有關(guān)無(wú)線(xiàn)接入研究論文
摘要：就藍牙在無(wú)線(xiàn)接入方面的應用做一探討，并簡(jiǎn)要介紹CSR(CambridgeSiliconRadio)公司單片藍牙產(chǎn)品BlueCoreTM01。
關(guān)鍵詞：藍牙；無(wú)線(xiàn)通信；數據；PSTN
1 引言
藍牙技術(shù)是用微波無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)取代數據電纜來(lái)完成點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)短距離通信的一種新型無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。利用藍牙，可以將需要數據和語(yǔ)音通信的各個(gè)設備之間聯(lián)成一個(gè)Piconet網(wǎng)(即微微網(wǎng))，或將幾個(gè)Piconet網(wǎng)進(jìn)一步互連，組成一個(gè)更大的Scatternet網(wǎng)(即分布式網(wǎng)絡(luò ))。藍牙的PSTN無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)使用現有的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)機為載體，做開(kāi)發(fā)性預言。他使得手機用戶(hù)通過(guò)固定電話(huà)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現信號連接，既而讓廣大的手機用戶(hù)同時(shí)成為固定電話(huà)網(wǎng)的用戶(hù)。對手機用戶(hù)來(lái)說(shuō)，在解決移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)信號問(wèn)題的同時(shí)，又可以降低手機用戶(hù)的通信費用；對于固定電話(huà)運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，則意味著(zhù)巨大的話(huà)費收益。本方案的創(chuàng )新點(diǎn)有幾點(diǎn)：
(1)取代大量的短程連接所用的電纜，尤其是電纜無(wú)法到達的地方，藍牙具有更大的優(yōu)勢。
(2)使得計算機可以通過(guò)藍牙的PSTN無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)，同時(shí)實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )資源的共享。
(3)實(shí)現了藍牙規范的內部電話(huà)系統(IntercomProfile)應用協(xié)議棧，使得藍牙PSTN無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)能夠與網(wǎng)絡(luò )中的各個(gè)藍牙手機進(jìn)行內部電話(huà)通信。
(4)由于方案設計是按照藍牙技術(shù)標準設計，所以兼容符合藍牙標準的藍牙手機，適配器等相關(guān)藍牙產(chǎn)品。
2 BC01芯片和開(kāi)發(fā)工具Bluelab介紹
BC01(BlueCore01)是CSR(CambridgeSiliconRadio)公司設計的`一款單片藍牙產(chǎn)品，他集無(wú)線(xiàn)設備、微處理器及基帶電路于一體，采用標準的0．35μm的CMOS工藝。通過(guò)外置的存有藍牙協(xié)議的FlashROM，可提供完全兼容的數據和語(yǔ)音通信。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設計，所需的外部RF元件很少，允許主板的快速設計。因此能以最低的成本，實(shí)現最短的產(chǎn)品面市時(shí)間。
其主要特點(diǎn)如下：
(1)符合BluetoothV1．1規范。
(2)帶有USB和UART主接口。
(3)可編程的PCM接口，支持13b8kss－1的雙向串行的同步語(yǔ)音傳輸。
(4)內含的數字轉換器，可進(jìn)行線(xiàn)性PCM(脈沖編碼調制)、A律PCM、μ律PCM和CVSD(連續變化斜率增量調制)間的相互轉換，編解符合高至HCI層的藍牙控制協(xié)議。
