用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙功能

下面的文字只是關(guān)于藍(lán)芽技術(shù)的調(diào)制算法方面，我認(rèn)為只需要將藍(lán)芽模塊加在單片機(jī)上就可以了，而不必通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的算法，只需要編寫使兩個(gè)模塊的接口就可以，也就是單片機(jī)發(fā)送信號(hào)時(shí)的激勵(lì)程序，接受外來(lái)信號(hào)后的處理程序。置于其余就由作為硬件設(shè)備的藍(lán)芽來(lái)自行處理。不過(guò)我并不確定，我會(huì)查查看的.

藍(lán)牙技術(shù)是用于替代電纜或連線的短距離無(wú)線通信技術(shù)。它需要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以便在空間中傳輸,它采用的調(diào)制方式是高斯頻移鍵控,以下簡(jiǎn)稱GFSK, 要了解GFSK,就要先說(shuō)說(shuō)頻移鍵控的原理,以下簡(jiǎn)稱 FSK

FSK: 簡(jiǎn)單的講，就是用不同的頻率來(lái)調(diào)制不同的碼元，比如說(shuō)二進(jìn)制，有0和1 兩種碼元，那么我就需要兩個(gè)頻率f1和f2來(lái)調(diào)制數(shù)字0和1，在接受端根據(jù)頻率f1代表數(shù)字0，頻率f2代表數(shù)字1的道理把模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)。

GFSK：就是在進(jìn)行FSK 調(diào)制之前，將原始信號(hào)通過(guò)一個(gè)高斯低通濾波器來(lái)限制信號(hào)的頻譜寬度，這樣一來(lái)可以獲得更加緊湊的頻譜，也就是過(guò)濾掉高頻的信號(hào)，但是保留了足夠的頻帶能量以便在收端成功恢復(fù)信號(hào)。高斯低通濾波器限制了帶寬，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行了整形，形成高斯脈沖信號(hào)。下面說(shuō)下加入高斯低通濾波器的好處。

假設(shè)我用-1來(lái)代表該信號(hào)頻譜覆蓋范圍里最低的頻率成分；用1來(lái)代表該信號(hào)頻譜覆蓋范圍里最高的頻率成分。一旦信號(hào)從-1跳變到1，或者從1跳變到 -1的時(shí)候，那么被調(diào)制的信號(hào)的波形變換太快了，很有可能會(huì)導(dǎo)致在原始信號(hào)的頻率范圍里出現(xiàn)新的頻率成分，那么我們的信號(hào)就已經(jīng)失真了，這是我們最不想看到的結(jié)果。而這正是FSK的一個(gè)隱憂。高斯低通濾波器使得信號(hào)變得平滑，同樣的從-1到1，因?yàn)闉V波器限制了帶寬，于是實(shí)際效果是 -1，-98，-93，--- 96，99，1那么用這些變化平滑的數(shù)字脈沖信號(hào)去調(diào)制載波，就會(huì)減少上述出現(xiàn)的多余頻率成分的現(xiàn)象。

那么為什么在藍(lán)牙技術(shù)中采用了GFSK而不是FSK？因ＦＳＫ技術(shù)對(duì)于信號(hào)的頻譜寬度沒(méi)有什么限制，頻率間的范圍可能很大，導(dǎo)致跳變實(shí)在太快，這樣就造成了失真的可能和頻譜的利用率不高（這句話是我從一英文網(wǎng)上看到的，不過(guò)現(xiàn)在還不明白），而藍(lán)牙傳輸?shù)念l譜并不大，所以采用ＧＦＳＫ技術(shù)。還有，有限的帶寬可以節(jié)省電流，那么對(duì)于手機(jī)和單片機(jī)的壽命是有好處的?！?/p>

我認(rèn)為不必深究高斯低通濾波的原理，因?yàn)樵摓V波器是一個(gè)硬件設(shè)備，作為組件是直接加在藍(lán)芽模塊之中的。如果真的要對(duì)算法進(jìn)行編程，那么我們就只需要對(duì)濾波器里出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，也就是如何用程序來(lái)表示ＦＳＫ算法。

下面我結(jié)合具體的藍(lán)芽模塊來(lái)說(shuō)下ＧＦＳＫ調(diào)制在其中的應(yīng)用

藍(lán)芽的載波選用全球公用的2．4Ｇhz

實(shí)際射頻通道為f=2402 k×1mhz，k=0，1，2，…，78　共７９個(gè)頻帶，并采用跳頻方式來(lái)擴(kuò)展頻帶，跳頻速率為1600跳/s?？傻玫?9個(gè)1mhz帶寬的信道。藍(lán)牙設(shè)備采用gfsk調(diào)制技術(shù)，通信速率為1mbit/s，實(shí)際有效速率最高可達(dá)721kbit/s，通信距離為10m，發(fā)射功率為1mw；當(dāng)發(fā)射功率為 100mw時(shí)，通信距離可達(dá)100m

對(duì)于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)前最普遍的傳輸方法是有線傳輸、紅外傳輸和藍(lán)牙傳輸。有線傳輸是較為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，需要傳輸電纜。當(dāng)設(shè)備為移動(dòng)設(shè)備或設(shè)備數(shù)目較多時(shí)這將帶來(lái)很大的不便；紅外傳輸經(jīng)常受到溫度、輻射等干擾，且無(wú)法穿過(guò)實(shí)體進(jìn)行傳輸；使用藍(lán)牙技術(shù)可以很好地摒棄這兩個(gè)缺點(diǎn)，但目前藍(lán)牙技術(shù)一般被用于高端的電子設(shè)備中。對(duì)于低端的電子設(shè)備，如何使用藍(lán)牙技術(shù)還是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于藍(lán)牙技術(shù)和單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，為嵌入式電子廠商提供一種技術(shù)參考.

