(2) 基帶(baseband,BB)和鏈路治理(linkmanager,LM)單元。BB負(fù)責(zé)跳頻和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸;LM負(fù)責(zé)連接的建立和拆除。它們實(shí)現(xiàn)的功能包括:對(duì)SCO和ACL連接方式的支持;差錯(cuò)控制,可以采用多種檢糾錯(cuò)方式,其中包括前向糾錯(cuò)編碼(FEC);物理層的認(rèn)證與加密;鏈路治理。數(shù)字語(yǔ)音處理電路包括語(yǔ)音編譯碼器和語(yǔ)音接口電路兩部分。語(yǔ)音編譯碼器采用CVSD編碼方式。CVSD(Continuous Variable Slope Delta Modulation)即連續(xù)可變斜率增量調(diào)制。它是一種自適應(yīng)增量調(diào)制技術(shù),它不重發(fā)語(yǔ)音數(shù)據(jù)包也能夠獲得高質(zhì)量傳輸?shù)囊纛l編碼。CVSD編碼擅優(yōu)點(diǎn)理丟失和被損壞的語(yǔ)音采樣,即使比特錯(cuò)誤率達(dá)到4%,CVSD編碼的語(yǔ)音還是可聽(tīng)的。語(yǔ)音接口電路包括標(biāo)準(zhǔn)音頻輸入和輸出以及必要的音頻放大部分。系統(tǒng)的接口部分設(shè)置了RS232、USB、UART、I2C接口以及電話線接口,另外主設(shè)備還有以太網(wǎng)接口和ADSL插孔。其中RS232、USB和UART與計(jì)算機(jī)、智能耳機(jī)、PDA以及智能家電設(shè)備相連,完成信息的交換。主設(shè)備中的RS232串口還用于現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置和程序的升級(jí)。嵌入式Modem是系統(tǒng)與外部通信網(wǎng)絡(luò)(Internet網(wǎng)和公共電話網(wǎng))的物理接口。嵌入式Modem采用了簡(jiǎn)單、靈活的實(shí)現(xiàn)方式,以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性和降低一般家庭用戶對(duì)Modem基本操作技能的依靠性;嵌入式Modem需要完成Modem的基本功能,負(fù)責(zé)將家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入到外部通信網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)Modem的發(fā)展現(xiàn)狀,系統(tǒng)的Modem采用了ADSL高速M(fèi)odem標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)以太網(wǎng)接口可以直接接到LAN(局域網(wǎng))中。系統(tǒng)可以經(jīng)過(guò)內(nèi)部高速數(shù)據(jù)通道和嵌入式Modem連接到DSL上,經(jīng)過(guò)ADSL Modem的信號(hào)分離器,其輸出通過(guò)接到家庭電話線(或通過(guò)ISDN接入方式)來(lái)登陸到Internet上,這樣就可以享受ISP服務(wù)商提供的各種信息和服務(wù)。輔助電路包括液晶顯示電路、鍵盤(pán)控制電路和電源治理電路。
2 軟件協(xié)議棧
系統(tǒng)的軟件(協(xié)議棧)單元是一個(gè)獨(dú)立的操作部分,不與任何操作系統(tǒng)捆綁。它符合已經(jīng)制定好的藍(lán)牙規(guī)范。系統(tǒng)的協(xié)議棧采用分層結(jié)構(gòu),分別完成數(shù)據(jù)流的過(guò)濾和傳輸、跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸、連接的建立和釋放、鏈路的控制、數(shù)據(jù)的拆裝、業(yè)務(wù)質(zhì)量、協(xié)議的復(fù)用和分用等功能。主從設(shè)備的協(xié)議棧略有不同,如圖4、圖5所示,但大致都分為3個(gè)層次:底層協(xié)議、中間協(xié)議和高層協(xié)議。
(1) 底層協(xié)議。該層包括基帶BB和鏈路治理(LM)。這部分協(xié)議已經(jīng)固化在Bluetooth模塊之中。底層協(xié)議對(duì)應(yīng)用而言是十分透明的,負(fù)責(zé)在藍(lán)牙單元之間建立物理射頻鏈路,構(gòu)成微微網(wǎng)。LM還要完成像鑒權(quán)和加密等安全方面的任務(wù),包括生成和交換加密鍵、鏈路檢查、基帶數(shù)據(jù)包大小的控制、藍(lán)牙無(wú)線設(shè)備的電源模式和時(shí)鐘周期、微微網(wǎng)內(nèi)藍(lán)牙單元的連接狀態(tài)等。
