藍牙技術(shù)及其在智能家庭網(wǎng)絡(luò)中的實現(xiàn)

摘要:文章主要介紹藍牙協(xié)議結(jié)構(gòu)、功能及其藍牙在智能家庭網(wǎng)絡(luò)中如何實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞:智能家庭網(wǎng)絡(luò);通訊協(xié)議;藍牙技術(shù);HIC

中圖分類號:TN929.5文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0126-01

1藍牙技術(shù)簡介

{1}“藍牙”采用的跳頻技術(shù)。藍牙不是工作在2.4GHz這一個頻點，而是工作在2.40 GHz和2.48 GHz這個頻段上，即采用相隔1MHz的79個頻點實現(xiàn)跳頻。{2}藍牙網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，藍牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲有微微網(wǎng)和分散網(wǎng)兩種形式。微微網(wǎng)(Piconet)由主設(shè)備單元和從設(shè)備單元構(gòu)成。首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備(Master)，被動進行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備(Slave)。一個主設(shè)備最多可以和7個從設(shè)備進行通訊。一個主設(shè)備和一個以上從設(shè)備構(gòu)成的主從網(wǎng)絡(luò)稱為微微網(wǎng)，在必要的情況下設(shè)備的主從角色也可以轉(zhuǎn)換。{3}藍牙協(xié)議的結(jié)構(gòu)。藍牙協(xié)議可以分為四層:核心協(xié)議、替代電纜協(xié)議、電話控制協(xié)議和選用協(xié)議。核心協(xié)議包括了基帶、鏈路管理協(xié)議(LMP)、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)。所有藍牙設(shè)備必須支持核心協(xié)議以及藍牙無線接口，而其他協(xié)議可以根據(jù)需要來選用。除了四個基本層次外，藍牙協(xié)議還包括了主機控制接口HCI(host controller interface)。它為基帶控制器、鏈路控制器、訪問硬件提供了命令接口。HCI上層協(xié)議通過傳輸層向下傳送HCI 命令;而HCI 下層協(xié)議執(zhí)行HCI 指令后， 執(zhí)行結(jié)果將以事件的形式返回上層。{4}藍牙技術(shù)與其他無線通訊技術(shù)的比較。在智能家庭網(wǎng)絡(luò)中，主要的通訊方式為有線通訊(包括雙絞線、電力線等)和無線通訊(包括射頻、紅外線等)。無線技術(shù)不但可以讓我們減少線纜的使用量，使我們的居住環(huán)境更加簡潔，而且，可以讓我們在自己家中的活動更加自由。所以，無線技術(shù)及相關(guān)協(xié)議是智能家庭網(wǎng)絡(luò)中重要的組成部分。

藍牙技術(shù)具有價格適中、功能實用、受限因素少等特點。這些基本滿足了智能家庭網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟要求，適合在家庭中使用。

2藍牙在智能家庭網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)

藍牙功能的實現(xiàn)分硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)。

①硬件實現(xiàn)。在智能家庭網(wǎng)絡(luò)中，要實現(xiàn)藍牙功能就需要添加相關(guān)的藍牙主機和藍牙模塊。藍牙主機可以由PC、ARM或單片機擔(dān)當(dāng)，顯然PC機過于昂貴了，因此，一般由arm或單片機擔(dān)當(dāng)藍牙主機。藍牙模塊至少包括:RF模塊、基帶模塊、控制模塊和存儲模塊。現(xiàn)在很多藍牙芯片都集成了多個、甚至全部模塊的功能。

②軟件實現(xiàn)。一個藍牙系統(tǒng)被HCI(藍牙主機控制接口)分為下層(藍牙模塊)和上層(藍牙主機)兩部分，如圖2。HCI 提供訪問藍牙模塊的統(tǒng)一指令方式，它主要定義了主機控制藍牙模塊的各個指令的意義，它為基帶控制器、鏈接控制器、硬件狀態(tài)和控制寄存器等提供命令接口，為主機提供向藍牙模塊發(fā)送HCI指令、HCI數(shù)據(jù)以及從藍牙模塊接受HCI事件和HCI數(shù)據(jù)的能力。主機與藍牙模塊之間通過HCI收、發(fā)分組方式進行信息交換，用指令—應(yīng)答(Command_Response)方式實現(xiàn)控制。

HCI傳輸層主要有3 種:HCI USB;HCI PCM; HCI UART。其中HCI PCM主要負責(zé)語音通訊。 HCI有4 種不同類型的包——HCI 命令、HCI 事件、ACL 數(shù)據(jù)和SCL 數(shù)據(jù)。ACL 數(shù)據(jù)和SCL 數(shù)據(jù)在藍牙主機和藍牙模塊之間雙向傳輸。藍牙主機通過傳輸層向藍牙主模塊傳送HCI 命令，藍牙模塊執(zhí)行HCI 指令后， 將以事件的形式返回給藍牙主機。

我們舉例來說明藍牙主機和模塊之間如何傳遞HCI命令和HCI事件。如果藍牙主機要向藍牙模塊發(fā)送一條Reset 指令，則可以通過藍牙主機的U A R T 串口發(fā)送一個十六進制數(shù)系列(01、03、0C、00)至藍牙模塊，藍牙模塊就能執(zhí)行Reset指令功能。若復(fù)位成功，藍牙模塊將返回給藍牙主機一個十六進制數(shù)串(04、0E、04、01、03、0C、00)的事件，表示完成復(fù)位。

弄清HCI 指令和HCI 事件實現(xiàn)機制后，我們就可以開始編寫各種HCI指令操作函數(shù)。HCI 以下由底層協(xié)議軟件負責(zé)的物理鏈路的建立通?？梢杂伤{牙模塊/適配器完成， 而實現(xiàn)L2CAP 以上的協(xié)議軟件和高層應(yīng)用則需要由開發(fā)者自行完成。

3結(jié) 語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)的普及，零散的、功能單一的家電設(shè)備會被逐步淘汰，智能家庭網(wǎng)絡(luò)、智能家居必將成為我國今后發(fā)展的主流。由于目前藍牙技術(shù)在我們的日常生活中最為常見，在今后的智能家庭中采用藍牙無疑給客戶帶來巨大方便。比如現(xiàn)在常見的藍牙手機就可以直接應(yīng)用到有藍牙功能的智能家體昂網(wǎng)絡(luò)中?？梢哉f藍牙是智能家庭網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。因此， 對基于藍牙技術(shù)的無線家庭網(wǎng)絡(luò)進行研究具有極大的理論和實際應(yīng)用價值。

參考文獻:

[1] 劉莉平，金甌.藍牙技術(shù)與應(yīng)用[J].信息技術(shù)，2003，(10):4-6.