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藍牙技術

06-13

2023

電器網(wǎng)絡遠程控制

藍牙技術在構建電器網(wǎng)絡集中遠程控制中的應用電器網(wǎng)絡是利用數(shù)字、網(wǎng)絡、智能控制技術對現(xiàn)有普通電器進行管理和控制，使之網(wǎng)絡化、智能化，并能實現(xiàn)遠程控制和管理.普通電器實現(xiàn)網(wǎng)絡化，首先要解決電器之間的互連問題，以及該電器在網(wǎng)絡中唯一性(即精準識別)問題，同時，還應解決電器設備之間的通信問題，才能實現(xiàn)電器互聯(lián)和遠程控制。要實現(xiàn)遠程控制，必須解決設備組網(wǎng)以及利用現(xiàn)有公共網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程互控這兩大問題.就目前對在室內組網(wǎng)連結方式來看，有以下幾種組網(wǎng)形式：(1)有線組網(wǎng)方式.即利用網(wǎng)絡通訊物理線路將電器連接起來，以實現(xiàn)設備的互聯(lián)，達到組網(wǎng)的目的.這種有線連接抗網(wǎng)絡干擾性能力強，但是該網(wǎng)絡在室內組網(wǎng)過程中存在很多弊端：如室內如何布線問題，解決布線蜘蛛網(wǎng)問題，在已經(jīng)組建好的網(wǎng)絡中，又如何增加控制點，設備搬移后接入點如何移動等問題.顯而易見，有線網(wǎng)絡靈活性太差，用戶不能隨意添加設備、移動設備，不能實現(xiàn)設備的“即插即用”.同時網(wǎng)絡連接點可靠性較差，有線連接往往會有通訊連接插頭存在，較易出現(xiàn)網(wǎng)絡設備連接不正常，導致掉網(wǎng)現(xiàn)象，即“連接可靠性”存在問題。(2)紅外組網(wǎng)方式.此種組網(wǎng)靈活性強，可以實現(xiàn)“即插即用”，同時連接可靠性也較強，但是該連接方式只適用于寬廣無阻礙空間，對有實物阻擋的復雜空間不能使用，存在“空間局限性”問題。(3)微波組網(wǎng)方式.此組網(wǎng)方式具有傳送距離遠，適應于地形復雜，開闊無阻隔，能相互看到的兩點之間傳送連接；缺點：成本較高，一旦阻隔，將不能通信。(4)無線組網(wǎng)連接方式.此種連接方式，能克服有線組網(wǎng)方式不足的缺陷.對用戶來說具有的設備入網(wǎng)靈活性強，設備的聯(lián)網(wǎng)也方便可靠，不存在空間阻擋的問題，同時用戶也可以比較隨意地移動和添加設備等優(yōu)點可實現(xiàn)“即插即用”.因此無線組網(wǎng)是組建家電網(wǎng)絡過程中的首選.但就目前的無線組網(wǎng)技術來看，面臨以下幾個問題：(1)如何實現(xiàn)電器與控制中心以及公共網(wǎng)絡間的互聯(lián)互通和控制信息交換問題.(2)由于無線網(wǎng)絡重復覆蓋區(qū)域可能存在，則需解決如何準確識別哪些電器設備屬于網(wǎng)內設備，哪些電器設備屬于網(wǎng)外設備的問題.(3)如何解決網(wǎng)絡的向外延伸，實現(xiàn)遠程控制問題。而對于解決以上組網(wǎng)過程中出現(xiàn)的問題，就常規(guī)無線技術而言是比較困難，尤其是網(wǎng)內設備的識別過程，以及判定電器設備在控制過程中是否已經(jīng)完成接受了控制指令而進入了工作狀態(tài).而要解決以上的識別和判斷過程，必須采用現(xiàn)代無線通訊技術，才能實現(xiàn)控制中心與電器設備的相互通訊、識別和控制過程.而就目前無線通訊技術中，成本低廉的藍牙技術為首選。一、藍牙技術體系特點1.1藍牙技術簡介“藍牙”(Bluetooth)原是十世紀統(tǒng)一了丹麥的國王的名字，現(xiàn)取其“統(tǒng)一”的含義，是愛立信、IBM等5家公司組成的藍牙利益集團(SIG)在1998年聯(lián)合推出的一項小范圍無線網(wǎng)絡技術，藍牙推出時，就瞄準了無線局域網(wǎng)通信.藍牙是一種低成本近距離無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)拈_放式標準，它可以將各種數(shù)字系統(tǒng)設備(包括通信、計算機終端設備等)采用無線方式進行組網(wǎng).它采用2.4GHzISM頻段和調頻、跳頻技術，79個1MHz帶寬跳頻點，1600跳/S，支持64kb/s實時語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)射功率分別為1mW、2.5mW和100mW對功耗低人體危害小，傳輸有效范圍半徑為10cm～10m，如果加上某些外設增加功率可達到方圓100m的傳輸距離.使用全球統(tǒng)一的48比特的設備識別碼.數(shù)據(jù)連接方式為面向連接業(yè)務SCO和無連接業(yè)務ACL兩種方式.工作模式為PARK(休眠)、HOLD(保持)、SNIFF(呼吸)三種模式。1.2系統(tǒng)結構藍牙技術的系統(tǒng)結構分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應用.底層硬件部分包括無線跳頻(RF)、基帶(BB)和鏈路管理(LM).無線跳頻層通過2.4GHz無需授權的ISM頻段的微波，實現(xiàn)數(shù)據(jù)位流的過濾和傳輸，本層協(xié)議主要定義了藍牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件.