(5)采用單電源3．15V供電，支持PART，SNIFF，HOLD多種節電模式。
(6)支持所有的包類(lèi)型和多達7個(gè)從設備的Piconet。
(7)芯片內含鏈路控制、鏈路管理、HCI以及可選的L2CAP，RFCOMM，SDP多層軟件協(xié)議棧，可直接使用。
(8)提供VM(VirtualMachine)機制。內嵌16b的RISC微處理器，運行協(xié)議棧的同時(shí)還可以運行下載到FlashROM中的用戶(hù)程序，實(shí)現真正意義的單芯片。
Bluelab是專(zhuān)門(mén)針對Bluecore的仿真開(kāi)發(fā)系統，他在PC上模擬Bluecore01的環(huán)境，從而方便開(kāi)發(fā)基于Bluecore01上運行的應用程序。他包括了compiler，emulator/debugger，documentation以及一些源代碼例子。Bluelab還提供了藍牙協(xié)議棧Bluestack，支持SDP，L2CAP和RFCOMM等高層協(xié)議。用戶(hù)可以通過(guò)UART/USB接口來(lái)調用Bluestack，也可以通過(guò)VM來(lái)訪(fǎng)問(wèn)Bluestack。
3 系統方案設計
整個(gè)系統分為前端數據處理和PC端數據管理2大部分。前端數據處理框圖如圖2所示。
藍牙ISDN接入點(diǎn)的空中無(wú)線(xiàn)接口為藍牙，有線(xiàn)接口有：RJ11，ISDN的S/T接口、USB數據接口。S口收發(fā)器能夠提供CCITT關(guān)于ISDNS/T參考點(diǎn)的I．430建議要求的功能，支持192kb/s的4線(xiàn)平衡傳輸方式的全雙工數據收發(fā)。由于BC01內部資源及引腳有限，單片機80C196主要完成控制和協(xié)調各模塊的工作，處理D信道信令和收發(fā)、B信道數據收發(fā)、外部中斷申請，并且通過(guò)各種接口與藍牙模塊進(jìn)行通信。SLIC模塊主要提供語(yǔ)音信號的數模、模數轉換、A律/μ律壓縮PCM編解碼等功能，并具備產(chǎn)生和控制各種信號音的功能。藍牙模塊主要實(shí)現藍牙功能，并且提供了符合藍牙規范的空中接口。他集成了各種需要的藍牙協(xié)議(包括CTP應用協(xié)議棧、內部電話(huà)應用協(xié)議棧)以及管理程序。
為了形成藍牙Piconet網(wǎng)絡(luò )化管理，將PC端的數據管理作為Piconet主設備，而前端的數據處理作為從設備。整體的系統結構如圖3所示。
連接PC的BC01作為MASTER，他會(huì )自動(dòng)搜索查詢(xún)范圍內的藍牙設備，將其作為SLAVE加入Piconet網(wǎng)，因為每塊SLAVE都有惟一的BD＿ADDR(BluetoothDeviceAddress)，因此MASTER可以區別每一個(gè)SLAVE并對其進(jìn)行控制。
4 軟件結構
軟件設計是基于L2CAP層進(jìn)行開(kāi)發(fā)，SLAVE的功能是接受MASTER的查詢(xún)、連接請求，或查詢(xún)到已存在的Piconet后，將自己加入Piconet。SLAVE的功能簡(jiǎn)單，全部程序代碼可以放在單片機80C196的FlashROM中運行。MASTER由于要負責管理整個(gè)Piconet，對各個(gè)SLAVE進(jìn)行控制和管理，BC01提供的資源已不能滿(mǎn)足。因此將L2CAP協(xié)議層以上的軟件放在PC上運行，與PC采用HCI層接口。軟件結構如圖4所示。
5 結語(yǔ)
在無(wú)線(xiàn)接入現場(chǎng)應用中，中心控制節點(diǎn)與各個(gè)無(wú)線(xiàn)接入的距離在100m以?xún)�。目前大功率的藍牙芯片已經(jīng)可以達到100m的覆蓋范圍，完全滿(mǎn)足實(shí)際應用。此套方案的實(shí)驗室聯(lián)機調試已經(jīng)完成，達到初步設計要求。下一步是將此套方案應用到實(shí)際的無(wú)線(xiàn)接入現場(chǎng)，進(jìn)行現場(chǎng)調試，對系統進(jìn)一步完善。
參考文獻
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