1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)

該系統(tǒng)由鍵盤、單片機(jī)、LED顯示器、固化了電纜通信協(xié)議(RFCOMM)的藍(lán)牙模塊和PC機(jī)組成。

2 系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)的核心是單片機(jī)和藍(lán)牙模塊。系統(tǒng)上電后，單片機(jī)初始化自身和所有外圍接口，藍(lán)牙模塊主動(dòng)尋找其它設(shè)備并自動(dòng)建立連接，然后系統(tǒng)進(jìn)入就緒等待狀態(tài)。按照數(shù)據(jù)傳輸方向，可以把系統(tǒng)分為發(fā)送和接收兩個(gè)子系統(tǒng)。

對(duì)于發(fā)送子系統(tǒng)，單片機(jī)接收由鍵盤傳來(lái)的鍵值，按照一定的協(xié)議規(guī)則對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再顯示到顯示器上。同時(shí)，單片機(jī)調(diào)用自身的鍵值分析程序，分析用戶要輸入數(shù)據(jù)還是要發(fā)送數(shù)據(jù)。在輸入狀態(tài)下，單片機(jī)記下用戶所輸入的每一個(gè)數(shù)據(jù)并將其打包、存儲(chǔ)，直到用戶按下“發(fā)送”鍵。此時(shí)單片機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)送狀態(tài)，控制藍(lán)牙模塊將剛才存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

對(duì)于接收子系統(tǒng)，單片機(jī)按照事先約定的協(xié)議接收從藍(lán)牙模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)，直到遇到數(shù)據(jù)結(jié)束符。而后單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、解包，并將其顯示在顯示器上為了增強(qiáng)可操作性，本數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)考慮了單片機(jī)和PC機(jī)兩種情況。每一個(gè)子系統(tǒng)既可以使用單片機(jī)和藍(lán)牙模塊接口，也可以使用PC機(jī)和藍(lán)牙模塊接口。采用這樣的技術(shù)后，不僅單片機(jī)之間可以互傳數(shù)據(jù)，而且單片機(jī)還可以和PC機(jī)互傳數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)上電后，首先要初始化自身。在本系統(tǒng)中，使用了鍵盤掃描和LED顯示接口芯片8279。因此在主程序中還要對(duì)8279進(jìn)行初始化：
COM8279 = 0xd1; //總清除

COM8279 = 0x00; //8*8字符顯示，左邊輸入，編碼掃描鍵盤， 雙鍵封鎖
COM8279 = 0x50; //讀FIFO RAM命令
COM8279 = 0x90; //寫顯示RAM(數(shù)碼管選擇)

之后，可以把程序分為接收、發(fā)送和顯示三個(gè)主要部分。

3.1 接收部分

系統(tǒng)采用查詢的方法采集藍(lán)牙模塊傳送過(guò)來(lái)的串行數(shù)據(jù)。對(duì)鍵盤的按鍵值進(jìn)行設(shè)定由個(gè)人的習(xí)慣來(lái)進(jìn)行設(shè)定。以C語(yǔ)言的形式的偽代碼來(lái)表示，接收函數(shù)的偽代碼如下：

void RcvData(void){
while(DataReceivingNotDone){
ReceiveNextBit;
}
}

3.2 發(fā)送部分

鍵盤數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后，轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙模塊，再由藍(lán)牙模塊發(fā)送出去。發(fā)送函數(shù)的C語(yǔ)言形式的偽代碼為：

void SendData(void){
if( KeyValue 10 ){ //如果數(shù)據(jù)是一位數(shù)
SendOneByte(); //發(fā)送這一位
}
else{ //如果數(shù)據(jù)是兩位數(shù)
SendTwoBytes(); //分成兩位發(fā)送，先發(fā)送高位再發(fā)送低位
}
}

3.3 顯示部分

系統(tǒng)中使用的是八位LED顯示，通過(guò)控制顯示的接口芯片8279，可以控制LED顯示的內(nèi)容。顯示函數(shù)如下：

void DispLong(unsigned int dat,unsigned char addr){
COM8279 = 0x90 + addr;
DAT8279 = disp_tab[0];
COM8279 = 0x90 + addr;
while(dat){
DAT8279 = disp_tab[dat % 10];
dat /= 10;
}
}

4 結(jié)束語(yǔ)

短距離通信的發(fā)展趨勢(shì)是無(wú)線通信。藍(lán)牙技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用得比較普遍，但是這種應(yīng)用往往局限于高端的電子產(chǎn)品中。本文的設(shè)計(jì)采用低成本的單片機(jī)來(lái)和藍(lán)牙模塊進(jìn)行技術(shù)集成，使得藍(lán)牙技術(shù)也可以應(yīng)用在低端電子產(chǎn)品中。如果您有需要可以與51hei.com聯(lián)系，本文所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在實(shí)際中運(yùn)行良好，可以為嵌入式電子廠商提供一種技術(shù)參考。