基帶負責跳頻以及藍牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸.鏈路管理負責連接、建立和拆除鏈路并進行安全控制。1.3拓撲結構采用藍牙技術組網(wǎng)的Piconet(微微網(wǎng))結構，是由共享同一通道的多個設備組成的網(wǎng)絡.該拓撲結構把設備分為主設備和從設備，提出通訊要求的為主設備，被動進行通訊的設備稱為從設備.一個主設備最多可同時和7個從設備進行通訊，并可掛接多個保持同步但不通訊的休眠設備.運行時其所有設備本身都是平等的，無主從之分.由多個獨立、非同步的微微網(wǎng)彼此之間進行通訊，就組成了藍牙的Scatternet(分散網(wǎng))。1.4鑒權認證技術鑒權技術，是區(qū)別傳統(tǒng)射頻技術和藍牙技術的重要性能指標，對設備的鑒權與加密服務是由物理層提供.鑒權認證采用口令———應答方式，通過個人識別碼PIN、128位隨機數(shù)和設備的BD_ADDR生成并產(chǎn)生與之匹配的128位鑒權字.通過鑒權，為他們創(chuàng)建鏈接字，藍牙設備可存儲鏈接字用于以后的鑒權，避免每次鑒權輸入PIN碼.在連接過程中，鑒權認證對任何一個藍牙系統(tǒng)都是極其重要的組成部分，它允許用戶自行添加屬于自己的可信任的藍牙設備，并通過反向鑒權，使兩藍牙設備之間建立一一對應關系，在數(shù)據(jù)傳輸時，通過特有的鏈接字，建立專用的數(shù)據(jù)通道進行傳送.網(wǎng)絡中其它不同鏈接字的藍牙設備仍然處于休眠(PARK)狀態(tài)不參與數(shù)據(jù)傳輸和接受活動.如果用戶有更高級別的保密要求，可以使用有效的傳輸層和應用層安全機制，進行加密傳送.通過鑒權認證與識別機制，使得網(wǎng)絡中主設備能準確地識別到網(wǎng)內某一設備，并建立鏈接，將指令和數(shù)據(jù)準確地傳達和控制該設備，并將控制狀態(tài)信息通過鏈路返回.此技術解決了設備之間的相互識別問題。有了以上一系列優(yōu)點，使得藍牙技術能有效地克服和解決了前面所述的組網(wǎng)過程中存在的問題，為最佳組網(wǎng)選擇技術手段。二、藍牙技術在網(wǎng)絡電器中的應用通過藍牙技術規(guī)范的四種基本訪問模式可進行電氣網(wǎng)絡組建和數(shù)據(jù)交換.通過藍牙訪問應用模式(GAP)使藍牙單元之間相互發(fā)現(xiàn)建立連接；通過服務發(fā)現(xiàn)應用模式(SDAP)，發(fā)現(xiàn)協(xié)議的接口，向其他藍牙單元發(fā)出“發(fā)送”或者“接收”請求信號；通過串口應用模式(SPP)，使兩藍牙單元之間建立虛擬串行口；通過通用對象交換應用模式(GOEP)，將數(shù)據(jù)通過虛擬串口傳送到另一藍牙單元.利用藍牙技術規(guī)范，實現(xiàn)一個全新的電氣網(wǎng)絡集中遠程控制模式.真正實現(xiàn)“零布線，即插即用”。在整個網(wǎng)絡系統(tǒng)集中遠程控制結構中，網(wǎng)絡電器集中控制器為整個系統(tǒng)的核心控制的藍牙主設備，起著橋梁作用.通過集中控制器鍵盤、互聯(lián)網(wǎng)絡、電話等通信方式，接受用戶操作指令，并按照用戶對網(wǎng)內指定家電設備的工作要求，及時準確地將控制命令通過藍牙設備發(fā)送到指定被控網(wǎng)內藍牙從設備端控制其工作，并將指定電器被控端運行控制狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過被控端藍牙返回到集中控制器，將結果通過語音、WEB的方式通知用戶，實現(xiàn)網(wǎng)絡電器的集中控制和遠程管理。在網(wǎng)絡電器集中控制器中，每新添一項合法的網(wǎng)絡電器，均進行藍牙鑒權，創(chuàng)建網(wǎng)絡電器集中控制器與該電器之間的鏈接字，確認為網(wǎng)內合法設備，并存儲以便后續(xù)鑒權，用以區(qū)別臨界周邊非網(wǎng)內電器設備，實現(xiàn)精準控制.而在電器客戶端，同時也嵌入藍牙接收發(fā)送控制裝置.通過集中控制器發(fā)出的指令，經(jīng)藍牙無線網(wǎng)絡傳送到指定客戶端，并將收到的指令進行判斷和識別，按照指令要求進行控制，同時，通過電器工作狀態(tài)檢測單元，將電器受控后實時工作狀態(tài)進行檢測，并將檢測結果進行反饋，通過無線藍牙網(wǎng)絡，實時地反饋傳送到集中控制器，并通過語音或者WEB將被控電器現(xiàn)有工作狀態(tài)實時告知用戶，從而完成一次完整的實時遠程無線控制?？偨Y藍牙技術與傳統(tǒng)的無線傳輸技術相比，有著無法比擬的優(yōu)勢，該技術解決了長期以來射頻無線技術只能一對多的廣播傳輸模式，利用鑒權技術，實現(xiàn)了一對一的安全認證傳輸模式.它是一種新型的傳輸標準，基于藍牙技術的產(chǎn)品越來越多，總之，對藍牙技術的廣泛應用，將給人們的生活和工作帶來更多的方便。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牙技術在構建電器網(wǎng)絡集中遠程控制中的應用詳情。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
06-12

