬可以節(jié)省電流，那么對于手機和單片機的壽命是有好處的?！?/p>

我認為不必深究高斯低通濾波的原理，因為該濾波器是一個硬件設(shè)備，作為組件是直接加在藍芽模塊之中的。如果真的要對算法進行編程，那么我們就只需要對濾波器里出來的信號進行處理，也就是如何用程序來表示ＦＳＫ算法。

下面我結(jié)合具體的藍芽模塊來說下ＧＦＳＫ調(diào)制在其中的應(yīng)用

藍芽的載波選用全球公用的2．4Ｇhz

實際射頻通道為f=2402 k×1mhz，k=0，1，2，…，78　共７９個頻帶，并采用跳頻方式來擴展頻帶，跳頻速率為1600跳/s?？傻玫?9個1mhz帶寬的信道。藍牙設(shè)備采用gfsk調(diào)制技術(shù)，通信速率為1mbit/s，實際有效速率最高可達721kbit/s，通信距離為10m，發(fā)射功率為1mw；當發(fā)射功率為 100mw時，通信距離可達100m

對于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，當前最普遍的傳輸方法是有線傳輸、紅外傳輸和藍牙傳輸。有線傳輸是較為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，需要傳輸電纜。當設(shè)備為移動設(shè)備或設(shè)備數(shù)目較多時這將帶來很大的不便；紅外傳輸經(jīng)常受到溫度、輻射等干擾，且無法穿過實體進行傳輸；使用藍牙技術(shù)可以很好地摒棄這兩個缺點，但目前藍牙技術(shù)一般被用于高端的電子設(shè)備中。對于低端的電子設(shè)備，如何使用藍牙技術(shù)還是一個有待解決的問題。針對這個問題，單片機學習網(wǎng)設(shè)計了一個基于藍牙技術(shù)和單片機的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，為嵌入式電子廠商提供一種技術(shù)參考.

1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)

該系統(tǒng)由鍵盤、單片機、LED顯示器、固化了電纜通信協(xié)議(RFCOMM)的藍牙模塊和PC機組成。

2 系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)的核心是單片機和藍牙模塊。系統(tǒng)上電后，單片機初始化自身和所有外圍接口，藍牙模塊主動尋找其它設(shè)備并自動建立連接，然后系統(tǒng)進入就緒等待狀態(tài)。按照數(shù)據(jù)傳輸方向，可以把系統(tǒng)分為發(fā)送和接收兩個子系統(tǒng)。

對于發(fā)送子系統(tǒng)，單片機接收由鍵盤傳來的鍵值，按照一定的協(xié)議規(guī)則對其進行轉(zhuǎn)換，再顯示到顯示器上。同時，單片機調(diào)用自身的鍵值分析程序，分析用戶要輸入數(shù)據(jù)還是要發(fā)送數(shù)據(jù)。在輸入狀態(tài)下，單片機記下用戶所輸入的每一個數(shù)據(jù)并將其打包、存儲，直到用戶按下“發(fā)送”鍵。此時單片機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)送狀態(tài)，控制藍牙模塊將剛才存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

對于接收子系統(tǒng)，單片機按照事先約定的協(xié)議接收從藍牙模塊傳來的數(shù)據(jù)，直到遇到數(shù)據(jù)結(jié)束符。而后單片機對數(shù)據(jù)進行分析、解包，并將其顯示在顯示器上為了增強可操作性，本數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)考慮了單片機和PC機兩種情況。每一個子系統(tǒng)既可以使用單片機和藍牙模塊接口，也可以使用PC機和藍牙模塊接口。采用這樣的技術(shù)后，不僅單片機之間可以互傳數(shù)據(jù)，而且單片機還可以和PC機互傳數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)的程序設(shè)計

單片機上電后，首先要初始化自身。在本系統(tǒng)中，使用了鍵盤掃描和LED顯示接口芯片8279。因此在主程序中還要對8279進行初始化：
COM8279 = 0xd1; //總清除

COM8279 = 0x00; //8*8字符顯示，左邊輸入，編碼掃描鍵盤， 雙鍵封鎖
COM8279 = 0x50; //讀FIFO RAM命令
COM8279 = 0x90; //寫顯示RAM(數(shù)碼管選擇)

之后，可以把程序分為接收、發(fā)送和顯示三個主要部分。

3.1 接收部分

系統(tǒng)采用查詢的方法采集藍牙模塊傳送過來的串行數(shù)據(jù)。對鍵盤的按鍵值進行設(shè)定由個人的習慣來進行設(shè)定。以C語言的形式的偽代碼來表示，接收函數(shù)的偽代碼如下：

void RcvData(void){
while(DataReceivingNotDone){
ReceiveNextBit;
}
}

3.2 發(fā)送部分

鍵盤數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)發(fā)送到藍牙模塊，再由藍牙模塊發(fā)送出去。發(fā)送函數(shù)的C語言形式的偽代碼為：

void SendData(void){
if( KeyValue 10 ){ //如果數(shù)據(jù)是一位數(shù)
SendOneByte(); //發(fā)送這一位
}
else{ //如果數(shù)據(jù)是兩位數(shù)
SendTwoBytes(); //分成兩位發(fā)送，先發(fā)送高位再發(fā)送低位
}
}

3.3 顯示部分

系統(tǒng)中使用的是八位LED顯示，通過控制顯示的接口芯片8279，可以控制LED顯示的內(nèi)容。顯示函數(shù)如下：

void DispLong(unsigned int dat,unsigned char addr){
COM8279 = 0x90 + addr;
DAT8279 = disp_tab[0];
COM8279 = 0x90 + addr;
while(dat){
DAT8279 = disp_tab[dat % 10];
dat /= 10;
}
}

4 結(jié)束語

短距離通信的發(fā)展趨勢是無線通信。藍牙技術(shù)在當前已經(jīng)應(yīng)用得比較普遍，但是這種應(yīng)用往往局限于高端的電子產(chǎn)品中。本文的設(shè)計采用低成本的單片機來和藍牙模塊進行技術(shù)集成，使得藍牙技術(shù)也可以應(yīng)用在低端電子產(chǎn)品中。如果您有需要可以與51hei.com聯(lián)系，本文所設(shè)計的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在實際中運行良好，可以為嵌入式電子廠商提供一種技術(shù)參考。