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07-09
2023
車載藍(lán)牙電話技術(shù)
車載藍(lán)牙電話技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)車載藍(lán)牙電話是專為行車安全和舒適性而設(shè)計(jì)，用戶只需要擁有一部帶有藍(lán)牙功能的手機(jī)，便可與車載藍(lán)牙連接，從而通過(guò)車載設(shè)備來(lái)進(jìn)行呼叫功能。使用者不需要觸碰手機(jī)便可控制手機(jī)，用語(yǔ)音指令控制、操作車載終端甚至方向盤來(lái)接聽(tīng)或撥打電話，通過(guò)車上的音響或藍(lán)牙無(wú)線耳麥進(jìn)行通話，可以保證良好的通話效果。車載藍(lán)牙電話普遍使用在前裝車載娛樂(lè)終端和后裝車載設(shè)備上，是一項(xiàng)適用的技術(shù)。本文主要介紹基于Android系統(tǒng)車載設(shè)備藍(lán)牙電話功能實(shí)現(xiàn)原理。一、Android系統(tǒng)藍(lán)牙架構(gòu)Android系統(tǒng)藍(lán)牙包括應(yīng)用層、框架層和本地庫(kù)、HAL層和Kernel內(nèi)核驅(qū)動(dòng)代碼。BlueZ協(xié)議主要在本地庫(kù)和內(nèi)核代碼中實(shí)現(xiàn)，本地庫(kù)和內(nèi)核通過(guò)HAL層接口進(jìn)行通信?？蚣軐又饕獙?shí)現(xiàn)藍(lán)牙應(yīng)用協(xié)議Profile的管理，通過(guò)JNI接口與本地庫(kù)交互?？蚣軐影ū镜厮{(lán)牙設(shè)備適配、本地藍(lán)牙信息及管理、遠(yuǎn)端設(shè)備屬性、基于RFCOMM的藍(lán)牙設(shè)備服務(wù)端和客戶端socket管理、藍(lán)牙各類Profile服務(wù)等。藍(lán)牙電話功能相管理的模塊包括SettingsApp，Phone，Bluetooth，主要是車載智能設(shè)備的Android系統(tǒng)對(duì)藍(lán)牙HFP協(xié)議(Hands—freeProfile)的支持。HFP可以在藍(lán)牙連接基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電話控制功能，為藍(lán)牙電話功能提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。二、Android系統(tǒng)藍(lán)牙電話實(shí)現(xiàn)2.1藍(lán)牙HFP協(xié)議HFP協(xié)議定義了音頻網(wǎng)關(guān)(AG)和免提組件(HF)兩個(gè)角色：AG設(shè)備作為音頻的輸入/輸出網(wǎng)關(guān)，即手機(jī)端；HF設(shè)備作為音頻網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程音頻輸入，輸出機(jī)制，即車載設(shè)備端。HFP協(xié)議提供了HF設(shè)備若干電話相關(guān)的遙控功能，首先是建立RFCOMM連接，通過(guò)RFCOMM協(xié)議通道在兩個(gè)設(shè)備間交互AT命令，AT命令集基于ITUTV．250和GSM07．07。HF端下發(fā)AT命令讀取AG端狀態(tài)以及控制AG端電話功能。同時(shí)，AG端通過(guò)AT命令(+CIEV：)指示終端的狀態(tài)。2.2Android系統(tǒng)HF議的實(shí)現(xiàn)Android系統(tǒng)HFP協(xié)議AG端接收并解析呼叫相關(guān)的AT命令并對(duì)調(diào)用電話系統(tǒng)接口進(jìn)行處理。AT命令包括：“AT+D”撥號(hào)操作；“AT+A”接聽(tīng)操作；“AT+CHUP”掛斷操作；“AT+CLCC”呼叫狀態(tài)查詢；“AT+VTS”雙音多頻音發(fā)送；“AT+CHLD”呼叫保持操作；“AT+VGS”揚(yáng)聲器音量調(diào)節(jié)；“AT+VGM”麥克音量調(diào)節(jié)；“+CIND”手機(jī)狀態(tài)指示等。滿足了HF端所有的電話控制功能。因此，Android系統(tǒng)手機(jī)是支持AG端藍(lán)牙耳機(jī)和藍(lán)牙電話功能的，作為HF端的車載設(shè)備也應(yīng)該具備對(duì)等的功能。車載設(shè)備端需要增加藍(lán)牙電話的界面交互和邏輯處理，支持HFP協(xié)議HF端處理流程。Android5．0以上的框架層(Framework)增加了免提服務(wù)客戶端管理并完善了HFP協(xié)議流程處理，因此采用Android5．0以上系統(tǒng)的車載設(shè)備可在已有框架基礎(chǔ)上提供完整的藍(lán)牙電話功能，具體的實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。BluetoothClientService中增加電話控制相關(guān)接口，包括dial0、acceptCall()、holdCall0、terminateCall()、holdcau0、getCurrentCalls0等，提供了撥號(hào)、接聽(tīng)、掛斷、保持、呼叫狀態(tài)查詢等功能。HeadsetClientStateMachine作為框架層和協(xié)議處理之間的橋梁，主要完成HFP在框架層的邏輯處理和狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，包含以下兩方面：(1)從本地的協(xié)議層模塊中接收電話指示，通過(guò)系統(tǒng)廣播通知應(yīng)用程序振鈴或者更新呼叫狀態(tài)顯示。(2)管理協(xié)議狀態(tài)(連接或者斷開(kāi))，調(diào)用本接口，將應(yīng)用的控制下發(fā)到協(xié)議模塊。在藍(lán)牙協(xié)議層中，Bta—hf—client—cmd負(fù)責(zé)AT指令的組裝和發(fā)送，Bta_hfclient負(fù)責(zé)AT指令的接收、解析和上報(bào)。藍(lán)牙電話APP主要負(fù)責(zé)uI交互和界面邏輯處理，給用戶提供便捷的功能，包括撥號(hào)盤、同步通信錄和通話記錄、查找聯(lián)系人、來(lái)電提醒、通話界面的按鈕等。如果在方向盤上增加電話功能按鍵，通過(guò)車上線束將方向盤的按鍵事件發(fā)送到車載設(shè)備，就可觸發(fā)呼叫、接聽(tīng)、掛斷等功能，這樣駕駛員在手不離開(kāi)方向盤的情況下，控制手機(jī)電話?？偨Y(jié)目前，藍(lán)牙設(shè)備使用廣泛，藍(lán)牙協(xié)議也發(fā)展較成熟，通過(guò)藍(lán)牙連接將手機(jī)的功能轉(zhuǎn)移到車載設(shè)備上實(shí)現(xiàn)車載互聯(lián)的一種形式，其目的就是為了方便行車，提高用戶體驗(yàn)。隨著硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有更多基于藍(lán)牙連接方案的電子產(chǎn)品應(yīng)用到車載、醫(yī)療健康等領(lǐng)域，給用戶提供更多的便捷。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的車載藍(lán)牙電話技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)方法。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-29
2023
藍(lán)牙音箱類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
藍(lán)牙音箱類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是指設(shè)計(jì)和制造藍(lán)牙音箱設(shè)備的過(guò)程。藍(lán)牙音箱是一種具備藍(lán)牙無(wú)線連接功能的音頻設(shè)備，可以通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)接收和播放來(lái)自各種音源（如智能手機(jī)、平板電腦、電腦等）的音頻內(nèi)容。以下是涉及到的主要技術(shù)方面：藍(lán)牙技術(shù)：藍(lán)牙音箱需要支持藍(lán)牙無(wú)線連接，使其能夠與其他藍(lán)牙設(shè)備（如音頻源設(shè)備）建立連接并進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的傳輸。藍(lán)牙技術(shù)涉及藍(lán)牙協(xié)議棧、藍(lán)牙配置文件等，以確保音箱與其他設(shè)備之間的兼容性和通信能力。音頻處理和解碼技術(shù)：藍(lán)牙音箱需要能夠接收、解碼和處理不同格式的音頻數(shù)據(jù)，以提供高質(zhì)量的音頻輸出。這可能涉及到音頻編解碼器、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）、音頻放大器等技術(shù)，以確保音頻信號(hào)的準(zhǔn)確還原和放大。電池管理和功耗優(yōu)化：藍(lán)牙音箱通常需要內(nèi)置電池以供移動(dòng)使用。因此，電池管理和功耗優(yōu)化是重要的技術(shù)考慮因素。這包括設(shè)計(jì)高效的電源管理電路、采用低功耗組件和優(yōu)化功耗控制算法等，以延長(zhǎng)電池壽命并提供長(zhǎng)時(shí)間的使用時(shí)間。聲學(xué)設(shè)計(jì)和音頻驅(qū)動(dòng)單元：藍(lán)牙音箱的聲學(xué)設(shè)計(jì)是確保音質(zhì)和音量表現(xiàn)良好的重要方面。這涉及到選用合適的揚(yáng)聲器單元、設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)囊粝湎潴w和聲學(xué)隔離等，以獲得卓越的音質(zhì)和音頻性能。用戶界面和控制：藍(lán)牙音箱通常會(huì)具備用戶界面和控制功能，以方便用戶進(jìn)行音箱設(shè)置、音量調(diào)節(jié)、音源切換等操作。這可能包括按鈕、旋鈕、觸摸面板、遙控器、應(yīng)用程序等多種形式的用戶交互界面。無(wú)線連接穩(wěn)定性和距離覆蓋：藍(lán)牙音箱需要提供可靠的無(wú)線連接穩(wěn)定性，并在一定的距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的信號(hào)覆蓋。這需要考慮天線設(shè)計(jì)、信號(hào)干擾排除、信號(hào)衰減補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)手段。連接穩(wěn)定性和多設(shè)備連接：藍(lán)牙音箱通常支持同時(shí)連接多個(gè)設(shè)備，例如連接多個(gè)智能手機(jī)或其他音頻源設(shè)備。因此，開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要確保連接穩(wěn)定性、多設(shè)備切換和管理的技術(shù)。防水防塵設(shè)計(jì)：藍(lán)牙音箱常常需要具備防水和防塵功能，以適應(yīng)戶外和多種環(huán)境條件的使用。這需要采用適當(dāng)?shù)拿芊庠O(shè)計(jì)、防水涂層、材料選擇等技術(shù)。設(shè)備互操作性和兼容性：在開(kāi)發(fā)藍(lán)牙音箱時(shí)，要考慮與其他設(shè)備的互操作性和兼容性，以確保能夠與各種品牌和型號(hào)的音頻源設(shè)備進(jìn)行配對(duì)和通信。遠(yuǎn)程控制和智能功能：一些高級(jí)藍(lán)牙音箱產(chǎn)品可能支持遠(yuǎn)程控制和智能功能，如語(yǔ)音助手集成、智能家居集成、音箱云服務(wù)等。這涉及到與云平臺(tái)、智能家居協(xié)議的集成，以及相關(guān)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)等技術(shù)。制造和生產(chǎn)技術(shù)：藍(lán)牙音箱的開(kāi)發(fā)還涉及到制造和生產(chǎn)技術(shù)，包括PCB設(shè)計(jì)、組裝工藝、質(zhì)量控制等，以確保產(chǎn)品的可制造性和一致性。需要注意的是，具體的藍(lán)牙音箱開(kāi)發(fā)過(guò)程和涉及的技術(shù)可能會(huì)因產(chǎn)品類型、功能需求和制造商而有所不同。因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，可能需要根據(jù)具體要求進(jìn)行技術(shù)選型和定制化開(kāi)發(fā)。
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06-28
2023
藍(lán)牙耳機(jī)類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)
藍(lán)牙耳機(jī)類產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是指設(shè)計(jì)和制造藍(lán)牙無(wú)線耳機(jī)設(shè)備的過(guò)程。藍(lán)牙耳機(jī)是一種通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)與音頻源設(shè)備無(wú)線連接，并提供音頻播放和通話功能的耳機(jī)設(shè)備。以下是涉及到的主要技術(shù)方面：藍(lán)牙技術(shù)：藍(lán)牙耳機(jī)需要支持藍(lán)牙無(wú)線連接，以與音頻源設(shè)備（如智能手機(jī)、平板電腦等）建立連接并進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的傳輸。藍(lán)牙技術(shù)涉及藍(lán)牙協(xié)議棧、藍(lán)牙配置文件等，以確保耳機(jī)與其他設(shè)備之間的兼容性和通信能力。音頻處理和解碼技術(shù)：藍(lán)牙耳機(jī)需要能夠接收、解碼和處理來(lái)自音頻源設(shè)備的音頻數(shù)據(jù)，以提供高質(zhì)量的音頻播放和通話功能。這可能涉及音頻編解碼器、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）、降噪技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)清晰的音頻效果。電池管理和功耗優(yōu)化：藍(lán)牙耳機(jī)通常需要內(nèi)置電池以供移動(dòng)使用。因此，電池管理和功耗優(yōu)化是重要的技術(shù)考慮因素。這包括設(shè)計(jì)高效的電源管理電路、采用低功耗組件和優(yōu)化功耗控制算法等，以延長(zhǎng)電池壽命并提供長(zhǎng)時(shí)間的使用時(shí)間。無(wú)線連接穩(wěn)定性和距離覆蓋：藍(lán)牙耳機(jī)需要提供可靠的無(wú)線連接穩(wěn)定性，并在一定的距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的信號(hào)覆蓋。這需要考慮天線設(shè)計(jì)、信號(hào)干擾排除、信號(hào)衰減補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)手段。用戶界面和控制：藍(lán)牙耳機(jī)通常會(huì)具備用戶界面和控制功能，以方便用戶進(jìn)行音量調(diào)節(jié)、歌曲切換、接聽(tīng)/拒接電話等操作。這可能包括按鈕、觸摸控制、語(yǔ)音控制等多種形式的用戶交互界面。防水防汗設(shè)計(jì)：由于藍(lán)牙耳機(jī)常用于運(yùn)動(dòng)和戶外活動(dòng)，防水和防汗設(shè)計(jì)成為重要的技術(shù)要求。這可能涉及到防水涂層、防水密封設(shè)計(jì)、材料選擇等，以提供耳機(jī)在潮濕環(huán)境下的可靠性和耐用性。噪聲控制和降噪技術(shù)：藍(lán)牙耳機(jī)常常需要提供良好的噪聲控制和降噪功能，以減少環(huán)境噪音對(duì)音頻質(zhì)量和通話清晰度的影響。這可能涉及到主動(dòng)降噪技術(shù)、環(huán)境音傳遞功能等，以提供更好的音頻體驗(yàn)。設(shè)備互操作性和兼容性：在開(kāi)發(fā)藍(lán)牙耳機(jī)時(shí)，要考慮與其他設(shè)備的互操作性和兼容性，以確保能夠與各種品牌和型號(hào)的音頻源設(shè)備進(jìn)行配對(duì)和通信。音頻編碼和傳輸協(xié)議：藍(lán)牙耳機(jī)需要支持適當(dāng)?shù)囊纛l編碼和傳輸協(xié)議，如SBC（Subband Coding）、AAC（Advanced Audio Coding）等，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的音頻傳輸和兼容性。耳機(jī)設(shè)計(jì)和人體工程學(xué)：藍(lán)牙耳機(jī)的設(shè)計(jì)需要考慮舒適性、穩(wěn)定性和符合人體工程學(xué)的要求。這包括耳塞或耳罩的形狀和材料選擇、耳機(jī)的重量平衡、可調(diào)節(jié)的頭戴式結(jié)構(gòu)等，以提供舒適的佩戴體驗(yàn)。充電技術(shù)和無(wú)線充電：藍(lán)牙耳機(jī)通常通過(guò)充電盒或充電線進(jìn)行充電。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，需要考慮合適的充電技術(shù)和接口設(shè)計(jì)，以及可能的無(wú)線充電功能。可靠性和質(zhì)量控制：藍(lán)牙耳機(jī)需要經(jīng)受日常使用和攜帶的考驗(yàn)，因此可靠性和質(zhì)量控制是重要的技術(shù)考慮因素。這包括設(shè)計(jì)耐用的外殼材料、進(jìn)行可靠性測(cè)試和質(zhì)量控制過(guò)程等，以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。需要注意的是，具體的藍(lán)牙耳機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程和涉及的技術(shù)可能會(huì)因產(chǎn)品類型、功能需求和制造商而有所不同。因此，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，可能需要根據(jù)具體要求進(jìn)行技術(shù)選型和定制化開(kāi)發(fā)。