(2) 中間協(xié)議。這是系統(tǒng)中需要開(kāi)發(fā)的協(xié)議部分。包括邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)、業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議SDP(Service Discovery Protocol)、串口仿真協(xié)議RFCOMM和電話控制協(xié)議TCS(僅在主設(shè)備協(xié)議棧中)和PPP協(xié)議。邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議(L2CAP)完成基帶與高層協(xié)議間的適配,并通過(guò)協(xié)議復(fù)用、分用及重組操作為高層提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分類提取。它答應(yīng)高層協(xié)議和應(yīng)用接收或發(fā)送長(zhǎng)達(dá)64000個(gè)字節(jié)的L2CAP數(shù)據(jù)包。業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議(SDP)是極其重要的部分,是所有使用模式的基礎(chǔ)。它為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制,來(lái)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性。由SDP可查詢?cè)O(shè)備信息、業(yè)務(wù)及其特征,并在查詢之后建立2個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間的連接。SDP支持3種查詢方式:按業(yè)務(wù)類別搜尋、按業(yè)務(wù)屬性搜尋和業(yè)務(wù)瀏覽(browsing)。串口仿真協(xié)議RFCOMM也位于L2CAP之上,它通過(guò)在藍(lán)牙的基帶上仿真RS232的控制和數(shù)據(jù)信號(hào),為那些將串行線用作傳輸機(jī)制的高級(jí)業(yè)務(wù)(如對(duì)象交換OBEX協(xié)議)提供傳輸能力。該協(xié)議由藍(lán)牙非凡愛(ài)好小組BSIG基于ETSI標(biāo)準(zhǔn)TS07.10上開(kāi)發(fā)而成的。電話控制協(xié)議包括電話控制規(guī)范二進(jìn)制(TCS BIN)協(xié)議和一套電話控制命令(ATcommands)。其中,TCS BIN定義了在藍(lán)牙設(shè)備間建立語(yǔ)音和數(shù)據(jù)呼叫所需的呼叫控制信令;ATcommands則是一套可在多使用模式下用于控制移動(dòng)電話和調(diào)制解調(diào)器的命令,它也是由BSIG在ITUT Q.931的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而成。
(3) 高層協(xié)議。設(shè)計(jì)高層協(xié)議的總原則就是盡量吸收現(xiàn)有成熟的協(xié)議。系統(tǒng)采納的協(xié)議為PPP和UDP/TCP/IP。PPP運(yùn)行與串口仿真協(xié)議RFCOMM之上,用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的連接。在主設(shè)備中, 通過(guò)建立在PPP的連接之上可以將IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到局域網(wǎng)中,或者將局域網(wǎng)來(lái)的IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給PPP客戶端。UDP/TCP/IP由IETF定義,主要用于Internet上的通信。此外,主設(shè)備中的LAN部分專門(mén)用于直接進(jìn)行局域網(wǎng)的訪問(wèn)。
結(jié)束語(yǔ)
本文給出了用Bluetooth技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型,并提供一個(gè)比較簡(jiǎn)單的演示樣機(jī),以配合項(xiàng)目整體思路的闡述和推廣,解決了嵌入式Internet和智能家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目研制的要害技術(shù)難題。 MES
參考文獻(xiàn)
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3 Riku Mettala. Bluetooth Protocol Architecture Version 1.01999
4 http://www.Buetooth.org.cn.藍(lán)牙在中國(guó)
5 http://www.Buetooth.com.The Office Bluetooth Website
利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
(1) 無(wú)線射頻(RF)單元。藍(lán)牙模塊的射頻單元功率也符合FCC關(guān)于ISM波段的要求,因此,在使用中都會(huì)碰到不可猜測(cè)的干擾源。藍(lán)牙模塊非凡設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳頻擴(kuò)譜技術(shù)以確保鏈路穩(wěn)定。在2.4GHz ISM頻帶上以偽隨機(jī)方式,按1600次/s的速率,在總計(jì)79個(gè)頻率上進(jìn)行跳轉(zhuǎn)(以2.4GHz為中心頻率,最多可以得到79個(gè)1MHz帶寬的信道),這樣可以有效地防止信號(hào)干擾和減弱。與其他工作在相同頻段的系統(tǒng)相比,藍(lán)牙跳頻更快,數(shù)據(jù)包更短,這使藍(lán)牙比其他系統(tǒng)都更穩(wěn)定。此外系統(tǒng)還采用了時(shí)分雙工(TDD)方案被用來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。FEC(前向糾錯(cuò))的使用抑制了長(zhǎng)距離鏈路的隨機(jī)噪聲。
評(píng)論