2023

藍牙嗅探技術方案

近年來，藍牙技術享有前所未有的聲望和發(fā)展速度，在移動設備上的覆蓋率更是驚人。事實上，藍牙已經(jīng)成為無線配件及智能設備的主要連接方式。不幸的是，最近研究表明，藍牙所采用的兩級流加密模式存在許多缺陷，用戶隱私受到潛在危脅。另一方面，則是利用藍牙傳遞信息的新型通訊軟件被用于違法犯罪活動中，嚴重影響社會和諧安定。面對藍牙技術的發(fā)展，應當積極采取應對措施，加強在藍牙嗅探方向的研究。一、藍牙嗅探技術背景1.1藍牙技術藍牙技術是一種支持短距離的無線數(shù)據(jù)交換方式。一個主設備和一個或多個從設備建立的藍牙網(wǎng)絡被稱為微微網(wǎng)（Piconet）。藍牙技術因其低功耗、低成本、靈活性強而被廣泛應用于短距離無線通信中。根據(jù)實用需求，藍牙設備的最大發(fā)射功率也被分為三個等級，而其覆蓋范圍也隨著功率而變化。目前，藍牙技術聯(lián)盟負責監(jiān)督藍牙規(guī)范的研究，管理認證項目，并維護商標權益。1.2無線電層藍牙協(xié)議棧最底層被稱為無線電層。藍牙技術采用2.4GHz工作頻段，該頻段是全世界公開通用的無線頻段（ISMBand），無需付費和申請，保證了藍牙可以獲得更大的使用范圍。藍牙使用跳頻技術，并以1600跳/s的速率進行跳頻，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將會分割成多個數(shù)據(jù)包，通過指定的79個藍牙信道分別傳輸數(shù)據(jù)包，每個信道占1MHz，藍牙的實際使用波段為2400MHz～2483.5MHz（包括防護頻帶）。這種方法導致了選擇性攔截的困難，因為攻擊者往往需要知道連續(xù)的跳頻序列。1.3基帶層基帶層負責管理物理連接，確保由藍牙設備組成的微微網(wǎng)內各單元之間由射頻構成的物理連接。每個藍牙設備都有一個唯一的48位藍牙設備地址（BD_ADDR），分為3個部分，包括24位的低端地址部分（LAP）、8位的高端地址部分（UAP）和16位的非有效地址部分（NAP）。該地址可以說是藍牙技術的運算核心，負責幾乎所有藍牙正常工作的控制參數(shù)，如密鑰、跳頻序列都是由此地址計算得到的。1.4數(shù)據(jù)包結構所有的藍牙數(shù)據(jù)包都按統(tǒng)一的結構進行封裝，由訪問碼、報頭和有效載荷組成。一個有效的數(shù)據(jù)包必須包含訪問碼，訪問碼用于數(shù)據(jù)同步和DC偏移補償。一個最簡單的藍牙數(shù)據(jù)包，如用于尋呼、查詢和相應過程的ID包，可以僅包含一個68bit的訪問碼。藍牙通信過程中有一個非常重要的包——跳頻同步（FHS）包，它包含藍牙設備的BD_ADDR和時鐘信息。1.5連接的建立為進行藍牙數(shù)據(jù)傳輸，必須先建立連接。首先，主設備會廣播發(fā)送ID包作為查詢。此時所使用的是79個藍牙信道中的32個廣播信道。從設備收到這個包后，會發(fā)送一個FHS包，其中包含了從設備的BD_ADDR和時鐘信息。收到FHS包的主設備進入尋呼狀態(tài)，并按照從設備的跳頻序列計算出特定的應答時間，發(fā)送ID包。從設備會固定間隔地掃描外部尋呼，在收到主設備的應答ID包后，響應該應答，發(fā)送ID包。主設備收到從設備ID包后，發(fā)送FHS包確定連接的跳頻序列。最后，主從設備分別發(fā)送ID包和FHS包進行驗證，建立連接。在微微網(wǎng)中，所有設備共享主設備的時鐘，以312.5μs為一個時鐘周期，兩個周期構成625μs一個時間槽。通常情況下，主設備都會從雙數(shù)槽傳輸數(shù)據(jù)，從設備從單數(shù)槽傳輸數(shù)據(jù)。二、藍牙嗅探方案2.1藍牙嗅探的難點藍牙嗅探的第一個障礙就是截獲藍牙跳頻序列。想要獲得一個完整的藍牙數(shù)據(jù)傳輸需要監(jiān)聽所有的79個藍牙信道，必須攔截和過濾獲得完整的數(shù)據(jù)包，這就要求必須知道正確的藍牙跳頻序列。獲得藍牙跳頻序列的方法有兩個，一種是依靠強大的軟硬件設備，另一種方法需要等待設備重新建立連接，并從建立連接的數(shù)據(jù)包中獲得跳頻序列。另一個問題是常見藍牙硬件基于數(shù)據(jù)包的訪問碼自動進行過濾。由于過濾行為發(fā)生在硬件層面，無法通過上層軟件的設計來解決，必須依靠相應的硬件設備才能解決該問題。2.2藍牙抓包工具WiresharkWireshark作為一款常用的抓包工具而被廣泛使用。而1.12以上及版本的Wireshark中增添了藍牙協(xié)議標準，意味著可以通過Wireshark對捕獲的藍牙數(shù)據(jù)包進行分析，為嗅探工作提供了很大的便利。同時，Wireshark也提供了監(jiān)聽本機藍牙接口的功能，能夠監(jiān)聽與本機相連的藍牙設備。圖1為用Wireshark抓取的藍牙數(shù)據(jù)包信息。圖1中展示的是計算機與藍牙耳機建立連接過程中的部分數(shù)據(jù)包。編號27為計算機作為主設備廣播發(fā)射的一個數(shù)據(jù)包，查詢附近的藍牙設備。編號28至編號31都是藍牙耳機對計算機的查詢響應，除編號28外的三個數(shù)據(jù)包中都含有耳機的BD_ADDR。自此，計算機與藍牙耳機通過互相發(fā)送數(shù)據(jù)包，逐步建立藍牙連接。2.3藍牙無線開發(fā)平臺UbertoothUbertoothOne是由Ubertooth項目組設計提供的一款用于藍牙研究的硬件。Ubertooth是一個開放源代碼的2.4GHz無線開發(fā)平臺，適用于藍牙監(jiān)測。UbertoothOne同樣通過USB接口與計算機相連。利用SpecanUI工具能夠直觀地觀測到實時的藍牙頻譜信息，如圖2所示。在圖2的觀測中存在一個與手機相連的藍牙耳機?？梢园l(fā)現(xiàn)，活躍的無線信號主要集中在2403Hz到2446Hz之間，意味著該手機與藍牙的數(shù)據(jù)傳輸主要集中在這些信道上。另外，2402Hz、2426Hz、2480Hz為固定的廣播信道，用于對未連接設備間發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，連接建立和發(fā)現(xiàn)遠程設備。這3個信道在頻譜上也有明顯的特點。UbertoothOne也能支持選擇要監(jiān)聽的信道，或是捕獲藍牙數(shù)據(jù)包等功能。捕獲的藍牙數(shù)據(jù)包可以通過Wireshark等軟件進行分析。通過UbertoothOne發(fā)送藍牙數(shù)據(jù)包目前為止還是不可能的，意味著不能使用UbertoothOne實現(xiàn)藍牙數(shù)據(jù)包的注入操作。結論藍牙嗅探方案的實現(xiàn)，目前還存在不少的難點。另一方面來看，過高的門檻也杜絕了大量不法分子利用藍牙盜取公民信息的企圖。但是，諸如FireChat之類的，通過藍牙進行通信的軟件常常被應用在違法犯罪活動中，已經(jīng)嚴重危害了公共安全。深入研究藍牙技術，積極研究藍牙嗅探方案，不但能解決當前問題，更為將來的藍牙安全問題做好應對準備。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牙嗅探方案技術。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
06-11