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06-27
2023
藍(lán)牙DONGLE模塊
藍(lán)牙Dongle模塊是一種用于添加藍(lán)牙功能到非藍(lán)牙設(shè)備的小型模塊。它通常以USB插頭或其他接口形式提供，并可連接到計(jì)算機(jī)、電視、音頻設(shè)備等非藍(lán)牙設(shè)備，以使其具備藍(lán)牙通信能力。以下是涉及到的主要技術(shù)方面：藍(lán)牙通信技術(shù)：藍(lán)牙Dongle模塊的關(guān)鍵技術(shù)是藍(lán)牙通信技術(shù)。它使用藍(lán)牙協(xié)議棧與其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信，包括建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和控制命令等。藍(lán)牙通信技術(shù)涉及到藍(lán)牙協(xié)議、藍(lán)牙配置文件、藍(lán)牙核心規(guī)范等方面的知識(shí)。射頻和天線設(shè)計(jì)：藍(lán)牙Dongle模塊需要進(jìn)行射頻設(shè)計(jì)和天線設(shè)計(jì)，以確保良好的無(wú)線信號(hào)傳輸和接收性能。這包括天線選型、天線布局、匹配電路設(shè)計(jì)等，以優(yōu)化射頻性能和信號(hào)覆蓋范圍。USB或其他接口設(shè)計(jì)：藍(lán)牙Dongle模塊通常使用USB接口或其他特定接口與非藍(lán)牙設(shè)備連接。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮接口電氣特性、信號(hào)傳輸速率和兼容性等因素。電源管理和功耗優(yōu)化：藍(lán)牙Dongle模塊通常需要使用設(shè)備自身的電源或從連接設(shè)備獲取電源供應(yīng)。因此，需要進(jìn)行電源管理和功耗優(yōu)化，以延長(zhǎng)電池壽命或減少對(duì)連接設(shè)備電源的負(fù)載。驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和兼容性：為了使藍(lán)牙Dongle模塊在操作系統(tǒng)中正常工作，需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。這涉及到驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)和與操作系統(tǒng)的兼容性測(cè)試。數(shù)據(jù)安全和加密：藍(lán)牙通信中的數(shù)據(jù)安全和加密是重要的考慮因素。藍(lán)牙Dongle模塊需要支持藍(lán)牙安全協(xié)議和加密算法，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头乐刮唇?jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。軟件開(kāi)發(fā)和API集成：藍(lán)牙Dongle模塊通常需要提供相應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)包（SDK）和API，以便開(kāi)發(fā)者可以集成藍(lán)牙功能到應(yīng)用程序中。這包括提供藍(lán)牙通信相關(guān)的API、示例代碼和開(kāi)發(fā)工具，以簡(jiǎn)化軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。用戶界面和配置工具開(kāi)發(fā)：為了方便用戶操作和配置藍(lán)牙Dongle模塊，可能需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的用戶界面和配置工具。這些工具可以提供藍(lán)牙連接的管理、設(shè)備配對(duì)、參數(shù)設(shè)置等功能，以增強(qiáng)用戶的交互體驗(yàn)。兼容性測(cè)試和認(rèn)證：在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，進(jìn)行兼容性測(cè)試以確保藍(lán)牙Dongle模塊能夠與各種藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行正常通信和配對(duì)。此外，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，進(jìn)行藍(lán)牙認(rèn)證，例如藍(lán)牙SIG（Special Interest Group）的認(rèn)證，以獲得藍(lán)牙技術(shù)的合規(guī)性和認(rèn)可。固件升級(jí)和維護(hù)：隨著藍(lán)牙技術(shù)的不斷發(fā)展和新功能的引入，可能需要對(duì)藍(lán)牙Dongle模塊的固件進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。這涉及到固件的更新、傳輸和安裝過(guò)程的設(shè)計(jì)，以確保模塊具備最新的功能和性能。藍(lán)牙Dongle模塊的開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程需要綜合考慮硬件、軟件、射頻和工業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)。通過(guò)高質(zhì)量的工程實(shí)踐、全面的測(cè)試和認(rèn)證流程，可以開(kāi)發(fā)出功能強(qiáng)大、可靠穩(wěn)定的藍(lán)牙Dongle模塊，為用戶提供方便的無(wú)線連接和通信解決方案。
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06-21
2023
智能溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)
藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)是由2塊STC15F2K60S2單片機(jī)分別作為主控制器、從控制器，采用體溫傳感模塊作為溫度采集器件，HC-05主從一體藍(lán)牙串口模塊發(fā)送接收風(fēng)扇檔位信息，通過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度與系統(tǒng)檢測(cè)到的體溫的比對(duì)，完成風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及自動(dòng)啟停，并通過(guò)三極管控制風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。并將風(fēng)扇檔位、預(yù)設(shè)的溫度、檢測(cè)到的體溫同時(shí)顯示在LCD1602上。一、智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路利用體溫傳感模塊采集人體溫度并輸出電壓數(shù)據(jù)給主控制器（STC15F2K60S2）進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化及計(jì)算，在LCD1602上顯示當(dāng)前人體溫度值、預(yù)設(shè)溫度限值及風(fēng)扇檔位。其中預(yù)設(shè)溫度限值和檢測(cè)到的當(dāng)前人體溫度都可精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。通過(guò)主角色藍(lán)牙發(fā)送檔位給從角色藍(lán)牙，直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)控制器（STC15F2K60S2）根據(jù)檔位采用PWM脈寬調(diào)制方式來(lái)變動(dòng)。系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度限值通過(guò)三個(gè)按鍵改變，第一個(gè)移動(dòng)改變限值對(duì)應(yīng)的位置，第二個(gè)提高預(yù)設(shè)限值，第三個(gè)降低預(yù)設(shè)限值。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框如圖1所示。二、藍(lán)牙智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)要用藍(lán)牙的無(wú)線短距離傳輸智能的完成風(fēng)扇電機(jī)的溫度控制，通過(guò)采用溫度變化分辨率較高且性能穩(wěn)定的換擋停機(jī)控制部件，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)根據(jù)人體溫度的變化自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速及啟停。（1）溫度傳感器的選擇：溫度傳感器采用體溫傳感模塊，該模塊體積小，與主控制器連接只需一個(gè)采集口，加上電源正、負(fù)兩個(gè)腳共三個(gè)腳就能工作。人體只要觸摸到其探頭，該模塊就能采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)主控制器A/D轉(zhuǎn)化及計(jì)算后能精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。（2）控制器的選擇：控制器采用兩塊STC15F2K60S2單片機(jī)分別作為主控制器、從控制器，通過(guò)軟件編程的方法進(jìn)行體溫?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、計(jì)算和比較，同時(shí)通過(guò)主角色藍(lán)牙在其串口輸出檔位信號(hào)。STC15F2K60S2單片機(jī)內(nèi)含2048字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，性能高，工作電壓低，不需外部晶振，單片價(jià)格實(shí)惠，適用于本文的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。（3）顯示器件的選擇：本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示屏顯示溫度、設(shè)置限值、檔位。該液晶顯示屏能夠顯示16x02即32個(gè)字符，功耗極低，顯示的數(shù)據(jù)明確醒目，顯示程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，不僅可以顯示數(shù)字而且還能顯示字符甚至圖形，同時(shí)其顯示字符美觀。（4）調(diào)速方式的選擇：本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）的調(diào)速方法。最常用的就是矩形波PWM信號(hào)，在控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波的占空比實(shí)現(xiàn)調(diào)速，占空比越大，轉(zhuǎn)速就越快。通過(guò)采用軟件延時(shí)方法，實(shí)現(xiàn)高、低電平延時(shí)時(shí)間與I/O口電平循環(huán)變動(dòng)得到PWM信號(hào)。（5）無(wú)線傳輸器件的選擇：無(wú)線傳輸器采用兩塊HC-O5主從一體藍(lán)牙模塊作為無(wú)線傳輸?shù)钠骷?。該模塊可設(shè)置主從模式，進(jìn)行主、從角色間的連接及發(fā)送接收。HC-O5主從一體藍(lán)牙模塊操作簡(jiǎn)單，功耗低，通信距離10米以內(nèi)，適合本設(shè)計(jì)。三、智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)有主控制器、從控制器兩部分：3.1主控制器程序流程圖(如圖2所示)3.2從控制器程序流程圖(如圖3所示)四、智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)軟件調(diào)試（1）按鍵顯示的調(diào)試：根據(jù)本設(shè)計(jì)編寫的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用主控制器的P2.5、P2.4、P2.3口，LCD1602顯示數(shù)據(jù)口采用P0口，RS端接P4.5口，RW端接P2.7口，E端接P2.6口，從而完成按鍵功能及LCD1602的顯示。通過(guò)編譯未出錯(cuò)，進(jìn)而把接口改為仿真調(diào)試的接口，LCD1602能正常顯示預(yù)設(shè)溫度上下限值、檔位及程序給定的溫度。按鍵功能也實(shí)現(xiàn)了，當(dāng)按下設(shè)置鍵時(shí)，光標(biāo)閃爍，再按下加、減鍵時(shí)也能對(duì)光標(biāo)閃爍中的數(shù)進(jìn)行加一、減一，再按下設(shè)置鍵，光標(biāo)右移（光標(biāo)移動(dòng)的位置有8個(gè)），對(duì)溫度的上下限進(jìn)行修改。（2）體溫傳感模塊采集部分的調(diào)試：由于體溫傳感模塊的集成化，調(diào)式極為簡(jiǎn)便。其高精度、低功耗、小體積的特性為實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的高穩(wěn)定和高精度提供了可能。采用主控制器P1.4口為模擬輸入口，由于需要對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)化和處理才能顯示體溫，因此需要增加體溫轉(zhuǎn)化程序。通過(guò)軟件程序設(shè)計(jì)完成對(duì)人體溫度的持續(xù)檢測(cè)，LCD1602會(huì)顯示到溫度的百分位部分。將該模塊接入電路，LCD1602會(huì)顯示一溫度，但這并不是環(huán)境溫度，本設(shè)計(jì)中該模塊只能檢測(cè)人體溫度。待人將手指捏?。ɑ蛉梭w其他部位接觸）該模塊的探頭后，LCD1602能顯示當(dāng)前檢測(cè)到的人體溫度。（3）風(fēng)扇電機(jī)調(diào)速電路的調(diào)試：本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)。軟件設(shè)置了P0.0口輸出不同的PWM波形給兩個(gè)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。軟件設(shè)定根據(jù)不同溫度輸出不同的PWM波得到不同的占空比來(lái)控制風(fēng)扇電機(jī)，占空比越大檔位越高。程序?qū)崿F(xiàn)了P0.0口的PWM波形輸出，當(dāng)人體溫度低于下限溫度時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)（0檔）；當(dāng)人體溫度高于下限并低于中限溫度時(shí)，風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動(dòng)（1檔）或是自動(dòng)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)人體溫度高于中限并低于上限時(shí)，風(fēng)扇中速轉(zhuǎn)動(dòng)（2檔）；當(dāng)人體溫度高于上限時(shí)，風(fēng)扇全速轉(zhuǎn)動(dòng)（3檔）。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速可進(jìn)行四級(jí)調(diào)速，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的上下溫度限值與體溫傳感模塊檢測(cè)的溫度的比較，完成轉(zhuǎn)速變換。在程序中改變從控制器接收的檔位信息，風(fēng)扇電機(jī)能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)檔位的調(diào)速。（4）主、從角色藍(lán)牙電路的調(diào)試：主控制器將現(xiàn)得出的檔位與上一次比較，若檔位發(fā)生變化，則通過(guò)主角色藍(lán)牙把變化的檔位發(fā)送給從控制器，從角色藍(lán)牙接收主角色藍(lán)牙發(fā)出的檔位信息，然后傳給從控制器，當(dāng)有檔位給從控制器時(shí)，從控制器將輸出與檔位對(duì)應(yīng)的PWM波。在主控制器側(cè)產(chǎn)生檔位（可通過(guò)LCD1602的顯示得知），然后用串口助手連接從角色藍(lán)牙，可得到一致的檔位信息，再將從角色藍(lán)牙接入從控制器電路，風(fēng)扇電機(jī)也可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速。五、智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)硬件調(diào)試5.1按鍵顯示的調(diào)試系統(tǒng)按鍵部分實(shí)現(xiàn)了以下功能：按下設(shè)置鍵即接主控制器P2.5口的按鍵，進(jìn)行溫度上下限值的設(shè)置（進(jìn)行LCD光標(biāo)移動(dòng)并閃爍）；按加鍵即P2.4口的按鍵，實(shí)現(xiàn)了光標(biāo)閃爍的值加一；按減鍵即P2.3口的按鍵實(shí)現(xiàn)相應(yīng)值的減一。若按鍵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，光標(biāo)不是移動(dòng)一位，而是增加二位，主要原因是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可將對(duì)應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加作為改進(jìn)方法。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了LCD1602可顯示溫度上下限值、檔位及人體溫度，溫度上下限值能根據(jù)不同的需求通過(guò)按鍵進(jìn)行調(diào)整，且LCD1602的顯示效果很好，很穩(wěn)定。5.2體溫傳感模塊溫度采集部分的調(diào)試將體溫傳感模塊的AD口通過(guò)方形排母間接接在主控制器的P1.4口。