蓝牙通信技术的模型解析与开发

维普资讯 http://www.cqvip.com 设计方案／／　、　＼　国园园圃团圆　蓝牙通信技术的模型解析与开发　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｍｏｄｅｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　华东师范大学电子系张凌姚萌　摘要：本Ｋｇ￣Ｅｒｉｃｓｓｏｎ蓝牙开发包ＥＢＤＫ的特点，从多个方面解析蓝牙模块与计算机系统的通信过程，并介　绍软件缟程中的接口设置。　关键词：蓝牙技术；无线通信；解析　前言　蓝牙技术是基于ｗＰＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ａｒｅａ　蓝牙系统模块分析　蓝牙协议体系结构框架如图ｌ所示。　Ｎｅｔｗｏｒｋ）的无线网络连接技术，是以短程无线电收发技　从软件和硬件来划分，蓝牙协议体系结构可分为底　术为固定与移动设备通信环境建立了一个短程无线电的　层硬件模块，中间协议层（软件模块）和高端应用层三大　特别连接。它建立一个通用的无线电空中接口以及控制　部分。链路管理层（ＬＭ），基带层（ＢＢ）和射频层（ＲＦ）属　软件的公开标准，使无线通信技术和计算机技术紧密结　于蓝牙的硬件模块。　合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相　中间协议层包括逻辑链路控制和适配协议（１．２ＣＡＰ），　互连接的情况下在近距离范围内具有互用、互操作的性　服务发现协议（ＳＤＰ），串口仿真协议（ＲＦＣＯＭＭ）￣Ｎ电话　能，代替固定与移动通讯设备之间的电缆。利用Ｅｒｉｃｓｓｏｎ　通信协议（ＴＣＳ）。蓝牙协议栈的最上部是高端应用层，它　蓝牙开发包ＥＢＤＫ（Ｅｒｉｃｓｓｏｎ　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｋｉｔ），　对应干各种应用模型的ｐｒｏｆｉｌｅ，是ｐｒｏｆｉｌｅ的一部分。　可以快速开发出建立在蓝牙通信技术之上的应用，加速　产品开发的进度。　主控制器接口ＨＣＩ（Ｈｏｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）是蓝牙　协议中软硬件之间的接口。它提供一个调用下层基带，链　维普资讯 http://www.cqvip.com 、＼　、、　、、～，　方案　，　，　／　一　　Ｉ路控制层，状态和控　制寄存器等统一的命　ｌ指令／程序ｌ　ｒｒ　：　图形用户界面　（ｗｉｎｄｏｗｓ）　令接口。ＨＣＩ协议以　上的协议软件实体运　Ｉ　指令／数据包处理　行在主机上，而ＨＣＩ　以下的功能由蓝牙设　一　戽　ｗｉｎｄｏｗｓ控制事件　：　备来完成，１　ｒ　；　１一　Ｉ　两者之间　ＩＲｓ２３２八Ｊｓ．ＢＤＬ　Ｌｌ　Ｉ　ｌ　＼　。ｉ　接收到的数据片断　通过传输层进行交　＼ｌ发送数据包Ｊ／　互。ＨＣＩ提供对基带　控制器和链路管理器　的命令接口，以及对　硬件状态和控制注册　ｓ　２　ＩＥＢＤＫ开发板　图３主ＰＣ软件与ＥＢＤＫ连接方式　ｌ　■计箕机硬件　图４主机软件功能机制　Ｉ　成员的访问。