2023

環(huán)境數(shù)據(jù)檢測小車

基于Arduino的環(huán)境數(shù)據(jù)檢測藍牙控制小車設計隨著科學的發(fā)展，社會生產(chǎn)力水平的不斷提高，環(huán)境監(jiān)測的內容也由工業(yè)污染源的監(jiān)測，逐步發(fā)展到對大環(huán)境的監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測越來越受到人們的重視，但新技術、新方法的加入仍然處在研究發(fā)展階段，主要還是采用人工及半自動方法采集環(huán)境因子，效率低，精度差。建立一種快速、簡便、精確的環(huán)境檢測方法有利于實現(xiàn)環(huán)境的監(jiān)管控制。Arduino是一個開源的單片機電子設計平臺，其硬件開發(fā)板上有許多為傳感器模塊設計好的接口，只需插上封裝好的相應模塊，它就可以讀取傳感器從外界獲取的信號，并在程序的指揮下做出相應的反饋，提高了程序的效率。論文提出了一種基于Arduino的環(huán)境數(shù)據(jù)檢測藍牙控制小車設計，通過手機藍牙控制小車的左右及前進、后退運動，將車上傳感器采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳送，并在濃度值超過閾值時觸發(fā)報警裝置。一、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測小車系統(tǒng)設計系統(tǒng)利用Arduino單片機為核心控制板，通過手機藍牙同時完成小車狀態(tài)的控制和環(huán)境數(shù)據(jù)的收發(fā)及顯示，系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。圖中，電源部分由鋰電池組和線性直流穩(wěn)壓電源組成，為小車系統(tǒng)的驅動電機提供穩(wěn)定的驅動電流；車體部分采用了一般的四輪車體結構，其中，前面兩個車輪分別裝有直流電機，以便控制小車的左右方向轉動、前進、后退以及停止運動；溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器與Arduino主控相連，用于環(huán)境數(shù)據(jù)的采集。藍牙模塊實現(xiàn)小車與手機的通信，使小車能夠接收手機所發(fā)送的指令并將采集的數(shù)據(jù)傳回手機，并可通過手機控制小車的運動。二、藍牙智能小車硬件設計硬件部分主要有Arduino開發(fā)板、HC-05藍牙模塊、DHT11溫濕度傳感器、MQ-2煙霧氣敏傳感器模塊以及L298N電機驅動模塊、直流減速電機等。其中，Arduino開發(fā)板為小車系統(tǒng)的控制中心，藍牙模塊為手機與小車的通信模塊。電機驅動模塊驅動直流減速電機的正轉與反轉控制和改變小車的運動狀態(tài)，DHT11溫濕度傳感器與MQ-2煙霧氣敏傳感器為環(huán)境數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊進行溫濕度與煙霧或可燃氣體濃度的檢測。本設計將Arduino控制板的0號管腳（RX）、1號管腳（TX）分別與藍牙模塊的TX、RX腳相連；L298N電機驅動模塊的IN1、IN2、IN3、IN4接口與具有脈沖寬度調制的6、9、10、11號管腳相連；溫濕度模塊與數(shù)字5號管腳相連；煙霧氣敏傳感器需要與模擬串口相連，因此將之與A0口連接，與之功能相關聯(lián)的蜂鳴器接2號管腳。Arduino開發(fā)板管腳分配完成后，將L298N電機驅動模塊的OUT1、OUT2輸出口與左側直流減速電機相連，另一側以同樣方式與右側的直流減速電機相連，硬件連接的具體串口設置如圖2所示。2.1Arduino主控制器單元Arduino控制器主要包含單片機、數(shù)字串口、模擬串口、晶振和5V穩(wěn)壓器等部件（如圖3所示）。開發(fā)板通過USB數(shù)據(jù)接口與計算機連接進行程序的編譯與導入工作，在IDE中編寫程序代碼后，將程序通過USB接口上傳到Arduino開發(fā)板，開發(fā)板上的單片機進行程序的執(zhí)行與數(shù)據(jù)的處理。本設計的ArduinoUNO開發(fā)板的3，5，6，9，10和11號管腳具有脈沖寬度調制（PWM）功能，能夠提供舵機、電機驅動模塊等部件調速的功能。2.2數(shù)據(jù)采集單元環(huán)境數(shù)據(jù)采集功能主要依靠數(shù)字溫濕度傳感器和MQ-2煙霧氣敏傳感器實現(xiàn)溫濕度與煙霧或可燃氣體濃度的檢測。（1）DHT11溫濕度傳感器：DHT11數(shù)字溫濕度傳感器主要包含采集技術和傳感技術，該傳感器包括濕式電阻和NTC電阻，其內部原理圖如圖4所示。濕式電阻是將一層膜覆蓋在基片上，該膜由感濕材料制成。當感濕膜接觸到空氣中的水蒸氣時，元件的電阻值會隨著吸濕與脫濕過程中氫離子濃度的變化而變化，內置的轉換電路將最終的電壓變化計算后與濕度的變化相對應，這樣便可以測量環(huán)境中的濕度。NTC電阻即負溫度系數(shù)電阻表示當環(huán)境溫度升高時電阻值下降，電壓輸出也會隨之變高，轉換電路再根據(jù)相應變化使電壓值與環(huán)境的溫度相對應。（2）MQ-2煙霧氣敏傳感器：氣敏電阻是MQ-2煙霧氣敏傳感器測量可燃氣體濃度的核心元件，它將檢測到的可燃性氣體的濃度轉換為電壓上傳給單片機。氣敏電阻具有P型半導體和N型半導體兩種。當它處于正常情況下時，N型半導體的氣敏電阻處于陰離子缺位的狀態(tài)，當氣敏電阻與可燃性氣體分子接觸時，電子將會從可燃性的氣體分子向N型半導體移動，半導體的電阻值也將會減小，從而改變電路的電壓值。對于P型半導體的氣敏電阻是陽離子缺位，半導體的電阻會增加。由于溫度對半導體的電導率的影響較大，所以在使用時MQ-2煙霧氣敏傳感器測量可燃性氣體濃度時需要將其加熱。2.3通信單元手機與檢測小車通過藍牙模塊進行通信，將檢測得到的環(huán)境數(shù)據(jù)通過藍牙模塊發(fā)送回手機藍牙串口助手APP，實現(xiàn)手機對環(huán)境參數(shù)實時監(jiān)測和小車的前進、后退及方向控制。HC-05藍牙模塊與手機藍牙進行配對實現(xiàn)通信功能，HC-05藍牙模塊有六個引腳：VCC、GND、TXD、RXD、KEY、LED，當藍牙模塊處于不同的通信狀態(tài)時，模塊上的指示燈會呈現(xiàn)不同的閃爍狀態(tài)，便于用戶判斷藍牙模塊是否正常工作。若將KEY接高電平之后或同時給藍牙模塊上電，指示燈將會以每秒一次的頻率慢閃，模塊進入AT狀態(tài)不可進行配對任務；KEY懸空或接地時指示燈的狀態(tài)以每秒二次的頻率快閃，當藍牙模塊配對成功之后，指示燈將會變成雙閃狀態(tài)，每兩秒閃爍一次。在可配對狀態(tài)下將KEY接高電平，模塊又將退出可匹配狀態(tài)進入AT狀態(tài)，但此時指示燈的閃爍頻率與可匹配狀態(tài)下指示燈的狀態(tài)一致。2.4藍牙智能小車運動單元小車的運動功能主要依靠L298N電機驅動模塊以及DC3V-6V直流減速電機實現(xiàn)。L298N（如圖5）內置的兩組H橋用來維持電機兩端電壓始終處于在高低電平之間。該模塊除了將12V電源轉換成5V供電給開發(fā)板外還可以驅動和控制兩路電機，當使能端ENA、ENB均為高電平時，通過組合不同的IN1、IN2狀態(tài)控制直流減速電機的不同運動狀態(tài)。在對直流電機進行脈沖寬度調制以用來調節(jié)電機速度之前，需要先確定IN1和IN2口與直流電機的連接，確定電機的轉動方向。在確定直流電機的轉動方向后，再通過程序確定單片機的引腳與左右電機的對應關系，當需要調節(jié)直流減速電機速度的時候再輸出PWM脈沖進行調速。當IN1和IN2接口均為0狀態(tài)或均為1狀態(tài)時，兩個輸出接口所控制的對應直流電機制動。三、藍牙環(huán)境數(shù)據(jù)檢測小車軟件設計軟件部分采用模塊化設計，主要分為主程序、數(shù)據(jù)采集程序、藍牙通信程序、小車運動控制程序，程序設計流程圖如圖7所示，當某一功能的程序設計好就導入至Arduino開發(fā)板，導入后看功能是否正常實現(xiàn)，若能正常實現(xiàn)就再設計下一功能程序。若功能不能正常實現(xiàn)，則重新調試該部分程序，當四部分功能程序均完成后，再對四部分功能的程序進行組合拼接，不斷導入程序并調試，當所有功能均實現(xiàn)后，則程序設計完成。手機與檢測小車通過藍牙模塊進行通信，發(fā)送不同指令實現(xiàn)對小車的控制，實現(xiàn)手機對小車的前進、后退及方向控制，并將檢測得到的環(huán)境數(shù)據(jù)通過藍牙模塊發(fā)送回手機藍牙串口助手APP，當環(huán)境數(shù)據(jù)超過閾值時進行報警?？偨Y本設計完成了用于環(huán)境數(shù)據(jù)采集藍牙控制小車的系統(tǒng)設計，通過手機藍牙與數(shù)據(jù)采集小車通信，無線遙控小車的運動狀態(tài)，藍牙控制范圍在10m內，并將各傳感器采集的數(shù)據(jù)通過藍牙模塊傳送回手機藍牙串口助手APP，并且實現(xiàn)了根據(jù)煙霧濃度進行報警的功能。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Arduino的環(huán)境數(shù)據(jù)檢測藍牙控制小車設計詳情。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
06-10