方形排母在主控制器的右側(cè)四口即為體溫傳感模塊的AD、GND、DC、VCC口，可將模塊直接插在該排母上。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證模塊是否能在主控制器板上工作，將人的手指捏?。ɑ蛏眢w其他部位）該模塊的探頭，即可發(fā)現(xiàn)LCD1602顯示的數(shù)值也隨著變化，待穩(wěn)定后即為檢測(cè)到的人體體溫，由此驗(yàn)證了該模塊能在系統(tǒng)板上正常工作。由于該模塊只有4個(gè)引腳，因此在調(diào)試過(guò)程中因注意其各個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)位置，以免將其接反導(dǎo)致模塊不能工作甚至燒毀模塊。5.3風(fēng)扇電機(jī)調(diào)速電路的調(diào)試由于調(diào)速電路的設(shè)計(jì)中主要在于軟件設(shè)計(jì)，所以外圍的驅(qū)動(dòng)電路只是簡(jiǎn)單的將傳輸來(lái)的PWM信號(hào)放大進(jìn)而驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)人體溫度高于系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度下限值時(shí)，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，由于人體的溫度較恒定，不會(huì)發(fā)生太大的變化，因此風(fēng)扇電機(jī)的檔位也不會(huì)發(fā)生過(guò)于頻繁的變化。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著檔位的切換而變化。將手指（身體其他部位）離開(kāi)體溫傳感模塊的探頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)檢測(cè)的溫度先增大然后減小直到穩(wěn)定，原因是該模塊本身電路的設(shè)計(jì)，不過(guò)這變化的時(shí)間很短，并不影響該系統(tǒng)的性能。六、智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)功能（1）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)人體溫度的變化，根據(jù)體溫變化，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙傳輸檔位信號(hào)來(lái)控制風(fēng)扇直流電機(jī)的啟停和調(diào)速。通過(guò)單片機(jī)輸出不同的占空比，從而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速；還可通過(guò)按鍵預(yù)設(shè)不同的溫度上下限值，再根據(jù)設(shè)置的溫度限值與檢測(cè)到的人體溫度的比較調(diào)節(jié)檔位來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)體溫低于預(yù)設(shè)溫度下限時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)體溫高于預(yù)設(shè)溫度下限時(shí)，單片機(jī)P0.0口輸出不同占空比的PWM信號(hào)，從而調(diào)控風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前人體溫度、設(shè)置溫度限值及檔位。（2）系統(tǒng)功能分析：系統(tǒng)總體上由主控制器側(cè)、從控制器側(cè)兩大部分組成。主控制器側(cè)由五部分組成，既主控制器（單片機(jī)）、LCD1602顯示電路、體溫檢測(cè)模塊體溫采集電路、獨(dú)立按鍵電路、主角色藍(lán)牙連接電路；從控制器側(cè)由三部分組成，即從角色藍(lán)牙連接電路、從控制器（單片機(jī)）、風(fēng)扇電機(jī)調(diào)速電路。人體溫度檢測(cè)模塊中的體溫采集電路是整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的首要部分。首先要檢測(cè)到體溫，才能用主控制器與溫度限值比較得出檔位，從控制器通過(guò)檔位信號(hào)來(lái)控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；接著是主、從角色藍(lán)牙連接電路，該部分使用主從角色藍(lán)牙間的通信。主控制器的檔位信號(hào)通過(guò)主角色藍(lán)牙發(fā)送給從角色藍(lán)牙，進(jìn)而傳給從控制器；再次是風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，這部分通過(guò)外圍電路將從控制器輸出的PWM波放大輸出，不同的PWM波得到不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速。電路設(shè)計(jì)采用兩個(gè)三極管完成較好的控制效果；最后LCD1602的動(dòng)態(tài)顯示電路實(shí)現(xiàn)了設(shè)置溫度限值、人體溫度及風(fēng)扇電機(jī)檔位的顯示，還有獨(dú)立按鍵可根據(jù)不同的需求實(shí)現(xiàn)溫度限值的調(diào)整?？偨Y(jié)設(shè)計(jì)的本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制元件，根據(jù)體溫傳感模塊檢測(cè)到的人體溫度與設(shè)置溫度限值的比較得出檔位，通過(guò)藍(lán)牙間的無(wú)線傳輸來(lái)傳輸檔位，在一定距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可推廣到家庭的風(fēng)扇電機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的的智能控制調(diào)節(jié)，亦可實(shí)現(xiàn)人體溫度的監(jiān)測(cè)（特別是小孩及老人群體）。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸智能溫控風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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06-20
2023
藍(lán)牙iBeacon與Mesh
藍(lán)牙 iBeacon 與 Mesh 組網(wǎng)技術(shù)本文主要內(nèi)容為從原理與協(xié)議上分析BLE的iBeacon廣播技術(shù)，以及介紹低功耗藍(lán)牙的Mesh自組網(wǎng)技術(shù)，從而打破傳統(tǒng)藍(lán)牙無(wú)法自組網(wǎng)或者說(shuō)組網(wǎng)功能弱的瓶頸。一、藍(lán)牙iBeaconBLE發(fā)送的信號(hào)有兩種形式即廣播和連接，iBeacon技術(shù)是蘋果公司提出的一種基于BLE的間歇性廣播技術(shù)即Internal beacon。1.1 iBeacon數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的解析BLE廣播一幀的數(shù)據(jù)量最長(zhǎng)可以達(dá)到47字節(jié)，其包括1個(gè)字節(jié)的報(bào)頭、4個(gè)字節(jié)的地址、39個(gè)字節(jié)廣播通道PDU數(shù)據(jù)包、以及3個(gè)字節(jié)的CRC校檢碼，結(jié)構(gòu)如圖5.1所示：iBeacon廣播技術(shù)是采用最簡(jiǎn)單的廣播數(shù)據(jù)格式，它刪除了PDU數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)報(bào)頭和MAC地址，只發(fā)送31字節(jié)的數(shù)據(jù)；本課題在研究iBeacon廣播時(shí)，設(shè)置其數(shù)據(jù)格式為6字節(jié)的預(yù)置數(shù)據(jù)、1字節(jié)制造商數(shù)據(jù)、2字節(jié)公司服務(wù)代號(hào)、16字節(jié)128比特的UUID、2字節(jié)的主設(shè)備號(hào)、2字節(jié)的次設(shè)備號(hào)、1字節(jié)信號(hào)發(fā)射強(qiáng)度，除了預(yù)置位數(shù)據(jù)，其它字段的數(shù)據(jù)可自行修改。移動(dòng)終端可以接收BLE基站發(fā)出的iBeacon廣播信號(hào)，通過(guò)軟件抓取iBeacon數(shù)據(jù)。1.2 iBeacon的RSSI特性解析iBeacon技術(shù)采用間歇性的向空間中輻射廣播數(shù)據(jù)，因此空間的RSSI網(wǎng)絡(luò)分布是以一定的規(guī)律在變化，本課題設(shè)置廣播間隔為±=1095 msmsT，即在環(huán)境因素不變的條件下，RSSI網(wǎng)絡(luò)以T為時(shí)間間隔做周期性變化。實(shí)時(shí)通信中信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量方式有2種：RX與RSSI，兩者都是天線對(duì)信號(hào)接收功率的衡量指標(biāo)，但是前者測(cè)量的是信號(hào)的功率，單位是毫瓦；而RSSI則表示接收信號(hào)強(qiáng)度的百分比，是一種相對(duì)比較的測(cè)量方式，且比較的標(biāo)準(zhǔn)由芯片制造商自定義。二、藍(lán)牙Mesh自組網(wǎng)傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備與ZigBee相比，自組網(wǎng)能力差是其很難用于實(shí)現(xiàn)大范圍物聯(lián)網(wǎng)的原因之一；BLE技術(shù)的快速發(fā)展與普及，在本課題中提出基于藍(lán)牙Mesh的自組網(wǎng)將打破傳統(tǒng)藍(lán)牙的缺陷，完成藍(lán)牙Mesh的跨島連接。2.1傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備網(wǎng)絡(luò)微微網(wǎng)（piconet）是一種傳統(tǒng)的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)只能有1個(gè)主設(shè)備，以及小于等于7個(gè)wake狀態(tài)的從設(shè)備。主從設(shè)備以輪詢的規(guī)則與從設(shè)備進(jìn)行通信，而從設(shè)備之間通信需要主設(shè)備做橋接聯(lián)通；單個(gè)微微網(wǎng)采用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，多個(gè)微微網(wǎng)鏈接在一起采用樹(shù)型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其原理符合1主7從的分配模型，即微微網(wǎng)之間以交叉的形式互聯(lián)；網(wǎng)絡(luò)A的從節(jié)點(diǎn)4作為網(wǎng)絡(luò)B的主節(jié)點(diǎn)，如此多個(gè)piconet構(gòu)成了散射網(wǎng)(scatternet)如圖5.5所示。散射網(wǎng)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜冗余，兩個(gè)相鄰但不在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的從節(jié)點(diǎn)，需要以多跳的形似進(jìn)行信息交互，傳輸速度慢，造成資源浪費(fèi)。2.2藍(lán)牙Mesh自組網(wǎng)無(wú)線藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用多跳的技術(shù)接入自組網(wǎng)，兩個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間有一條或多條路由，采用協(xié)作的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙iBeacon信號(hào)除去包頭的大小，每一幀攜帶的真正信息量大小為31個(gè)字節(jié)，而無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)本身是一種高容量、高速率的網(wǎng)絡(luò)，因此，用于傳輸數(shù)據(jù)量較少的藍(lán)牙無(wú)線通信是非常高效的。理論上一個(gè)藍(lán)牙無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠連接65535個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，實(shí)際實(shí)驗(yàn)中受設(shè)備CPU和內(nèi)存容量等因素的限制，其數(shù)量為200多個(gè)，其中每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)傳輸距離大于50米，對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)多個(gè)自組網(wǎng)連接。在BLE的應(yīng)用中，Mesh自組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間的相互通信，摒棄微微網(wǎng)中1個(gè)主設(shè)備配對(duì)7個(gè)從設(shè)備的概念，協(xié)作式通信拓寬了系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交互的通道，實(shí)現(xiàn)的模型如圖5.6所示。各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間的鏈路，相互連接形成一張密集的網(wǎng)絡(luò)，其中，虛線部分表示兩個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)橋接的方式，完成間接的數(shù)據(jù)通信，信號(hào)傳遞的形式就像波浪的遞推。在一個(gè)Mesh網(wǎng)絡(luò)中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)間接通信的原因有兩個(gè)：如虛線m，是因?yàn)樵O(shè)備節(jié)點(diǎn)間的距離大于藍(lán)牙信號(hào)傳播的最大距離；虛線n，為非視距通信，設(shè)備節(jié)點(diǎn)間存在藍(lán)牙信號(hào)無(wú)法透?jìng)鞯恼系K物。2.3藍(lán)牙Mesh自組網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議（1）信道的協(xié)調(diào)分配：當(dāng)藍(lán)牙多信道連接Mesh自組網(wǎng)時(shí)，每個(gè)iBeacon設(shè)備節(jié)點(diǎn)每次只能監(jiān)測(cè)到一個(gè)可用信道，設(shè)備節(jié)點(diǎn)可通過(guò)特定協(xié)商機(jī)制，來(lái)確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)在同一信道上，即設(shè)備節(jié)點(diǎn)可從不同信道實(shí)時(shí)切換到可用信道上；研究采用ATIM窗口多信道同步機(jī)制，其原理是：在窗口開(kāi)始的時(shí)候強(qiáng)行將所有設(shè)備節(jié)點(diǎn)信號(hào)切換到同一個(gè)信道上。Mesh網(wǎng)絡(luò)的信道劃分，是從頻率的劃分來(lái)分配網(wǎng)絡(luò)對(duì)信道的使用，以確保Mesh網(wǎng)絡(luò)的高效性；其中，主流的信道分配方案是組的劃分，分配規(guī)則是選取相鄰節(jié)點(diǎn)間沖突最少的信道。（2）網(wǎng)絡(luò)搜索與路由轉(zhuǎn)發(fā)：網(wǎng)絡(luò)搜索技術(shù)是用來(lái)發(fā)現(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的iBeacon節(jié)點(diǎn)，并建立節(jié)點(diǎn)信息庫(kù)，其使用的主要方法為：網(wǎng)絡(luò)信息的掃描與節(jié)點(diǎn)信息庫(kù)的維護(hù)；當(dāng)搜索到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的新設(shè)備，該設(shè)備的節(jié)點(diǎn)信息將以路由轉(zhuǎn)發(fā)的形式，在Mesh網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播。路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)直接影響網(wǎng)絡(luò)的利用率，Mesh網(wǎng)絡(luò)采用的是一種多跳技術(shù)，即信號(hào)可以經(jīng)過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳躍被目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收；選擇路由時(shí)有3點(diǎn)需要考慮：1.綜合考慮路由的選擇，最小跳數(shù)不是判斷最佳路由的唯一準(zhǔn)則，2.提高M(jìn)esh網(wǎng)路路由的容錯(cuò)性，避免鏈路中斷導(dǎo)致信號(hào)傳輸失敗，3.提高資源的利用率，多路由選擇；其中主流的Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議，它是一種對(duì)稱反應(yīng)式自組織路由協(xié)議。