该接口还提供对蓝牙基带的统一访问模式。　界面的更新或发送数据包的相应处理。　通信过程　ＥＢＤＫ硬件结构　蓝牙硬件的射频模拟部分，包括射频发射器和射频接收　以ＥＢＤＫ中的Ｄｅｍｏ程序为例，其通信过程流程如　ＥＢＤＫ主机软件结构为分层模块化形式，每一层都　ＥＢＤＫ上的硬件分布结构如图２所示。Ｒａｄｉｏ模块是　图５。　器，以跳频技术实现频率扩展，进行ＩＳＭ频段频率信号的　进行了封装，其他层只有通过接１：３才能访问。　发送和接收。基带模块则对物理信道进行管理，链路控制　模块进行通信链路的建立、鉴权。　如果用户应用程序发送了一序列数据，数据在到达　ＲＳ一２３２之前，首先会进行包的组装，生成通信协议格式　的数据包，在发送数据包之前还必须检测指令完成状态　软件功能分析　机。指令完成状态机指示从发送前一条指令之后系统是　软件分为两部分：运行在主Ｐｃ上的主机软件和在蓝　否仍在等待指令完成事件。如果状态是空闲（ＩＤＬＬ）￣发　牙基带设备上运行的ＲＯＭ程序。ＥＢＤＫ主机软件在　送数据包，　如果状态是等待指令完成　ｗｉｎ９８、ＮＴ　Ｐｃ上运行，通过ＲＳ一２３２或ＵＳＢ连接￣ＩＪＥＢＤＫ。（ＷＡＩＴＩＮＧ—ＦＯＲ—ＣＭＤ—ＣＯＭＦ）用户程序则被通知稍候　结构示意图如图３所示。　主机软件功能机制　再试。　在接收方向上，执行的操作与之相反。接收来的数　主机软件有两个主线程，一个执行主应用程序和传　据首先经过包组装器，组装成标准的数据包格式，然后解　输数据包，另一个处理接收界面信息，如图４所示。　开包，抽取包中的数据，进行指令解码，获得数据中包含　１￣４ｑｂ左边的圆圈代表主应用程序线程，右边的圆圈　的指令。在指令被发送到指令处理器之前，仍然要检测指　代表接收器线程。接收器线程采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ定义的通信　令完成事件，以确定前一条指令是否已经被处理。之后，　事件，一旦接收到一个通信事件（通常是接收缓冲区有一　才被指令处理器处理，处理的结果反馈到应用程序进行　序列字符），就会产生一个ｗｉｎｄｏｗｓ消息，同时将接收到　界面的修改或通信状态的改变处理。　的字符序列送到包组装器进行数据包的组装。主应用程　序处理ｗｉｎｄｏｗｓ消息队列发现有输入字符的消息后，就　进行数据包的组装，或者接收到用户界面的变化，对　ｗｉｎｄｏｗｓ的控制或输入信息转换成的数据流进行处理，进　行数据包的整合，因为通常收到的数据不是一个完整的　数据包。主程序判别出数据包的类型，然后进行图形用户　指令通信示例　以一个简单的示例来说明数据流动的全过程。　从ＥＢＤＫ的通信界面发送一条指令：　ｃｍｄ　ｃｃｌｋ　０ｘ２３４５　并按回车，将产生一个Ｗｉｎｄｏｗｓ事件调用字符串分　ｌ—　＿４６・２００２．１　０．Ｂ・量子座品ｔ尿ｗｗｗ，ｅｄｗ．ｃｏｒｎ．ｃｎ　维普资讯 http://www.cqvip.com 设计方案／／　～　＼　析器对以空格分界的字符串进行标记和处理，生成一条　消息字符序列。这个字符序列是对应指令的ＨＣＩ位字符　流。