基于藍(lán)牙的無線接入點(diǎn)設(shè)計(jì)

以51單片機(jī)P89V51RD2為主控制器、ROK101008為藍(lán)牙模塊、W3100A為TCP/IP硬件協(xié)議棧、以太網(wǎng)網(wǎng)卡芯片RTL8201為網(wǎng)絡(luò)接口，介紹了一種基于藍(lán)牙的無線接入點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程。該設(shè)計(jì)支持TCP/IP協(xié)議和藍(lán)牙協(xié)議，具備藍(lán)牙設(shè)備的無線上網(wǎng)功能，通過Internet實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

　　無線接入技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)接入有線網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其典型應(yīng)用就是無線接入點(diǎn)。無線接入點(diǎn)是一個(gè)用于將無線網(wǎng)與有線網(wǎng)連接到一起，使無線客戶端和有線網(wǎng)絡(luò)之間能夠相互發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的裝置，是無線移動(dòng)終端設(shè)備接入到Internet的網(wǎng)絡(luò)接口。無線移動(dòng)終端可通過無線接入點(diǎn)訪問Internet資源。

　　基于藍(lán)牙的無線接入點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無線移動(dòng)終端接入Internet的網(wǎng)絡(luò)接口，其主要功能是通過藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)，使藍(lán)牙設(shè)備接入Internet網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)或數(shù)個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的無線上網(wǎng)功能。

　　1 藍(lán)牙接入點(diǎn)的組成

　　藍(lán)牙接入點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。它由前端和后端兩部分組成，前端部分由藍(lán)牙模塊和單片機(jī)組成，構(gòu)成藍(lán)牙收/發(fā)模塊，主要功能是通過藍(lán)牙協(xié)議，與其他藍(lán)牙設(shè)備建立無線鏈接，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備間的無線通信；后端則由單片機(jī)和TCP/IP協(xié)議棧芯片、以太網(wǎng)網(wǎng)卡芯片組成，構(gòu)成單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口模塊，主要功能是通過TCP/IP協(xié)議棧芯片、網(wǎng)卡芯片，再經(jīng)RJ45接入Internet，根據(jù)TCP/IP協(xié)議，與Internet上的服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。這樣，通過藍(lán)牙接入點(diǎn)就可實(shí)現(xiàn)從藍(lán)牙網(wǎng)接入到Internet網(wǎng)，完成藍(lán)牙協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。藍(lán)牙接入點(diǎn)為其他藍(lán)牙設(shè)備提供了無線上網(wǎng)途徑。

　　2 藍(lán)牙接入點(diǎn)的設(shè)計(jì)

　　由圖1可知，藍(lán)牙接入點(diǎn)的設(shè)計(jì)包括藍(lán)牙收/發(fā)模塊的設(shè)計(jì)和單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口模塊的設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊又包括硬件設(shè)計(jì)和軟體設(shè)計(jì)兩部分。

　　2.1 藍(lán)牙收/發(fā)模塊設(shè)計(jì)

　　2.1.1 硬件設(shè)計(jì)

　　藍(lán)牙收/發(fā)模塊主要由單片機(jī)通過異步串行通信接口與藍(lán)牙模塊連接而成。由于單片機(jī)與藍(lán)牙模塊的工作電壓不一定相同，不僅需要考慮電源變換問題，還需要考慮邏輯電平的轉(zhuǎn)換問題。若所選單片機(jī)與藍(lán)牙模塊都是+3.3 V供電，則可把單片機(jī)的UART串口與藍(lán)牙模塊的UART串口直接相連接。

　　在本設(shè)計(jì)中，所選用的單片機(jī)P89V51RD2是+5 V供電，ROK101008是+3.3 V供電，需要進(jìn)行電源變換。電源變換電路比較簡單，采用電源變換芯片AMS1117-3.3即可。至于邏輯電平轉(zhuǎn)換，可在P89V51RD2與ROK101008之間接入IDT公司的電平轉(zhuǎn)換芯片IDT74FCT164245T，其連接示意圖如圖2所示。

　　2.1.2 軟體設(shè)計(jì)

　　藍(lán)牙收/發(fā)模塊的軟體設(shè)計(jì)包括藍(lán)牙鏈接和數(shù)據(jù)的收/發(fā)兩部分。藍(lán)牙設(shè)備間的通信主要是通過單片機(jī)向藍(lán)牙模塊發(fā)送HCI指令、接收HCI事件的形式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)兩個(gè)藍(lán)牙模塊鏈接成功后，就可以按照藍(lán)牙規(guī)范規(guī)定的ACL數(shù)據(jù)包格式收/發(fā)數(shù)據(jù)。

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是藍(lán)牙終端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的鏈接，其通信流程如圖3所示。由圖可知，藍(lán)牙通信過程主要有藍(lán)牙模塊的初始化、查詢、鏈接、數(shù)據(jù)通信和鏈接斷開等幾個(gè)過程。實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以將藍(lán)牙指令以函數(shù)的形式封裝成一個(gè)HCI指令接口函數(shù)庫。編寫HCI驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，可直接從函數(shù)庫中調(diào)用HCI指令函數(shù)，對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行基本操作，如對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行復(fù)位、讀取藍(lán)牙設(shè)備的地址、初始化、查詢、建立鏈接、收發(fā)數(shù)據(jù)和斷開鏈接等。