2023

藍牙基帶協(xié)議原理

藍牙技術主要原理綜述人們使用的電子設備越來越多，隨著電子設備間信息交換的增多，電纜的連接纏繞也變得非常雜亂。為了省去電纜，簡化設備間的連接，需要設計一種技術除去“最后”的連接。1994年，瑞典愛立信公司移動通信部在一項被稱為“多通信鏈路(Multi-Communicator Link)”MC Link的課題研究中，工程師們發(fā)現(xiàn)了不經(jīng)許可就可以使用的低頻無線波段，研制了一種小的無線收發(fā)器芯片，使用無線電射頻技術實現(xiàn)了移動電話與周圍器件之間低成本、低功耗的無線互連，他們將這種互連的技術規(guī)范命名為藍牙（Bluetooth）。一、藍牙的概念藍牙（Bluetooth）技術，實際上是一種短距離無線通信技術。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化這些設備與Internet的通信，使這些現(xiàn)代通信設備與因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效。藍牙技術具有以下明顯的技術特性：能同時傳送語音和數(shù)據(jù)；使用全球通用的頻段；低成本、低功耗和低輻射；能應用于各種電子設備；具有網(wǎng)絡特性等。二、藍牙設備結構原理是把一塊小且功耗低的無線電收發(fā)芯片嵌入到傳統(tǒng)電子設備中。藍牙芯片包括無線電收發(fā)器和鏈路控制器(LC)。無線收發(fā)器是藍牙設備的核心，使用的無線電頻段在ISM2.4GHZ到2.48GHZ之間?？刂七B接包括兩部分：軟件連接——鏈路管理器(LM)和硬件——鏈路控制器(LC)。LM執(zhí)行鏈路設置、監(jiān)權、配置；負責連接、建立和拆除鏈路并進行安全控制。LC實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接受。邏輯LC和適應協(xié)議具有完成數(shù)據(jù)拆裝、控制服務質量和復用協(xié)議的功能，該層協(xié)議是其它各層協(xié)議實現(xiàn)的基礎。圖1顯示了無線收發(fā)器的主要操作和功能。藍牙鏈路控制器執(zhí)行基帶通信協(xié)議和相關的處理過程。圖1也概括了基帶的主要功能，負責跳頻以及藍牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸。三、藍牙基帶層協(xié)議體系1、藍牙跳頻技術跳頻技術是物理信道內的每個時隙上所發(fā)送的數(shù)據(jù)，不斷地從一個頻道跳到另一個頻道。主設備與從設備會根據(jù)彼此間相同的跳頻序列，從當前頻道跳到下一個頻道。跳頻序列決定于主設備內48位的BD_ADDR（藍牙設備地址）地址。2、藍牙設備地址藍牙設備內有一個惟一的48位BD_ADDR(Bluetooth Device Address藍牙設備地址)地址。這個地址可以說是藍牙技術的運算核心，幾乎所有負責藍牙系統(tǒng)正常工作的控制參數(shù)，如跳頻序列、頻道訪問碼、加密密鑰都由此地址求得。設備涉及的地址尚有，AM_ADDR(Active Member Address)活動成員地址，PM_ADDR(Parked Member Address)守候成員地址，AR_ADDR(Access Request Address)訪問請求地址。3、藍牙數(shù)據(jù)傳輸類型藍牙技術可同時發(fā)送語音和數(shù)據(jù)，因為藍牙技術支持電路交換和包交換兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。在藍牙技術標準中電路交換的傳輸稱為SCO鏈路、包交換的傳輸稱為ACL鏈路。SCO鏈路面向連接的同步傳輸（Synchronous Connection-Oriented,SCO）鏈路屬于電路交換的同步傳輸類型。電路交換是指，當主設備與從設備一旦建立連接后，不管有無數(shù)據(jù)發(fā)送，系統(tǒng)都會給主設備與從設備預留固定間隔的時隙，其他從設備則不能利用此連接上的時隙來發(fā)送數(shù)據(jù)。SCO屬于點對點的對稱連接，即連接建立在一個主設備和一個從設備之間。SCO比較適合語音的傳輸。ACL鏈路無連接的異步傳輸（Asychronous Connection-Less,ACL）鏈路屬于包交換的異步傳輸類型。包交換是將高層的數(shù)據(jù)切割成一段段包進行交換。ACL鏈路可以占用任意時隙來傳輸數(shù)據(jù)，但它只能在SCO鏈路不使用的時隙上傳輸。ACL鏈路適合傳輸突發(fā)性的數(shù)據(jù)信息，其主設備可以同時和多個從設備建立ACL鏈路，屬于點對多點的非對稱連接。4、藍牙微微網(wǎng)和散射網(wǎng)兩個藍牙設備建立連接后，形成了微微網(wǎng)的個人區(qū)域。每個微微網(wǎng)有且只有一個主設備，同時有一個或多個從設備，它們可以互相轉換角色。每個微微網(wǎng)只能有7個活躍的從設備，因為在Active狀態(tài)下，主設備分配給每個連接的從設備一個活動的成員地址AM_ADDR，主設備通過這個地址來辨別微微網(wǎng)中不同的從設備。AM_ADDR由3bits組成，所以在一個微微網(wǎng)中最多只能有8個設備。換言之，最多有7個從設備處于活動態(tài)。每個微微網(wǎng)最多有255個休眠的從設備。因為從Active狀態(tài)進入Park狀態(tài)的藍牙設備將得到一個PM_ADDR地址，PM_ADDR由8bits組成，所以最多可容納256個Park狀態(tài)的藍牙設備。微微網(wǎng)包含一個共享的信道，其成員通過這個信道進行通信。這個信道由一個明確的跳頻序列組成，微微網(wǎng)的成員以同步的方式跟蹤跳頻序列，跳頻序列由主設備來控制。圖2就是一個微網(wǎng)的設備連接圖。