这个字符序列被封装到数据包中，经过通信过程中的　一系列过程发送给ＲＳ一２３２ＤＬＬ，ＲＳ一２３２ＤＬＬ再立即将它　放到ＣＯＭＭ口上，携带ＨＣＩ指令的电信号从ＰＣ的ＣＯＭ　或ＵＳＢ　ＩＳＩ发出，沿着ＲＳ一２３２或ＵＳＢ线，到达ＥＢＤＫ的　ＣＯＭ或ＵＳＢ中，穿过ＲＳ一２３２缓冲区ｂｕｆｆｅｒ以及Ｍｏｔｈｅｒ　Ｂｏａｒｄ进入基带连接器和基带设备。基带的ＲＯＭ程序将　消息解码并执行。在这种情况下，它生成一个数据帧，在　空中通过电磁波传输。这个帧通过与Ｒａｄｉｏ　Ｍｏｄｕｌｅ的接　ＩＳＩ，以串行序列的形式从射频天线发送出去。　射频信号被附近的一个ＥＢＤＫ获取，它的射频模块　将射频调制信号转换为一个数字信号，再以串行形式送　到基带设备。基带控制和一个ＨＣＩ数据包或事件包，再　由基带设备将该包通过ＲＳ一２３２（或ＵＳＢ）线送到ＰＣ。ＰＣ　的ＣＰＵ收到一个中断指示收到一些字节数据，这些数据　被送到缓冲器中，然后被ＲＳ一２３２包组装器（Ｐａｃｋｅｔ　Ｂｕｉｌｄｅｒ）　ＯｎＷＭＣＲＸＤ＿图５通信流程　＿＿ＤＡＴＡ：处理接收到数据之后的动作　进行处理。应用程序收到一个消息指明有一个数据包要　处理，最后根据抽取出来的指令，调用相应的函数进行操　作。这样就完成了一个消息通信的过程。　ＰａｃｋｅｌＣｏｍｐｌｅｔｅ：包接收完毕的动作　ＩｎｖａｌｉｄＰａｃｋｅｔ：判断包是否有效　在ＶＣ＋＋中，可以利用蓝牙工程模板自动生成，因此　要以程序编程实现上述的过程，就需要在程序中设　蓝牙通信包软件的开发具有易于实现和易与其他软件捆　置上述操作中的软件接口动作机制。在ｃ＋＋中以一个通　绑的特点。　信类可以实现上述的基本操作。　一个基本的蓝牙通信对象应该具有以下的基本操作　结语　本文分析了基于ＥＢＤＫ的蓝牙通信的整个过程以及　软件实现机制，可以作为蓝牙通信的应用开发的借鉴。具　接口。　发送消息：　ＬｓｓｕｏＣｏｍｍａｎｄ：发送指令　ＴｒａｎｓｍｉｔＲｅｗＤａｔａ：发送数据　接收消息：　备了Ｅｒｉｃｓｓｏｎ蓝牙开发工具包之后，由于蓝牙软件包具有　捆绑性与易实现性，可以在此基础上直接进行应用的开　发，也可以从蓝牙通信的软件实现机制上理出应用的实　现思路。一　ＣｏｍｍａｎｄＣｏｍｐｌｅｔｅＳｕｃｃｅｓｓ：指令成功完成　ＣｏｍｍａｎｄＰｅｎｄｉｎｇ：指令延迟　ＣｏｔＲｘＰａｃｋｅｔ：收到数据包　ＲｅａｄｙＦｏｒＤａｔａ：准备接收数据　．一＝＝ｊｉ日度流动性。看来，提高日本研究人员流动性的具　体措施必不可少。　ＤｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＯｃｃｕｒｒｅｄ：发生连接中断　ＧｏｔＢＴＡｄｄｒｅｓｓ：获得蓝牙通信地址　近年来，日本在科技政策中强调了“富于创造性的　科学技术的振兴”、“基础研究的振兴”，作为其实现的手　而在实际通信操作中，要分为通信客户端和通信服　段，正在推进人才培养、基础研究的强化和杰出研究中心　务器端。因此，在基本的通信对象的基础上要派生出　的培植。但尽快缩小日美突破性研究方面的差距，仍是日　Ｃｌｉｅｎｔ和Ｓｅ￣ｅｒ对象，分别就具体的操作进行处理。　另外需要一个包组装器专门处理数据包：　本的重要课题。此事在近十多年来一直在讨沦，但始　是在开始施行阶段，切盼有更快的改革。■（绍莹）　２００２．１０．Ｂ雹子座品ｔ器ＷＷＷ．ｅｄｗ．ｃｏｍ．ｃｎ・４