（3）網(wǎng)絡(luò)安全：Mesh網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的多跳技術(shù)與自組網(wǎng)技術(shù)，保證了Mesh網(wǎng)絡(luò)的安全性；同時(shí)為了解決Mesh網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)流量的保密性、iBeacon節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)的控制與監(jiān)管，Mesh安全關(guān)聯(lián)提出一種以Mesh密鑰為核心的安全架構(gòu)；其中只有通過(guò)認(rèn)證的密鑰才可以組織通信，該認(rèn)證過(guò)程有3個(gè)步驟：1.鏈接管理協(xié)議交互階段，2.EAP認(rèn)證，3.Mesh安全關(guān)聯(lián)的4次握手。因此本課題在建立Mesh網(wǎng)絡(luò)時(shí)，預(yù)先設(shè)置好了網(wǎng)絡(luò)密鑰。實(shí)現(xiàn)Mesh自組網(wǎng)的方式是：移動(dòng)終端的應(yīng)用軟件搜索發(fā)現(xiàn)iBeacon廣播設(shè)備，并建立鏈接，選擇安全配置菜單，設(shè)置Mesh網(wǎng)絡(luò)的安全密鑰，切換到設(shè)備搜索菜單，選擇信息列表中相應(yīng)的設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)中，組建以移動(dòng)終端為MP節(jié)點(diǎn)的Mesh自組網(wǎng)絡(luò)。這里聲明一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，一個(gè)BLE設(shè)備在Mesh網(wǎng)絡(luò)中可以作為信息傳遞的中間橋梁，但是只能同時(shí)擁有1枚網(wǎng)絡(luò)密鑰，即只能被一個(gè)MP節(jié)點(diǎn)控制?？偨Y(jié)本文主要介紹低功耗藍(lán)牙的iBeacon技術(shù)，對(duì)iBeacon信號(hào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，并補(bǔ)充了信號(hào)的RSSI特性，通過(guò)對(duì)數(shù)路徑損耗模型，表示不同芯片接收到信號(hào)強(qiáng)度值與信號(hào)傳播距離的關(guān)系；隨后將傳統(tǒng)藍(lán)牙組網(wǎng)技術(shù)（微微網(wǎng)）與藍(lán)牙Mesh自組網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)行對(duì)比分析，從信道的協(xié)調(diào)分配、網(wǎng)絡(luò)搜索與路由轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)安全3個(gè)方面敘述藍(lán)牙Mesh協(xié)議與實(shí)現(xiàn)方式。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙 iBeacon 與 Mesh 組網(wǎng)技術(shù)詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-19
2023
藍(lán)牙抗干擾技術(shù)
一、藍(lán)牙自適應(yīng)跳頻（AFH）技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)工作在2.4GHz的ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，許多設(shè)備工作在該頻段，在這樣的頻段上工作，相互干擾必然相對(duì)嚴(yán)重，因此藍(lán)牙系統(tǒng)使用了跳頻技術(shù)來(lái)防止衰落和抑制干擾。在建立連接以前藍(lán)牙設(shè)備在固定的一個(gè)頻段內(nèi)選擇跳頻頻率，快速交換時(shí)間和地址握手信息，進(jìn)而迅速取得時(shí)間和頻率同步。連接建立后，雙方設(shè)備根據(jù)跳變序列改變信道頻率，使跳頻頻率呈現(xiàn)隨機(jī)性。藍(lán)牙定義了32個(gè)頻點(diǎn)為一個(gè)頻段，劃分為79個(gè)子頻段，藍(lán)牙主設(shè)備時(shí)鐘CLK和主設(shè)備地址的最低28位決定了藍(lán)牙工作的頻段及跳頻序列，如圖2.10所示；藍(lán)牙系統(tǒng)定義了5種工作狀態(tài)下的跳頻序列：尋呼、尋呼響應(yīng)、查詢、查詢響應(yīng)和連接跳頻序列，不同狀態(tài)下有不同的策略產(chǎn)生跳頻序列。圖2.11表明了藍(lán)牙系統(tǒng)的跳頻序列產(chǎn)生原理；輸入X由時(shí)鐘信息位決定，它決定了起跳頻點(diǎn)在某一頻段的32個(gè)頻率序列中的相痊--段內(nèi)頻率序列的偏移量，同時(shí)跳頻頻點(diǎn)改變的速度也由它決定；A到F決定跳頻序列的順序，在藍(lán)牙系統(tǒng)中，要獲得相應(yīng)狀態(tài)的跳頻序列，正是利用了不同狀態(tài)下改變A~F的取值；在查詢/尋呼掃描狀態(tài)下，A到F輸入序列只與地址有關(guān)，因此其跳頻序列是唯一確定的，在其他狀態(tài)下，A~F由時(shí)鐘和藍(lán)牙地址共同控制，其跳頻序列隨著時(shí)鐘的改變而作相應(yīng)的跳變；Y1、Y2則對(duì)收發(fā)跳頻序列的選擇進(jìn)行控制，Y1保證收發(fā)頻點(diǎn)不會(huì)重復(fù)，Y2使收發(fā)頻點(diǎn)在不同的頻段內(nèi)；PERM5是一個(gè)由C、D、Y1控制的蝶形運(yùn)算器，它起到擾亂的作用。（1）尋呼/尋呼掃描狀態(tài)：藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)尋呼來(lái)尋找其他的設(shè)備加入其微微網(wǎng)；尋呼設(shè)備每312.5μs選擇一個(gè)新的跳頻點(diǎn)來(lái)發(fā)起尋呼，在尋呼掃描時(shí)，被尋呼設(shè)備每1.28s選擇一個(gè)新的頻點(diǎn)來(lái)監(jiān)聽(tīng)，尋呼和被尋呼設(shè)備使用被尋呼設(shè)備地址的低28位，產(chǎn)生的尋呼跳變序列是一個(gè)定義明確的周期序列，它的32個(gè)頻點(diǎn)均勻的分布在79個(gè)頻率信道上。（2）查詢/查詢掃描狀態(tài)：藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)查詢來(lái)尋找周圍的其他設(shè)備，查詢?cè)O(shè)備每隔312.5μs選擇一個(gè)新的頻率來(lái)發(fā)送查詢消息，被查詢?cè)O(shè)備每1.28s選擇一個(gè)新的頻率監(jiān)聽(tīng)；查詢和被查詢?cè)O(shè)備使用通用查詢接入碼作為查詢地址。產(chǎn)生的32個(gè)查詢跳變序列均勻分布在79個(gè)頻率信道上。（3）連接狀態(tài)：使用主設(shè)備地址的最低28位有效位，藍(lán)牙通信設(shè)備雙方每隔625μs改變一個(gè)頻率，產(chǎn)生的信道跳變序列周期非常長(zhǎng)，而且79個(gè)跳變序列在任何的一小段時(shí)間內(nèi)都是接近均勻分布的，能夠滿足跳頻系統(tǒng)的要求。在藍(lán)牙1.2協(xié)議中增加了自適應(yīng)跳頻的算法；當(dāng)藍(lán)牙通信過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某個(gè)信道信號(hào)質(zhì)量差，即成為“壞”的信道時(shí)，可以在跳頻時(shí)丟棄這些壞信道，而選取其他信道質(zhì)量好的跳頻信道來(lái)代替，從而避開(kāi)了某些頻點(diǎn)上的通信干擾，進(jìn)而增強(qiáng)其抗干擾能力。二、藍(lán)牙基帶糾錯(cuò)機(jī)制藍(lán)牙技術(shù)采用了前向糾錯(cuò)FEC和自動(dòng)重傳請(qǐng)求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）技術(shù)，采用的糾錯(cuò)機(jī)制比較簡(jiǎn)單。其中前向糾錯(cuò)FEC是發(fā)送端將數(shù)據(jù)信息按照一定的規(guī)則編碼后，組成具有糾錯(cuò)能力的編碼；接收端收到編碼后的數(shù)據(jù)，按預(yù)先規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的解碼，來(lái)確定接收的數(shù)據(jù)信息中是否有錯(cuò)誤，若有錯(cuò)誤，確定其位置并進(jìn)行糾正，該編碼方式比較適用于實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，但是該技術(shù)的缺點(diǎn)是糾錯(cuò)能力有限。自主重傳請(qǐng)求又稱為判決反饋，它使用確認(rèn)和超時(shí)，在不可靠服務(wù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)可靠的信息傳輸；在發(fā)送端，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組編碼，加入一定的冗余碼，使之具有一定的檢錯(cuò)能力；接收端在接收到編碼信息后，對(duì)其進(jìn)行解碼并且進(jìn)行判決，檢測(cè)是否存在一定的誤碼，然后通過(guò)反饋信道將判決結(jié)果發(fā)送回發(fā)送端；發(fā)送端依據(jù)反饋的判決結(jié)果，決定是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重傳；但是重傳也不是無(wú)限度，多次重傳后，超過(guò)系統(tǒng)規(guī)定的時(shí)間后，系統(tǒng)將不再進(jìn)行重傳。藍(lán)牙基帶中具體的糾錯(cuò)方式包括：1/3比例FEC、2/3比例FEC和ARQ。其中，1/3比例FEC對(duì)每位信息重復(fù)3次進(jìn)行編碼，編碼方法較為簡(jiǎn)單，編碼序列長(zhǎng)度是原序列長(zhǎng)度的3倍。2/3比例FEC編碼采用一個(gè)生成多項(xiàng)式把10位數(shù)據(jù)編碼為15位，是一個(gè)（15，10）截短漢明碼，數(shù)據(jù)接收方進(jìn)行相應(yīng)的逆向運(yùn)算，根據(jù)算法提供的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)機(jī)制恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。在ARQ方式下，數(shù)據(jù)包一直被重傳，直到最終接收到確認(rèn)或重傳超時(shí)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙抗干擾技術(shù)詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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06-18
2023
ZigBee無(wú)線技術(shù)
一、ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介家庭和工業(yè)上的很多場(chǎng)景都需要大量使用無(wú)線控制和監(jiān)控，這些需求往往需要較低的數(shù)據(jù)傳輸速率、較長(zhǎng)的電池壽命以及較低的使用復(fù)雜性。為了滿足這些要求，IEEE提出了一種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4，這種技術(shù)也被稱為ZigBee。ZigBee是一種用于短距離、低數(shù)據(jù)速率的無(wú)線通信協(xié)議，它有三個(gè)工作頻段，在國(guó)內(nèi)主要使用的是2.4GHz頻段。ZigBee有如下特點(diǎn)：(1)低功耗；(2)提供完整的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)；(3)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多能將65000多個(gè)設(shè)備連接起來(lái)；(4)易于部署；(5)經(jīng)濟(jì)，價(jià)格便宜；(6)使用比其他無(wú)線技術(shù)更小的數(shù)據(jù)包。二、ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了精簡(jiǎn)型和全功能型這兩種設(shè)備類型。前者功能有限，而后者擁有所有功能，后者也可以配置為任意功能設(shè)備。精簡(jiǎn)功能型設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中只能與全功能型設(shè)備通信，而全功能型設(shè)備能與任意設(shè)備通信。精簡(jiǎn)功能型設(shè)備用于完成比較簡(jiǎn)單的工作，例如負(fù)責(zé)開(kāi)啟或關(guān)閉功能的開(kāi)關(guān)，精簡(jiǎn)功能型設(shè)備的存儲(chǔ)器大小和處理能力通常不如全功能型設(shè)備。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中有路由器、協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備這三種功能設(shè)備。作為網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，協(xié)調(diào)器是一個(gè)全功能型設(shè)備，它構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的根，通過(guò)它可以連接到其他網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)協(xié)調(diào)器，ZigBee網(wǎng)絡(luò)最初由協(xié)調(diào)器創(chuàng)建，它存儲(chǔ)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的信息，并充當(dāng)安全密鑰的存儲(chǔ)庫(kù)。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中路由器路由來(lái)自其他設(shè)備的數(shù)據(jù)，路由是對(duì)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)到目的地設(shè)備的路徑的處理。ZigBee終端設(shè)備可以與協(xié)調(diào)器或路由器連接以加入網(wǎng)絡(luò)，但不能中繼數(shù)據(jù)，這種特性使得終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以在大部分時(shí)間里處于非活動(dòng)狀態(tài)，從而延長(zhǎng)電池壽命。如圖3-1所示，由不同功能設(shè)備組成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以有星形、樹(shù)型和網(wǎng)狀這三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中樹(shù)型、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)屬于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。在樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器充當(dāng)樹(shù)的根，路由器或終端設(shè)備可以連接到協(xié)調(diào)器，并且可以像一棵樹(shù)一樣進(jìn)行擴(kuò)展。終端設(shè)備不能擁有子節(jié)點(diǎn)，因其不能中繼信息。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)級(jí)別的節(jié)點(diǎn)，終端設(shè)備可不用依靠協(xié)調(diào)器而直接通過(guò)路由器加入網(wǎng)絡(luò)，所有的消息都可以通過(guò)路由發(fā)送到其他任意設(shè)備。這種類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是ZigBee設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備通信最可靠的一種。星型網(wǎng)絡(luò)以協(xié)調(diào)器為中心，多個(gè)終端設(shè)備直接連接到協(xié)調(diào)器，是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。使用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，終端設(shè)備只能與協(xié)調(diào)器直接通信，兩個(gè)終端設(shè)備之間的通信需協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)消息，協(xié)調(diào)器充當(dāng)了路由器的功能。因此，星型網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)流量較大，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)越多，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信效率越低下。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是最為靈活且應(yīng)用范圍最廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，它允許網(wǎng)絡(luò)種搜索消息的備用路徑，消息從起點(diǎn)到目的地有多條路徑可以選擇。因此，在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中消息傳輸非?？煽坎⑶視r(shí)延很低。無(wú)論使用哪種結(jié)構(gòu)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)都是由唯一的PAN(PersonalAreaNetwork，個(gè)域網(wǎng))協(xié)調(diào)器所創(chuàng)建。