為了連接8個以上的活躍的設備，必須建立多個微網(wǎng)，然后連接每個微網(wǎng)的主設備，這個聯(lián)合結構就是散射網(wǎng)。散射網(wǎng)在空間和時間上交疊。一個微網(wǎng)中的從設備可以是多個微網(wǎng)的從設備，也可以是另一個微網(wǎng)的主設備，這樣就使微網(wǎng)之間通信成為可能。因為只有79個頻點，所以一個散射網(wǎng)最多只有10個微網(wǎng)。圖３是三個微網(wǎng)構成的一個散射網(wǎng)的示意圖。5、藍牙設備的工作狀態(tài)藍牙設備在不同的場合下，有不同的工作狀態(tài)。工作狀態(tài)主要有兩種：連接狀態(tài)（Connection State）和等待狀態(tài)（Standby State）。當與其他設備互相連接時，稱為連接狀態(tài)，此時主設備和從設備使用相同的通道訪問碼與相同的跳頻序列，能夠互相通信。當不與其他的設備互相作用時，稱等待狀態(tài)，此時設備以內定的系統(tǒng)時序CLKN運行，消耗的功率非常低。當設備從等待狀態(tài)進入連接狀態(tài)前，設備需要進行一連串的信號查詢與呼叫程序。進行查詢和呼叫的狀態(tài)稱為中間狀態(tài)。圖4顯示了三個狀態(tài)間的切換。（1）藍牙設備連接狀態(tài)：為了節(jié)省功率消耗以及減少對其他用戶的干擾，從設備長時間不傳輸數(shù)據(jù)，當希望與主從網(wǎng)絡中的主設備連接時，從設備可以選擇進入不同狀態(tài)的連接狀態(tài)?；顒樱ˋctive）狀態(tài)下，從設備基本上一直在監(jiān)聽來自主控設備的發(fā)射信號。Active狀態(tài)下從設備具有AM_ADDR地址以及與主從網(wǎng)絡相同的跳頻序列。由于Active狀態(tài)一直在接收分組，并隨時準備發(fā)送分組，因此這個狀態(tài)能夠提供最快的響應。但是消耗的功率也是最多。呼吸（Sniff）狀態(tài)下從設備是周期地被激活。主控設備以一定的時間間隔定期地給從設備發(fā)送分組，從設備只需要在這些時間間隔內接收主設備送來的信號，但是從設備仍然保有AM_ADDR及與主從網(wǎng)絡相同的跳頻序列。與Active相比，Sniff模式消耗功率較低，響應較慢。保持（Hold）狀態(tài)下，從設備在一個規(guī)定的時間間隔內徹底停止監(jiān)聽分組，這個時間間隔由主設備與從設備內的應用程序共同協(xié)議決定，當超過該持續(xù)時間后從設備將恢復原來的模式。Hold模式下，從設備將暫時停止支持ACL鏈路，但是仍支持SCO鏈路，所以從設備仍然保有AM_ADDR地址及與主從網(wǎng)絡有相同的跳頻序列。Hold模式下的響應可能比Sniff模式更慢，但可以節(jié)省更多的功率。休眠（Park）狀態(tài)下，從設備保持與主控設備的跳頻序列同步，但不是活動的（處于Active、Sniff和Hold模式的從設備被認為是活動的）。Park模式下從設備將丟棄AM_ADDR地址并從主設備得到PM_ADDR與AR_ADDR地址。在主從網(wǎng)絡中Park模式的從設備都有一個特定的PM_ADDR地址，但是AR_ADDR可能與其他的從設備相同。當主設備希望喚醒某個處于Park狀態(tài)的從設備時，就在廣播頻道BC上發(fā)送從設備的PM_ADDR地址，并同時指定從設備稱為Active狀態(tài)后的AM_ADDR地址。經(jīng)過廣播頻道BC，主設備能夠同時喚醒多個處于Park狀態(tài)的從設備。當從設備要從Park狀態(tài)恢復到Active狀態(tài)時，也是在廣播頻道BC上，以AR_ADDR地址向主設備請求，主設備收到后，發(fā)送控制信號以喚醒從設備的Park狀態(tài)。（2）藍牙設備中間狀態(tài)：當主設備不知道周圍是否存在從設備時，就必須以查詢狀態(tài)來得到周圍所有從設備的BD_ADDR地址與內部時序，然后進入呼叫狀態(tài)與從設備互相連接。若主設備已經(jīng)知道要連接的從設備時，可直接進入呼叫狀態(tài)與該從設備進行連接。圖5給出了主從設備間建立連接的過程。圖中，步驟1-3設備進入查詢狀態(tài)；步驟4-5從設備收到查詢信號后，進入查詢回應狀態(tài)，結束后，主設備已經(jīng)得到從設備響應的FHS包，包括了從設備的BD_ADDR地址、內部時序以及設備種類；步驟6-7主設備進入呼叫狀態(tài)，與特定的從設備建立連接，但是此時主從設備的時序并沒有同步；步驟8-10從設備接收到呼叫信號后進入呼叫回應狀態(tài)，返回ID包作為響應；步驟10-13主設備收到ID包后進入主設備回應狀態(tài)，再發(fā)送一個FHS包，告知主設備的BD_ADDR地址、連接成員地址等信息，從設備收到后返回一個ID包，主從設備間的連接建立成功，兩者都進入連接狀態(tài)?？偨Y藍牙技術的應用范圍相當廣泛，目前已經(jīng)應用到各個領域，如局域網(wǎng)中各類數(shù)據(jù)及語音設備：PC、撥號網(wǎng)絡、筆記本電腦、打印機、傳真機、數(shù)碼相機、移動電話和高品質耳機等。藍牙的無線通訊方式將上述設備連成一個微微網(wǎng)（Piconet），多個微微網(wǎng)之間可以進行互連接，各類設備之間可以隨時隨地進行通信。藍牙的發(fā)展不是一個行業(yè)的發(fā)展，而是多個行業(yè)共同的發(fā)展，需要各個行業(yè)的推進才能有更長遠的發(fā)展。隨著時代的發(fā)展，技術的提升，藍牙技術的發(fā)展有著美好的前景，藍牙將對我們的生活和工作產(chǎn)生重大的影響。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牙基帶協(xié)議原理詳情。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
06-09

2023

藍牙運動檢測系統(tǒng)

基于藍牙技術的運動檢測系統(tǒng)設計隨著傳感器技術的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)控制變得更加精準，更多實時檢測處理傳感器得到了廣泛應用。在車載應用中，傳統(tǒng)的傳感器測控網(wǎng)絡為有線式監(jiān)控網(wǎng)絡，使用屏蔽線或導線進行信號傳輸。在汽車控制系統(tǒng)上集成了許多不同的傳感器裝置，用以測量汽車是否正常工作。可通過查看汽車各傳感器的參數(shù)值進行故障診斷等操作，而對車身整體的運動檢測傳感器目前研究尚淺。因此，文中提出一款基于藍牙無線技術的汽車車載運動狀態(tài)檢測裝置，該裝置是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡化智能傳感器。相比普通的基于現(xiàn)場總線的傳感器，該傳感器不僅體積小，安裝便捷性也得以提升。本傳感器適合安裝于車輛內部各個位置，通過藍牙無線信號傳輸將本系統(tǒng)與汽車控制系統(tǒng)及其他檢測系統(tǒng)區(qū)分開來，以降低信號冗余度，減少信號擁堵。因此本系統(tǒng)可稱為獨立的運動檢測裝置。在許多應用場合，不依靠外界而從自身內部獲取自身運動狀態(tài)信息十分重要，慣性測量單元就扮演了這一角色。慣性測量單元（Inertial Measurement Unit，IMU）由微型陀螺儀、微型加速度計、專用集成電路（ASIC）、嵌入式微機及相應的軟件組成，內部采用I2C總線接口，可以測出載體的角速度、加速度等信息，屬于微電子機械系統(tǒng)的一種。微電子機械系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）采用較低的成本把具有特定功能的復雜系統(tǒng)置于一個小小的硅片上，并將各種微型探測傳感器及微型機械裝置與微電子元件集為一體，使得系統(tǒng)的集成化程度更高，傳感器的體積更小。一、運動檢測系統(tǒng)功能分析為分析藍牙無線姿態(tài)檢測傳感器，可根據(jù)數(shù)據(jù)的傳輸過程將系統(tǒng)分為3個部分：（1）傳感器數(shù)據(jù)獲取模塊。利用動態(tài)卡爾曼濾波等算法，對原始傳感器進行采集濾波整合處理；（2）傳感器數(shù)據(jù)無線發(fā)送模塊。掌握并運用藍牙發(fā)送模塊的參數(shù)及配置；（3）數(shù)據(jù)顯示及保存模塊。使用手機App進行數(shù)據(jù)接收及保存。二、運動檢測系統(tǒng)總體設計本系統(tǒng)包含軟件和硬件設計，硬件電路使用STM32系列的ARM芯片，使用I2C總線通信方式與加速度計陀螺儀通信，并使用串口與藍牙芯片HC05通信，藍牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至安卓手機端。軟件編程使用Keil，IAR，Eciplse軟件對模塊編程。使用Keil軟件完成對傳感器數(shù)據(jù)信息的采集和數(shù)據(jù)打包處理；使用IAR完成對藍牙模塊的配置操作處理，設置藍牙的發(fā)送模式，波特率等參數(shù)；使用Ecilpse完成手機端App的編程，使用手機自帶的藍牙通信接口獲取數(shù)據(jù)，后將數(shù)據(jù)解析拆包，將得到的數(shù)據(jù)顯示到手機屏幕并保存。系統(tǒng)總體模塊框圖如圖1所示。三、運動檢測系統(tǒng)硬件設計框圖3.1 IMU慣性測量單元IMU的主控制芯片選用STM32F103T8，ARM 32-bitCortex-M3內核，它擁有64 KB的閃存存儲器和20 KB的運行內存及7通道的DMA，7個定時器。通過8 MHz晶體和STM32內部的PLL，控制器可以運行在72 MHz主頻上，由于姿態(tài)解算需要耗費大量內存進行數(shù)學運算，因此采用具有更快處理速度的芯片做更多解算優(yōu)化。IMU慣性測量單元硬件組成框圖如圖2所示。IMU上的傳感器通過I2C接口與STM32連接，同時傳感器的數(shù)據(jù)中斷引腳與STM32的IO相連，使得傳感器在完成ADC轉換后，STM32可在第一時間讀取最新、最快的數(shù)據(jù)，快速響應姿態(tài)變化，獲取各傳感器的狀態(tài)和轉換結果。其中，MPU6050為整合型6軸處理運動組件，包含三軸陀螺儀和三軸加速度器，可準確追蹤快速與慢速動作。HMC5883采用霍尼韋爾地磁傳感器，具有對正交軸的低靈敏度固相結構，可用來測量地球磁場的方向和大小。BMP180是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，測量大氣壓力后可換算為海拔高度。3.2 Bluetooth模塊傳感器使用的SPP-C藍牙模塊是遵循V2.1+EDR藍牙規(guī)范的智能無線數(shù)據(jù)模塊。除P12，P5為特殊I/O口外，其他P口均為可編程輸入/輸出接口，其串口UART-TX與UART-RX均采用CMOS接口。該模塊主要用于短距離的數(shù)據(jù)無線傳輸領域?？梢苑奖愕呐cPC機的藍牙設備相連，數(shù)據(jù)也可以在兩個模塊之間互通。藍牙模塊的硬件框圖如圖3所示。四、運動檢測系統(tǒng)傳感器軟件設計4.1 IMU傳感器數(shù)據(jù)采集IMU數(shù)據(jù)采集流程包括數(shù)據(jù)采集處理芯片STM32和三個傳感器的初始化，即首先對STM32芯片系統(tǒng)上電初始化，完成I2C接口初始化和串口初始化，然后對三個傳感器的配置初始化，如圖4所示。（1）對MPU6050初始化：MPU6050初始化如圖5所示，軟件配置流程如下：（1）由電源管理寄存器1（0X6B）控制復位MPU6050；（2）由陀螺儀配置寄存器（0X1B）和加速度傳感器配置寄存器（0X1C）設置角速度傳感器和加速度傳感器的滿量程范圍；（3）由中斷使能寄存器（0X38）配置中斷；（4）由用戶控制寄存器（0X6A）設置AUX I2C接口；（5）由FIFO使能寄存器（0X23）設置FIFO；（6）由采樣率分頻寄存器（0X19）配置陀螺儀采樣率；（7）由配置寄存器（0X1A）設置數(shù)字低通濾波器；（8）由電源管理寄存器1（0X6B）設置系統(tǒng)時鐘。