該協(xié)調(diào)器管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并負(fù)責(zé)如下工作：(1)啟動(dòng)、終止或路由整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的消息；(2)分配16位或64位網(wǎng)絡(luò)地址給之后加入網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備；(3)生成該網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的PAN標(biāo)識(shí)符(PANID)，每個(gè)PANID對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，PANID允許網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備使用16位短地址與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備通信。PAN協(xié)調(diào)器一般都具有較長(zhǎng)的活躍期，因此通常使用市電電源供電，其他設(shè)備通常由電池供電。最小的ZigBee網(wǎng)絡(luò)只包含一個(gè)終端設(shè)備和一個(gè)PAN協(xié)調(diào)器。三、ZigBee協(xié)議棧由圖3-2中可知，ZigBee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)有四層，其中物理層和媒體訪問(wèn)控制層由IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義，網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層則由ZigBee聯(lián)盟定義。3.1應(yīng)用層ZigBee的APL層包含三個(gè)部分：應(yīng)用程序支持子層(APS)、應(yīng)用程序框架(AF)以及ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)。APS提供網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層之間的接口，主要功能為：(1)維持綁定表；(2)在綁定設(shè)備之間傳送消息；(3)管理組地址。AF是托管應(yīng)用對(duì)象以控制和管理應(yīng)用層的環(huán)境。應(yīng)用對(duì)象由制造商開(kāi)發(fā)，可為設(shè)備定制應(yīng)用，具有唯一標(biāo)識(shí)的端點(diǎn)號(hào)(端點(diǎn)1到端點(diǎn)240)，單個(gè)設(shè)備最多擁有240個(gè)應(yīng)用程序?qū)ο?。ZigBee設(shè)備對(duì)象是APS與AF之間的接口。ZDO負(fù)責(zé)初始化APS、網(wǎng)絡(luò)層和安全服務(wù)規(guī)范，主要功能為：(1)定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色：協(xié)調(diào)器、路由器或終端設(shè)備；(2)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備與應(yīng)用，啟動(dòng)或相應(yīng)綁定請(qǐng)求；(3)執(zhí)行相關(guān)安全任務(wù)。3.2網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)的形成、加入、離開(kāi)與路由維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)層也支持管理服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)由相應(yīng)的數(shù)據(jù)實(shí)體負(fù)責(zé)傳輸，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)訪問(wèn)。管理服務(wù)則由相應(yīng)的管理實(shí)體負(fù)責(zé)，可以通過(guò)該層的管理實(shí)體服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)為應(yīng)用層提供網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)。由協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并將網(wǎng)絡(luò)地址分配給其后加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。每一幀數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)木嚯x(跳數(shù))由網(wǎng)絡(luò)層規(guī)定。協(xié)調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)層可啟用安全功能——使用128位AES加密密鑰對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密，新加入到該協(xié)調(diào)器創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備只有在分發(fā)到密鑰后才可以在該網(wǎng)絡(luò)上與其他設(shè)備通信。總的來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)以下功能：(1)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)；(2)提供AES加密；(3)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)設(shè)備之間的路由；(4)路由功能，終端設(shè)備除外；(5)將設(shè)備配置為不同功能設(shè)備：協(xié)調(diào)器、路由器或終端設(shè)備；(6)發(fā)現(xiàn)周圍不需要路由即可通信的鄰居并維護(hù)鄰居表；(7)分配地址給新加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，只適用于協(xié)調(diào)器和路由器。3.3MAC層在MAC層中由MAC管理對(duì)象負(fù)責(zé)MAC層管理服務(wù)，MAC層通過(guò)MAC管理對(duì)象訪問(wèn)點(diǎn)給網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)接口。MAC層規(guī)定了四種類型的幀：MAC命令幀、應(yīng)答幀、數(shù)據(jù)幀和信標(biāo)幀。其中，信標(biāo)幀為協(xié)調(diào)器發(fā)送的信標(biāo)，用于將同一網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備同步到信標(biāo)。數(shù)據(jù)幀被用于發(fā)送有效數(shù)據(jù)，應(yīng)答幀用于確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的接收，MAC命令幀則專用于發(fā)送MAC命令。MAC層使用了特殊的信道接入機(jī)制以支持多個(gè)設(shè)備使用同一信道互相通信，即利用沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA-CA)。在CSMA-CA中，設(shè)備發(fā)送消息前會(huì)在信道上偵聽(tīng)以確保信道為空閑狀態(tài)。如果信道被占用，它會(huì)取消發(fā)送并在一段隨機(jī)時(shí)間后重試，直到達(dá)到最大重試次數(shù)或該信道變?yōu)榭臻e狀態(tài)。MAC層主要功能為：(1)提供本層安全功能；(2)管理信道接入；(3)采用CSMA-CA信道訪問(wèn)；(4)將設(shè)備與信標(biāo)同步(在使用信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò))；(5)生成信標(biāo)(僅適用于協(xié)調(diào)器)；(6)在網(wǎng)絡(luò)中提供解除關(guān)聯(lián)和關(guān)聯(lián)功能；(7)在對(duì)等設(shè)備之間建立可靠的鏈路。3.4物理層物理層為協(xié)議棧最低層，該層與硬件最為接近。物理層的主要功能包括：直接傳輸數(shù)據(jù)；選擇通信頻道；對(duì)信道偵聽(tīng)以判斷是否為空閑狀態(tài)；對(duì)信號(hào)能量進(jìn)行檢測(cè)；控制無(wú)線收發(fā)機(jī)的開(kāi)關(guān)；對(duì)鏈路質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；數(shù)據(jù)調(diào)制和解調(diào)。物理層同樣提供管理服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。管理服務(wù)是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理該層相關(guān)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)服務(wù)是與其他ZigBee設(shè)備通信時(shí)封裝并發(fā)送數(shù)據(jù)包或接收并解析數(shù)據(jù)包。四、ZigBee數(shù)據(jù)傳輸方式ZigBee設(shè)備有競(jìng)爭(zhēng)或無(wú)競(jìng)爭(zhēng)兩種方式使用信道。在競(jìng)爭(zhēng)方式中，網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備都使用CSMA-CA機(jī)制發(fā)送消息，第一個(gè)找到空閑信道的先傳輸數(shù)據(jù)。而在無(wú)競(jìng)爭(zhēng)方式中，PAN協(xié)調(diào)器為其他設(shè)備分配發(fā)送消息的時(shí)間，即保證時(shí)隙。設(shè)備在保證時(shí)隙內(nèi)不需要偵聽(tīng)信道空閑狀態(tài)即可發(fā)送數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器通過(guò)信標(biāo)來(lái)保持網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的同步，從而提供保證時(shí)隙。在IEEE802.15.4中數(shù)據(jù)傳輸有三種方式：(1)從對(duì)等設(shè)備到對(duì)等設(shè)備；(2)從設(shè)備到協(xié)調(diào)器；(3)從協(xié)調(diào)器到設(shè)備。4.1對(duì)等設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備通常是同步的，任何設(shè)備之間都可以通信。在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端有多條可選路線，如果因環(huán)境變化不能使用原先路線，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通過(guò)協(xié)作尋找備選路線。這種動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和修改路由的能力增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?.2數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器在啟用信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備通過(guò)信標(biāo)定期同步其時(shí)鐘。若不在保證時(shí)隙內(nèi)，設(shè)備使用CSMA-CA方法將數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，該時(shí)序圖如圖3-3(a)所示。圖3-3(b)顯示了在未啟用信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)被發(fā)送到協(xié)調(diào)器的過(guò)程，設(shè)備一旦檢測(cè)到信道空閑就會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。只有在設(shè)備需要時(shí)，協(xié)調(diào)器才會(huì)回復(fù)確認(rèn)消息以表示收到數(shù)據(jù)。4.3從協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)圖3-4(a)說(shuō)明了在啟用信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中將數(shù)據(jù)從協(xié)調(diào)器發(fā)送到接收設(shè)備的過(guò)程。首先，協(xié)調(diào)器會(huì)在信標(biāo)中提醒接收設(shè)備有數(shù)據(jù)需要傳輸，收到信標(biāo)后接收設(shè)備向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，表明準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息后回復(fù)確認(rèn)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備，接收設(shè)備收到數(shù)據(jù)時(shí)根據(jù)需要回復(fù)確認(rèn)。在不支持信標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器會(huì)緩存數(shù)據(jù)等待接收設(shè)備主動(dòng)請(qǐng)求數(shù)據(jù)。如果協(xié)調(diào)器沒(méi)有數(shù)據(jù)緩存，則發(fā)送具有特定格式的確認(rèn)回復(fù)或者零長(zhǎng)度有效載荷的數(shù)據(jù)消息，表示沒(méi)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的ZigBee無(wú)線通信技術(shù)詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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06-17
2023
藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)
藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)方案深化教學(xué)改革、使教學(xué)具有更強(qiáng)的互動(dòng)性是教育技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)之一，也是現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于教育變革中價(jià)值的體現(xiàn)。一方面，在傳統(tǒng)的教學(xué)采用班級(jí)授課制等來(lái)進(jìn)行學(xué)生劃分，學(xué)生的水平存在差異，很難滿足因材施教。另一方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式割裂了知識(shí)內(nèi)容與其產(chǎn)生的真實(shí)豐富的情景關(guān)系，造成了主觀上的學(xué)習(xí)被動(dòng)型與知識(shí)停滯狀態(tài)，不利于有效地構(gòu)建完整的知識(shí)體系與創(chuàng)新。傳統(tǒng)教育采用填鴨式的教育方式，學(xué)生無(wú)法獲得感性的、多元化的學(xué)習(xí)模式，并且教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的交互性很差。所以應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)的提升，互動(dòng)式教育、自主選擇課程及其學(xué)習(xí)環(huán)境等新型教育模式應(yīng)該被廣泛采納并接受。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)教育與傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，向人們展示了一個(gè)嶄新的、廣闊的學(xué)習(xí)層面，突破了傳統(tǒng)教育方式的束縛，只要有一臺(tái)數(shù)字終端與接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，就可隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)與培訓(xùn)。無(wú)線通信領(lǐng)域中出現(xiàn)的藍(lán)牙技術(shù)可以同步傳輸語(yǔ)音、圖像及文字等數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)教育的有效技術(shù)。藍(lán)牙(Bluetooth)是1995年由愛(ài)立信、IBM、英特爾、諾基亞、東芝等5家公司聯(lián)合制定的近距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目的是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s、最大傳輸距離為10m的無(wú)線通信。藍(lán)牙工作頻率為在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，因此不需要從聯(lián)邦通信委員會(huì)（FederalCommunication Commission）或任何國(guó)際管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)適用許可。藍(lán)牙產(chǎn)品與因特網(wǎng)之間相互通信，使得教室與辦公室之間、學(xué)生數(shù)據(jù)終端與校園網(wǎng)絡(luò)之間的設(shè)備不需要電纜也能夠?qū)崿F(xiàn)互通互聯(lián)，大大提高了辦公和通信效率。一、藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙是一種開(kāi)放的低成本、短距離無(wú)線連接技術(shù)的規(guī)范，用于不同設(shè)備之間傳送語(yǔ)音、圖像及其文本數(shù)據(jù)。藍(lán)牙作為固定式電子設(shè)備與便攜式電子設(shè)備之間的、替代電纜連接的近程無(wú)線互聯(lián)通信的標(biāo)準(zhǔn)，其主要特點(diǎn)是工作穩(wěn)定、設(shè)備簡(jiǎn)單、功率低、對(duì)人體危害小、價(jià)格便宜。藍(lán)牙技術(shù)主要面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中各類語(yǔ)音及數(shù)據(jù)設(shè)備，以無(wú)線通信的方式將他們連接成一個(gè)微微網(wǎng)，多個(gè)微微網(wǎng)之間也可以互聯(lián)成一個(gè)分布式網(wǎng)，從而方便快捷地實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的通信。具有藍(lán)牙功能的通信設(shè)備，在一定距離內(nèi)就可以建立起連接，從而建立臨時(shí)的個(gè)人無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線收發(fā)器是很小的一塊芯片，大約有9mm×9mm，可方便地嵌入到任何固定或便攜式設(shè)備中，安裝方便，不影響設(shè)備的外觀，具有很高的實(shí)用性和可操作性。藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多的通信，其實(shí)現(xiàn)原理是藍(lán)牙設(shè)備依靠專用的藍(lán)牙芯片在短距離范圍內(nèi)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，去尋找另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，一旦找到設(shè)備之間就開(kāi)始進(jìn)行通信。藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)主要包括：①短程的藍(lán)牙無(wú)線通訊距離為10m，節(jié)省了電池電量：②功率低、體積小、成本低的無(wú)線收發(fā)芯片只有0.5平方英寸；③采用簡(jiǎn)單的鏈路層協(xié)議和二進(jìn)制跳頻技術(shù)進(jìn)而降低了射頻芯片的復(fù)雜度和成本；④藍(lán)牙技術(shù)為微微網(wǎng)提供1Mbit/s的標(biāo)準(zhǔn)速率；⑤用外加的功率放大器可擴(kuò)展的無(wú)線通信距離100m。在一個(gè)藍(lán)牙射程范圍內(nèi)，可以存在多個(gè)獨(dú)立的微微網(wǎng)。這些微微網(wǎng)組成分布式網(wǎng)絡(luò)，以便讓更多的藍(lán)牙設(shè)備被激活，組合起來(lái)提供更高的帶寬。二、藍(lán)牙技術(shù)體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與OSI（開(kāi)放系統(tǒng)互連）一樣，藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中使用了分層的辦法，其目的也是為了使應(yīng)用程序做到互相操作。遠(yuǎn)端設(shè)備的應(yīng)用程序如果在同一協(xié)議棧上運(yùn)行，就可以相互通信，不同的應(yīng)用程序可以使用不同的協(xié)議棧。藍(lán)牙協(xié)議棧都使用通用的藍(lán)牙數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議。藍(lán)牙核心協(xié)議是藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所特有的協(xié)議，由SIG（藍(lán)牙特別興趣小組）開(kāi)發(fā)制定。藍(lán)牙設(shè)備都必須支持藍(lán)牙無(wú)線接口和核心協(xié)議，而其他的協(xié)議可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇，主要包括邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP），以及基帶協(xié)議與鏈路管理協(xié)議（LMP）。（1）基帶協(xié)議。主要負(fù)責(zé)建立微網(wǎng)內(nèi)各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備單元之間的物理射頻鏈路，即控制跳頻序列的同步和傳輸。由于藍(lán)牙射頻系統(tǒng)使用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，即在2.4GHz的頻段上以1600跳/秒的速率進(jìn)行跳頻來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送和接收。分組意為在指定的時(shí)間和指定的頻率上發(fā)送。跳頻技術(shù)主要是把頻段分成若干個(gè)跳頻信道。在這一層上通過(guò)尋呼和查詢過(guò)程使得不同的藍(lán)牙設(shè)備的時(shí)鐘和發(fā)送跳頻頻率達(dá)到同步。（2）鏈路管理協(xié)議（LMP）。主要負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備之間的鏈路的控制和建立，以及協(xié)商和控制基帶分組的大小，主要負(fù)責(zé)完成設(shè)備鏈路質(zhì)量管理、設(shè)備功率管理、數(shù)據(jù)分組管理、鏈路控制管理和鏈路安全管理等五方面的任務(wù)。它通過(guò)連接的發(fā)起、交換與核實(shí)進(jìn)行身份驗(yàn)證和加密，通過(guò)協(xié)商確定基帶數(shù)據(jù)分組大小。具有藍(lán)牙功能設(shè)備的用戶通過(guò)鏈路管理器對(duì)遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備及本地藍(lán)牙設(shè)備的鏈路情況進(jìn)行設(shè)置和控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路的管理。（3）邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）。邏輯鏈路控制與適配協(xié)議支持高層協(xié)議的二次復(fù)用，分組的重組和分段以及業(yè)務(wù)質(zhì)量。它屬于底層的藍(lán)牙傳輸協(xié)議，主要側(cè)重于數(shù)據(jù)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)的無(wú)線通信在物理鏈路上的實(shí)現(xiàn)，是為高層傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議屏蔽基帶協(xié)議的適配協(xié)議。該協(xié)議容許高層協(xié)議和應(yīng)用程序收發(fā)長(zhǎng)至64K字節(jié)的數(shù)據(jù)。邏輯鏈路控制與適配協(xié)議只支持異步無(wú)連接（ACL）鏈路。（4）服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）。服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議在藍(lán)牙技術(shù)框架中起著非常關(guān)鍵的作用，是所有用戶模型的基礎(chǔ)。在藍(lán)牙設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，本地設(shè)備的發(fā)現(xiàn)和利用遠(yuǎn)端設(shè)備所提供的服務(wù)與功能，向其他藍(lán)牙設(shè)備提供自身的服務(wù)，也是網(wǎng)絡(luò)資源共享的主要途徑，也是SDP需要解決的問(wèn)題。通過(guò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議可以查詢到設(shè)備信息、服務(wù)特征和服務(wù)類型。用戶可以從鄰近的服務(wù)中選一個(gè)可用的，在兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間建立起連接。藍(lán)牙支持分組交換和電路交換技術(shù)，同時(shí)分別定義了兩種鏈路類型，即面向無(wú)連接的異步鏈路(ACL)和面向連接的同步鏈路(SCO)。每種鏈路支持16種不同的分組類型，其中4種是用于控制分組。三、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化高校中的應(yīng)用基于藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化高校網(wǎng)絡(luò)，首先要解決的是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的劃分，因此選擇一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已成為設(shè)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備一般分為主設(shè)備與從設(shè)備，其中主設(shè)備的時(shí)鐘和跳頻序列被用來(lái)同步所有的其他設(shè)備，即從設(shè)備。執(zhí)行尋呼并建立連接的設(shè)備被默認(rèn)為該網(wǎng)連接的主設(shè)備，網(wǎng)中與主設(shè)備的時(shí)鐘和跳頻序列同步的設(shè)備就是從設(shè)備。由于藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)既支持點(diǎn)到點(diǎn)也支持點(diǎn)到多點(diǎn)連接，根據(jù)需要可以建立多網(wǎng)，進(jìn)而可以將多網(wǎng)連接成為散射網(wǎng)的拓?fù)鋱D。由于藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的易用性及高度聚合性，可根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D實(shí)現(xiàn)高校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。典型的基于藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是以Internet網(wǎng)絡(luò)管理中心為核心，由管理中心提供有線網(wǎng)絡(luò)到各功能服務(wù)器。用戶可以通過(guò)智能手機(jī)、筆記本電腦以及PDA等具有藍(lán)牙功能的數(shù)字終端設(shè)備，通過(guò)服務(wù)器的無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)來(lái)訪問(wèn)相應(yīng)的服務(wù)器，無(wú)論何時(shí)何地，只要有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，即可訪問(wèn)到相應(yīng)信息?？偨Y(jié)根據(jù)藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入方式的不同，可以構(gòu)建不同的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的解決方案，目前主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用和無(wú)線接入點(diǎn)等應(yīng)用方式。藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在高校中的構(gòu)建是隨著電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)代化通信技術(shù)的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來(lái)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不是對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的取締，而是對(duì)其進(jìn)行功能性的擴(kuò)充。雖然目前藍(lán)牙的一些技術(shù)細(xì)節(jié)、藍(lán)牙組建的融合性以及價(jià)格方面等存在問(wèn)題，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，基于藍(lán)牙的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在高校中的應(yīng)用前景將更加廣闊。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我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06-16
2023
車載藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用
藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)。最初是由電信巨頭愛(ài)立信公司創(chuàng)制，當(dāng)時(shí)是作為RS232數(shù)據(jù)線的替代方案。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化這些設(shè)備與Internet的通信，使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效。隨著科技的不斷發(fā)展，藍(lán)牙的性能穩(wěn)定性和安全性也得到了巨大的提升，使用者可以有更好的體驗(yàn)。而汽車作為人們重要的交通工具，將藍(lán)牙技術(shù)與汽車系統(tǒng)相結(jié)合，將會(huì)為汽車生產(chǎn)和汽車服務(wù)帶來(lái)極大的便利。目前藍(lán)牙技術(shù)已廣泛應(yīng)用于車載應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制等領(lǐng)域，今后在汽車領(lǐng)域?qū)?huì)得到更廣泛、更深入的應(yīng)用。一、藍(lán)牙技術(shù)在汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀藍(lán)牙技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用源于其自身的高端技術(shù)，尤其應(yīng)用在汽車免提通訊、后視鏡、藍(lán)牙娛樂(lè)系統(tǒng)、藍(lán)牙自診斷技術(shù)、藍(lán)牙防盜系統(tǒng)和汽車駕駛盤控制系統(tǒng)等六個(gè)方面。（1）藍(lán)牙免提通訊：如今許多汽車上都裝有車載電話，主要是運(yùn)用了藍(lán)牙的無(wú)線通訊技術(shù)功能。車載電話可自動(dòng)識(shí)別使用者的手機(jī)卡，對(duì)其中的具體信息做出詳細(xì)的分類，如用戶的通訊錄、電話的歸屬、手機(jī)自身的號(hào)碼，同時(shí)可以自動(dòng)的連接車載網(wǎng)絡(luò)。這些功能都能使得用戶的手機(jī)與車載電話通訊以無(wú)線通信的方式連接起來(lái)。當(dāng)用戶在駕駛過(guò)程中需要接聽(tīng)或者撥打電話時(shí)可以直接使用車載電話通訊，這樣對(duì)于駕駛的安全性也有著重大的意義。（2）藍(lán)牙后視鏡：汽車的藍(lán)牙后視鏡是類似于一種新型的車載手機(jī)顯示器。它將汽車的后視鏡與手機(jī)通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙功能連接在一起，這使得其成為一種前沿的車載通訊設(shè)備。此時(shí)，后視鏡就可以顯示接聽(tīng)電話時(shí)的來(lái)電號(hào)碼，并自動(dòng)生成免提功能。后視鏡有著一個(gè)內(nèi)置電池，通過(guò)汽車為其供電。這種應(yīng)用增加了使用者駕駛過(guò)程中的便捷性，無(wú)需通過(guò)手機(jī)屏幕就可以直接看到來(lái)電的手機(jī)號(hào)碼。（3）車載藍(lán)牙娛樂(lè)系統(tǒng)：如今，人們對(duì)于汽車性能的需求越來(lái)越高，希望能夠在駕駛過(guò)程中有多方面的體驗(yàn)。在汽車駕駛過(guò)程中司機(jī)往往會(huì)感到無(wú)聊，而藍(lán)牙娛樂(lè)系統(tǒng)能夠通過(guò)與用戶手機(jī)的無(wú)線藍(lán)牙連接，將音頻、視頻等在車載中播放和顯示出來(lái)。車載藍(lán)牙的娛樂(lè)系統(tǒng)現(xiàn)今使用最多的是導(dǎo)航一體機(jī)，它是在汽車的導(dǎo)航設(shè)備上增添藍(lán)牙車載的功能，這樣使得該設(shè)備不僅擁有通訊功能，也使之與智能手機(jī)的連接成為一種現(xiàn)實(shí)，大大增加了駕駛過(guò)程的娛樂(lè)性。（4）車載藍(lán)牙自診斷技術(shù)：由于長(zhǎng)期駕駛會(huì)使得汽車出現(xiàn)一定的故障，而部分隱蔽的故障無(wú)法及時(shí)的通過(guò)肉眼發(fā)現(xiàn)，將會(huì)給使用者帶來(lái)極大的安全隱患。車載上的藍(lán)牙自診斷技術(shù)能夠通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙的傳輸發(fā)送到用戶的手機(jī)中，讓駕駛者能夠直觀的了解到汽車的性能和可能出現(xiàn)故障的原因。通過(guò)一種新型的數(shù)據(jù)表達(dá)，自動(dòng)為汽車進(jìn)行初步的評(píng)估，保證行車駕駛的安全系數(shù)。同時(shí)，藍(lán)牙自診斷技術(shù)的檢測(cè)數(shù)據(jù)還可以通過(guò)用戶的手機(jī)發(fā)送給專業(yè)的汽車維修公司，由專門的維修技術(shù)人員來(lái)進(jìn)行全方面評(píng)估，杜絕可能存在的安全隱患，使得一些駕駛新手也能夠放心的開(kāi)車出行。（5）汽車藍(lán)牙防盜系統(tǒng)：如何在停車時(shí)既能有效的防盜同時(shí)增加使用防盜系統(tǒng)的便捷性成為當(dāng)下汽車領(lǐng)域的焦點(diǎn)?，F(xiàn)如今使用的藍(lán)牙防盜系統(tǒng)主要是將手機(jī)與車載的藍(lán)牙進(jìn)行一種無(wú)線連接，然后使用專門的軟件來(lái)對(duì)車門進(jìn)行上鎖和解鎖。而發(fā)動(dòng)機(jī)的防盜主要是由車載藍(lán)牙來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電路的通斷控制。當(dāng)車載藍(lán)牙能夠連接到之前匹配的手機(jī)藍(lán)牙時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才可以正常的發(fā)動(dòng)。而一旦手機(jī)藍(lán)牙超出車載藍(lán)牙的連接范圍，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)則會(huì)處于無(wú)法啟動(dòng)的狀態(tài)。針對(duì)車門和發(fā)動(dòng)機(jī)的防盜，采用了兩種藍(lán)牙防盜系統(tǒng)，而這兩種系統(tǒng)可以使用兩種不同的認(rèn)證密碼，增加使用的安全系數(shù)。（6）汽車方向盤控制系統(tǒng)：隨著科技的不斷高速發(fā)展，汽車方向盤也朝著智能化的方向發(fā)展，越來(lái)越多的汽車方向盤上也通過(guò)藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車方向盤面板相關(guān)操作的控制。這種汽車駕駛盤控制系統(tǒng)的成本相對(duì)較低，同時(shí)穩(wěn)定性好、安全系數(shù)高。二、藍(lán)牙技術(shù)在汽車中的發(fā)展趨勢(shì)如今藍(lán)牙技術(shù)已在人們生活中被廣泛應(yīng)用，其在汽車方面的應(yīng)用就是一種有力的證明。它使得汽車駕駛越來(lái)越便捷化、智能化、人性化，成為未來(lái)不可阻擋的社會(huì)潮流。同時(shí)在未來(lái)的汽車行業(yè)發(fā)展中，藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)發(fā)揮其自身的特殊優(yōu)勢(shì)，提高自己的應(yīng)用層次和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。接下來(lái)主要對(duì)車輪力傳輸系統(tǒng)和車輛運(yùn)行工況記錄系統(tǒng)進(jìn)行概述。（1）車輪力傳輸系統(tǒng):車輪力傳輸系統(tǒng)要求高精度的標(biāo)準(zhǔn)，而藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)能夠在數(shù)據(jù)傳輸中提高車輪力傳感器采集數(shù)據(jù)的精度。汽車在行駛過(guò)程中的受力是多方向、多維度的，如何將這些受力很好的采集，對(duì)車輛的性能評(píng)估有著重要的意義。這樣可以讓專業(yè)的評(píng)測(cè)人員了解到車輛在動(dòng)態(tài)行駛過(guò)程中的各方面性能系數(shù)。（2）車輛運(yùn)行工況記錄系統(tǒng):車輛的運(yùn)行工況是車輛整個(gè)行駛是否安全的有力數(shù)據(jù)。藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)汽車裝置中的采集設(shè)備，有效獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。其中數(shù)據(jù)收發(fā)芯片具有安裝攜帶簡(jiǎn)易、同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高等多種優(yōu)點(diǎn)，藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線采集的數(shù)據(jù)更方便集中處理和控制。三、藍(lán)牙技術(shù)存在的問(wèn)題以及應(yīng)對(duì)措施雖然藍(lán)牙技術(shù)能夠在駕駛過(guò)程中帶來(lái)極大的便利，但是它也存在著許多的問(wèn)題仍需人們?nèi)ソ鉀Q。在我們的生活中到處都是藍(lán)牙技術(shù)，但是許多人還是對(duì)藍(lán)牙技術(shù)一知半解，缺乏藍(lán)牙技術(shù)相關(guān)的安全知識(shí)，導(dǎo)致出現(xiàn)一系列的問(wèn)題。下面主要對(duì)藍(lán)牙劫持和藍(lán)牙竊聽(tīng)這兩個(gè)相對(duì)嚴(yán)重的問(wèn)題進(jìn)行闡述。藍(lán)牙劫持是指用戶通過(guò)藍(lán)牙的相關(guān)技術(shù)匿名發(fā)送名片信息。這種做法并不會(huì)導(dǎo)致手機(jī)等設(shè)備刪除或者直接更改相關(guān)的信息，但是可能會(huì)通過(guò)藍(lán)牙將一些重要的隱私數(shù)據(jù)傳送出去，亦或是會(huì)將外界的一些無(wú)用的垃圾信息導(dǎo)入到手機(jī)等設(shè)備當(dāng)中。而藍(lán)牙竊聽(tīng)是指外界在不提醒設(shè)備用戶的情況下直接訪問(wèn)手機(jī)的一種做法，使得外人可以直接通過(guò)手機(jī)來(lái)獲取重要的隱私數(shù)據(jù)，甚至可以通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)來(lái)修改相關(guān)的信息。廣為人知的藍(lán)牙竊聽(tīng)技術(shù)就是監(jiān)聽(tīng)私人電話，這將會(huì)給使用者帶來(lái)極大的安全隱私問(wèn)題。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題采取的主要措施:相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)商要通過(guò)硬件來(lái)加強(qiáng)各個(gè)方面的安全系數(shù)。同時(shí)，專業(yè)軟件公司也要開(kāi)發(fā)、升級(jí)具體的安全軟件，從技術(shù)的角度減少這種重大隱患。而使用者在操作過(guò)程中也要注意安全問(wèn)題，比如日常在不使用藍(lán)牙技術(shù)時(shí)，或者在一些不確實(shí)是否安全的未知場(chǎng)所，可將手機(jī)等設(shè)備設(shè)置為不可發(fā)現(xiàn)的模式，或設(shè)置為不與未知設(shè)備相配對(duì)等模式。結(jié)語(yǔ)目前藍(lán)牙技術(shù)仍處于發(fā)展階段，它在給人們帶來(lái)生活便利的同時(shí)也存在許多問(wèn)題。在汽車中的廣泛應(yīng)用，藍(lán)牙技術(shù)給使用者帶來(lái)免提通訊、藍(lán)牙后視鏡等便捷的應(yīng)用時(shí)，也帶來(lái)了一定的隱私安全問(wèn)題。如今，國(guó)內(nèi)的藍(lán)牙芯片的價(jià)格也相對(duì)較高，生產(chǎn)較為困難。但是隨著國(guó)家高新技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)一定會(huì)帶來(lái)全新的變革。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍(lán)牙技術(shù)在汽車中的應(yīng)用詳情。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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06-15
2023
藍(lán)牙動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)
ZigBee藍(lán)牙動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)一、動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)簡(jiǎn)介ZigBee/藍(lán)牙動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)是由Silicon Labs公司提出的能在單一系統(tǒng)芯片上并發(fā)運(yùn)行低功耗藍(lán)牙和ZigBee兩種不同協(xié)議的技術(shù)。這種技術(shù)結(jié)合了兩種協(xié)議的主要優(yōu)勢(shì)，可完成兩種協(xié)議棧的主要功能，并沒(méi)有增加硬件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和成本。相比于具有相同功能的雙芯片結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)多協(xié)議通過(guò)共用射頻模塊將芯片面積和成本降低了接近四成。在支持動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)的芯片中，運(yùn)行其中的軟件系統(tǒng)內(nèi)核基于優(yōu)先級(jí)分時(shí)運(yùn)行ZigBee任務(wù)和藍(lán)牙任務(wù)，并在切換任務(wù)時(shí)快速修改無(wú)線射頻模塊配置參數(shù)，以便可靠地支持不同協(xié)議棧。系統(tǒng)在運(yùn)行每個(gè)任務(wù)時(shí)還要偵聽(tīng)所有系統(tǒng)相關(guān)任務(wù)和任務(wù)間的通信。因此，有效的動(dòng)態(tài)多協(xié)議系統(tǒng)除了需要具有公共代碼基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、足夠的內(nèi)存和通用無(wú)線接口外，還需要能支持任務(wù)切換、資源共享以及用于管理時(shí)間分片的無(wú)線電調(diào)度程序。二、動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)原理2.1動(dòng)態(tài)多協(xié)議系統(tǒng)框架（1）硬件架構(gòu)：動(dòng)態(tài)多協(xié)議系統(tǒng)硬件框架如圖3-10所示，由RAIL(Radio Abstraction Interface Layer，無(wú)線抽象接口層)提供直觀、易于配置的無(wú)線電接口和應(yīng)用程序接口(API)以支持多種無(wú)線協(xié)議。RAIL包含一個(gè)公有的無(wú)線配置接口和無(wú)線電調(diào)度器，支持動(dòng)態(tài)多協(xié)議操作。無(wú)線電調(diào)度程序視重要程度和時(shí)間敏感度為每個(gè)協(xié)議中的不同無(wú)線電操作分配默認(rèn)優(yōu)先級(jí)，以便在無(wú)線電使用發(fā)生沖突時(shí)進(jìn)行決策。在動(dòng)態(tài)多協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)可利用兩種協(xié)議特性的不同。在藍(lán)牙低功耗的任務(wù)中無(wú)線電使用計(jì)劃非常嚴(yán)格且可以預(yù)測(cè)，廣播和連接都在預(yù)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。相比之下，ZigBee任務(wù)在處理消息事件的時(shí)間方面更加靈活，ZigBee中的CSMA-CA具有隨機(jī)躲避機(jī)制，可將ZigBee事件延遲數(shù)毫秒。藍(lán)牙信標(biāo)的數(shù)據(jù)包非常短，不超過(guò)30個(gè)字節(jié)，發(fā)送時(shí)僅占用大約1ms時(shí)間的無(wú)線電。信標(biāo)之間的時(shí)間間隔通常不短于100ms，所以藍(lán)牙在無(wú)線電使用中僅有約1％的占空比，這意味著可以在其他99％的時(shí)間將無(wú)線電用于主要的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。因此可以保證在正常使用藍(lán)牙低功耗的同時(shí)，還能使用ZigBee可靠地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。（2）軟件架構(gòu)：如圖3-11所示，在動(dòng)態(tài)多協(xié)議系統(tǒng)中每個(gè)堆棧使用Micrium OS內(nèi)核運(yùn)行單獨(dú)的RTOS任務(wù)以提供任務(wù)切換，任務(wù)等同于其他操作系統(tǒng)中的線程。這些任務(wù)使用消息隊(duì)列和信號(hào)量等進(jìn)程間通信(IPC)機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)互相通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。2.2動(dòng)態(tài)多協(xié)議無(wú)線電調(diào)度由于兩種不同協(xié)議不能依靠單個(gè)無(wú)線電收發(fā)器同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)雙協(xié)議，兩個(gè)協(xié)議只能共享使用無(wú)線電收發(fā)器。為了不對(duì)任一協(xié)議的功能造成影響，它們必須能夠在不顯著降低性能或丟失數(shù)據(jù)的情況下間斷地停止使用無(wú)線電。在不同情況下，兩種協(xié)議中的不同無(wú)線電操作的重要程度或?qū)r(shí)間敏感的程度不同，這就需要使用無(wú)線電調(diào)度對(duì)無(wú)線電使用進(jìn)行規(guī)劃。無(wú)線電調(diào)度程序是一個(gè)軟件程序，可以智能地響應(yīng)堆棧請(qǐng)求以執(zhí)行無(wú)線電操作，能最大限度地提高可靠性并減少延遲。在調(diào)度程序中每個(gè)事件都被分解為無(wú)線電操作，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的無(wú)線電配置和優(yōu)先級(jí)。如果調(diào)度程序接收到在時(shí)間上有沖突的更高優(yōu)先級(jí)操作時(shí)，會(huì)中斷當(dāng)前操作并執(zhí)行更高優(yōu)先級(jí)操作，無(wú)法按照計(jì)劃運(yùn)行的較低優(yōu)先級(jí)操作將失敗，之后由堆棧進(jìn)行重試。一旦調(diào)度程序開(kāi)始執(zhí)行無(wú)線電操作，堆棧就可以持續(xù)使用無(wú)線電直到操作結(jié)束或者調(diào)度程序接收到更高優(yōu)先級(jí)的無(wú)線電操作。BLE無(wú)線電操作幾乎總是比ZigBee無(wú)線電操作擁有更高的優(yōu)先級(jí)。每個(gè)堆棧可以請(qǐng)求無(wú)線電調(diào)度程序執(zhí)行三種無(wú)線電操作：(1)后臺(tái)接收：連續(xù)接收數(shù)據(jù)，除非被其他任務(wù)中斷；(2)定時(shí)接收：在未來(lái)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)以最短的時(shí)間接收數(shù)據(jù)；(3)定時(shí)發(fā)送：在未來(lái)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)以最短的時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)。每種操作都有開(kāi)始時(shí)間、預(yù)留時(shí)間、處理時(shí)間和優(yōu)先級(jí)。其中，開(kāi)始時(shí)間指示無(wú)線電操作將在何時(shí)進(jìn)行，預(yù)留時(shí)間表示操作使用無(wú)線電且可以被堆棧接受的時(shí)間，處理時(shí)間表示完成操作所需的大概時(shí)間。發(fā)送操作通常具有明確的處理時(shí)間，而接收操作的處理時(shí)間通常是未知的，無(wú)線電調(diào)度程序通過(guò)處理時(shí)間確定是否允許該操作。三、動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)優(yōu)勢(shì)動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)通過(guò)時(shí)間復(fù)用來(lái)切換運(yùn)行不同協(xié)議，共享無(wú)線電收發(fā)器的方式簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)并降低了物料成本。通過(guò)綜合使用兩種協(xié)議，動(dòng)態(tài)多協(xié)議擁有了ZigBee和藍(lán)牙的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。與ZigBee技術(shù)相比，動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)有如下優(yōu)勢(shì)：(1)支持直接的基于智能手機(jī)的配置和控制；(2)提供診斷功能，可通過(guò)智能手機(jī)檢查設(shè)備的健康狀況；(3)可通過(guò)藍(lán)牙對(duì)固件進(jìn)行高速OTA升級(jí)；(4)支持定位功能。與藍(lán)牙技術(shù)相比，動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)有如下優(yōu)勢(shì)：(1)在ZigBee端組網(wǎng)更加靈活、簡(jiǎn)單；(2)采用路由方式的ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)容量更大，而B(niǎo)LE Mesh采用大數(shù)據(jù)流的泛洪，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載更大且拓展性更差；(3)遵守規(guī)范的ZigBee設(shè)備互通性優(yōu)秀，而藍(lán)牙互通需要手動(dòng)修改藍(lán)牙連接的設(shè)置。相對(duì)于傳統(tǒng)的雙芯片支持的雙協(xié)議(例如ZigBee/藍(lán)牙網(wǎng)關(guān))，動(dòng)態(tài)多協(xié)議有如下優(yōu)勢(shì)：(1)通過(guò)共用射頻模塊將尺寸和物料成本降低了近四成并簡(jiǎn)化了無(wú)線子系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(2)動(dòng)態(tài)多協(xié)議采用分時(shí)復(fù)用降低了工作在同頻段的藍(lán)牙和ZigBee之間信號(hào)的干擾。綜上可知?jiǎng)討B(tài)多協(xié)議比起單種協(xié)議以及雙芯片支持的雙協(xié)議優(yōu)勢(shì)明顯，不僅綜合利用了藍(lán)牙和ZigBee各自的強(qiáng)大之處，還能節(jié)省成本并增強(qiáng)可拓展性。因此，本文在控制中心處采用動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)，并將ZigBee技術(shù)作為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間的主要通信方式。本文討論了 ZigBee/藍(lán)牙動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)， 說(shuō)明了其工作原理，并分析了動(dòng)態(tài)多協(xié)議技術(shù)相對(duì)于單種協(xié)議和傳統(tǒng)雙芯片雙協(xié)議的優(yōu)勢(shì)。
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06-14
2023
溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于藍(lán)牙的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析目前，現(xiàn)有的溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，傳感器采集到的溫濕度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)抗干擾能力強(qiáng)，技術(shù)成熟的有線串口（ＲＳ－２３２或ＲＳ－４８５）方式傳送到上位機(jī)上。如果采集點(diǎn)比較多，傳感器與上位機(jī)之間需要大量的數(shù)據(jù)線進(jìn)行有線連接，有線連接的這種方式會(huì)造成很大的不便；如果需要建立的是臨時(shí)性的溫濕度數(shù)據(jù)采集，用傳統(tǒng)的有線連接方式會(huì)造成成本的增加；同時(shí)有線連接的方式在惡劣環(huán)境下會(huì)給施工造成很大的不便。因此需要一種成本低，穩(wěn)定性高的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式取代現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)傳輸方式。無(wú)線通訊是在開(kāi)放的空間通過(guò)輻射和接收電磁波進(jìn)行通信的，一方面受自然界中各種干擾和噪聲的影響比有線更為嚴(yán)重；另一方面一定區(qū)域范圍內(nèi)的無(wú)線通訊信號(hào)也會(huì)互相干擾。為了克服無(wú)線通信信號(hào)之間的干擾，必須把可用的無(wú)線信道分為若干互不相干的子信道在分別分給各個(gè)用戶。雖然相比有線通信，無(wú)線通信在傳輸質(zhì)量、傳輸速率等方面存在著較大不足，但是無(wú)線通信具有不受連線束縛、組網(wǎng)迅速靈活等優(yōu)點(diǎn)，特別是能提供移動(dòng)通信，使無(wú)線通訊技術(shù)成為研究最為活躍的通信技術(shù)領(lǐng)域。藍(lán)牙作為一種低成本、低功耗、近距離的無(wú)線通信技術(shù)，正廣泛應(yīng)用于固定設(shè)備與移動(dòng)設(shè)備間的通信。藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)１Ｍｂ／ｓ，采用跳頻／時(shí)分復(fù)用技術(shù)，具有進(jìn)行一對(duì)一和一對(duì)多的通信方式。因此本文提出了一種基于藍(lán)牙的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析方案。一、溫濕度采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集是工業(yè)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，是進(jìn)行工業(yè)控制的根本依據(jù)。隨著科技的發(fā)展大規(guī)模集成電路、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)等在工業(yè)控制領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，使數(shù)字化的數(shù)據(jù)采集在工業(yè)控制領(lǐng)域中成為必然。本設(shè)計(jì)由下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸部分及上位機(jī)的數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理部分組成。如圖１系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。下位機(jī)主要由單片機(jī)和藍(lán)牙模塊組成，數(shù)據(jù)采集主要是ＤＨＴ１１溫濕度傳感器；數(shù)據(jù)傳輸部分主要通過(guò)藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，將數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，在由上位機(jī)進(jìn)行處理。 二、溫濕度采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)作為下位機(jī)的主控單片機(jī)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要分為３個(gè)部分：Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)控制部分、ＤＨＴ１１溫濕度傳感器、藍(lán)牙無(wú)線通訊模塊。Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)具有豐富的接口，有數(shù)字Ｉ／Ｏ口，模擬Ｉ／Ｏ口，同時(shí)它支持ＳＰＩ，ＩＩＣ，ＵＡＲＴ等通信方式?？梢酝ㄟ^(guò)外接多種不同類型的傳感器，可以控制燈光、馬達(dá)等多種設(shè)備。Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)與普通的單片機(jī)比起來(lái)沒(méi)有復(fù)雜的底層代碼，具有豐富的庫(kù)函數(shù)，可以通過(guò)調(diào)用不同的庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，具有編程方便的特點(diǎn)。而且它有專門的集編程下載環(huán)境ＩＤＥ，方便了開(kāi)發(fā)人員對(duì)Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)的二次開(kāi)發(fā)。２.１ＤＨＴ１１傳感器溫濕度采用ＤＨＴ１１溫濕度傳感器進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的溫度精度達(dá)到±５％ＲＨ，溫度±２℃，測(cè)量的濕度范圍為２０－９０％ＲＨ，溫度范圍為０～＋５０℃。ＤＨＴ１１溫濕度傳感器是一款含有數(shù)字信號(hào)輸出的復(fù)合傳感器。ＤＨＴ１１溫濕度傳感器內(nèi)含一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)ＮＴＣ測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能８位單片機(jī)相連接。同時(shí)傳感器具有單線制串行接口，傳感器采集到的溫濕度信息可以通過(guò)單線串行接口傳送到Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)中。由于ＤＨＴ１１傳感器與Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)單線串行接口，為了保證數(shù)據(jù)的完整性，一次通訊時(shí)間被設(shè)定在４ｍｓ左右，數(shù)據(jù)分為小數(shù)部分和整數(shù)部分兩部分，一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為４０ｂｉｔ，高位先出。數(shù)據(jù)格式：８ｂｉｔ濕度整數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ濕度小數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ溫度整數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ溫度小數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“８ｂｉｔ濕度整數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ濕度小數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ溫度整數(shù)數(shù)據(jù)＋８ｂｉｔ溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末８位。當(dāng)Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)向ＤＨＴ１１傳感器發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后，傳感器從低功耗待機(jī)模式立即轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髂Ｊ?，ＤＨＴ１１傳感器向單片機(jī)發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，發(fā)出４０ｂｉｔ溫濕度數(shù)據(jù)。２.２藍(lán)牙通訊模塊本設(shè)計(jì)應(yīng)用的是采用英國(guó)ＣＳＲ公司ＢｌｕｅＣｏｒｅ４－Ｅｘｔ芯片的ＨＣ－０５藍(lán)牙模塊。該模塊支持ＵＡＲＴ，ＵＳＢ，ＳＰＩ，ＰＣＭ，ＳＰＤＩＦ等接口，并支持ＳＰＰ藍(lán)牙串口協(xié)議，具有主從一體功能，內(nèi)置ＰＣＢ射頻天線，而且可以連接７個(gè)從設(shè)備，同時(shí)該模塊的工作電壓為３。３－６Ｖ，所以此模塊具有成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點(diǎn)。由于ＨＣ－０５藍(lán)牙模塊具有具有兩種工作模式：命令響應(yīng)工作模式和自動(dòng)連接工作模式。在自動(dòng)連接工作模式下模塊又可分為主（Ｍａｓｔｅｒ）、從（Ｓｌａｖｅ）和回環(huán)（Ｌｏｏｐｂａｃｋ）三種工作角色。當(dāng)模塊處于自動(dòng)連接工作模式時(shí)，將自動(dòng)根據(jù)事先設(shè)定的方式連接的數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)模塊處于命令響應(yīng)工作模式時(shí)能執(zhí)行ＡＴ操作命令，可以通過(guò)電腦向模塊發(fā)送ＡＴ指令，為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令。通過(guò)控制模塊外部引腳輸入電平的高低可以實(shí)現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。三、溫濕度采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)編程為了保證編寫程序的可讀、簡(jiǎn)潔性采用Ｃ語(yǔ)言進(jìn)行編程。Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)采用了定時(shí)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，即每隔１秒向ＤＨＴ１１溫濕度傳感器發(fā)送采樣信號(hào)，同時(shí)ＤＨＴ１１將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)單線串口接口將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中，然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器中等待藍(lán)牙模塊通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送。連接到Ａｒｄｕｉｎｏ單片機(jī)的藍(lán)牙模塊通過(guò)串口方式將單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)取出，然后按照設(shè)定好的通訊方式向上位機(jī)發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)。３.１上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)系統(tǒng)采用現(xiàn)在圖形編程比較廣泛的Ｃ＃語(yǔ)言進(jìn)行編寫，Ｃ＃是一種安全的、穩(wěn)定的、簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言，它是由Ｃ和Ｃ＋＋衍生出來(lái)的一種面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言。它繼承了Ｃ和Ｃ＋＋的功能的同時(shí)去掉了他們的復(fù)雜性。同時(shí)Ｃ＃編程語(yǔ)言結(jié)合了ＶＢ編程語(yǔ)言的可視化圖形界面和Ｃ＋＋語(yǔ)言的高效運(yùn)行效率。首先系統(tǒng)進(jìn)行初始化，建立藍(lán)牙連接，如果連接不成功則進(jìn)行重新建立連接。連接成功后開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，如果無(wú)法接收數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)接收失敗，重新開(kāi)始數(shù)據(jù)接收，直到數(shù)據(jù)可以成功接收。由于經(jīng)過(guò)藍(lán)牙無(wú)線模塊傳輸給上位機(jī)的信息是同串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的，所以在上位機(jī)中要設(shè)置接收串口號(hào)，波特率，校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位和停止位。點(diǎn)擊開(kāi)始接收系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)每５秒會(huì)接收一次信息。如果需要進(jìn)行手動(dòng)采集可以直接點(diǎn)擊手動(dòng)采集進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)之間的切換。采集到的信息會(huì)顯示在右側(cè)框中，格式分別是時(shí)間，溫度，濕度。如果需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存方便以后的分析整理可以點(diǎn)擊保存數(shù)據(jù)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)保存為ＴＸＴ格式的文件。總結(jié)本文主要是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于藍(lán)牙的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)。通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線通信方式，把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)采集系統(tǒng)中，采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的接收處理、信息提取、保存?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中的通訊特點(diǎn)，文中的通訊方式采用了藍(lán)牙無(wú)線通訊與串口通訊相結(jié)合的方式。分別對(duì)藍(lán)牙通信的建立和實(shí)現(xiàn)、串口通信實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)采用了Ｃ＃語(yǔ)言進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的初始化，建立藍(lán)牙通訊，數(shù)據(jù)接收等進(jìn)程管理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)可靠性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以滿足不同情況下的數(shù)據(jù)采集和通訊要求。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于藍(lán)牙的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。如果您有藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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