一般選擇x軸陀螺PLL作為時鐘源，以獲得更高精度的時鐘；（9）由電源管理寄存器2（0X6C）使能角速度傳感器（陀螺儀）和加速度傳感器。（2）對HMC5883初始化：HMC5883初始化程序如圖6所示。在軟件中設置HMC5883的工作模式0，為連續(xù)測量模式。在連續(xù)測量模式下，裝置不斷測量，并將數(shù)據(jù)更新至數(shù)據(jù)寄存器。由配置寄存器A設置測量輸出過程中的采樣平均數(shù)為8個周期，75 Hz的輸出速率。然后使用HMC5883L傳感器內部產(chǎn)生的標準磁場進行初步標定，最后讀取校正后磁力計ADC的值。（3）對BMP180初始化：需要在軟件中進行配置：（1）發(fā)出壓力（或溫度）轉換命令；（2）一段時間后從UP（UT）寄存器讀取原始數(shù)據(jù)；（3）若要得到攝氏溫度和hPa壓力則需要用到校正數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)放在BMP085的E2PROM中，通過I2C可以在初始化時讀出。4.2藍牙無線模塊配置藍牙HC05是主從一體的藍牙串口模塊，可以使其工作在主或從機狀態(tài)。當藍牙設備配對連接成功后，無需考慮藍牙內部的通信協(xié)議，直接將藍牙作為串口使用。連接建立后，兩設備共同使用一通道，一個設備發(fā)送數(shù)據(jù)到通道中，另一個設備可以接收通道中的數(shù)據(jù)。為建立這種通道連接，需要將藍牙設置為能進行配對連接的AT模式。使用藍牙模塊的AT指令對其進行配置，將模塊設置為從機模式。五、手機安卓端軟件5.1運動檢測系統(tǒng)總體設計為完成手機端App的軟件開發(fā)，首先建立其用例圖，描述用戶使用本App實現(xiàn)的目的。首先用戶打開App圖標進入軟件，完成藍牙設備的匹配連接，然后根據(jù)用戶的需要選擇用戶希望獲取的數(shù)據(jù)信息，最后用戶保存需要的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)實現(xiàn)的功能按照實現(xiàn)類方法進行劃分。其中涉及藍牙通信服務，用戶與手機圖形界面交互中的事件監(jiān)聽處理機制，及數(shù)據(jù)的實時動態(tài)刷新顯示。在設計軟件時設計了用例圖和部署圖。5.2 App實現(xiàn)框架在AndriodMenifest.xml文件列出了應用程序提供的功能，凡需要用到的組件都要在此進行配置及注冊，包括Activity、Intent、Service及ContentProvider。當使用到系統(tǒng)中內置的應用（如電話服務、互聯(lián)網(wǎng)服務、短信服務、GPS服務等）時還需在此文件中聲明使用權限，該文件也是所有Android應用程序都需要的文件，描述了程序包的全局變量，包括公開的應用程序組件和每個組件的實現(xiàn)類，及可以操作的數(shù)據(jù)資源，運行空間等。軟件中的Activity是Android的核心類，其作用相當于c中的主函數(shù)。該類的全名是android.app.Activity。Activity相當于C/S程序中的窗體（Form）或Web程序的頁面。每一個Activity提供了一個可視化區(qū)域。在這個區(qū)域中可以放置各種Android控件，如按鈕、圖像、文本框等。由AndroidMenifest.xml文件配置軟件安卓運行版本條件，并先執(zhí)行DeviceListActivity.java獲取設備列表，使用Intent調用DataMonitor.java程序。DeviceListActivity繼承了Activity類，DataMonitor繼承了FragmentActivity類。兩者在執(zhí)行時都調用BluetoothService.Java函數(shù)以完成藍牙通信。DeviceListActivity.java和DataMonitor.java都由可視化組件View及其子類組成，這些組件按照XML布局文件在指定位置的窗口上擺放。5.3數(shù)據(jù)處理及顯示DataMonitor是一個繼承了FragmentActivity的類，F(xiàn)ragmentActivity繼承自Activity，它提供了操作Fragment的方法，因此可在Activity中嵌入Fragment來實現(xiàn)需要的布局效果。在DataMonitor中首先實現(xiàn)的是oncreate方法，該方法在DataMonitor初始化時調用藍牙連接，通過setContentView方法將View放到Activity上。綁定后，Activity會顯示View上的控件。其余的是繼承父類的onStart（），onResume（），onPause（），onStop（）和onDestroy（）方法，未對其修改，完成Activity生命周期的重載基本方法。在確保藍牙已經(jīng)連接的情況下使用handler接口完成Activity的Widget與應用程序中線程的交互。重寫handler類中的handleMessage方法，通過該方法接收信息。接收的信息表示當前時刻接收消息的狀態(tài)，分別為MESSAGE_STATE_CH ANGE，M ES SAGE_READ，M ES SAGE_DEVICE_NAME，MESSAGE_TOAST。第一種狀態(tài)表示藍牙處于連接狀態(tài)；第二種狀態(tài)表示數(shù)據(jù)讀取狀態(tài)；第三種狀態(tài)為設備名稱讀入狀態(tài)；第四種狀態(tài)為數(shù)據(jù)顯示狀態(tài)，可將數(shù)據(jù)顯示在手機屏幕上。通過OnclickConfig（View v），ControlClick（View v）完成界面顯示及跳轉功能，在ControlClick中可以選擇顯示的內容，并根據(jù)按下的按鍵選擇對應的輸出數(shù)據(jù)。onRecordBtnClick（View v）方法是當用戶按下“記錄”鍵時將數(shù)據(jù)保存到SD卡中，當用戶按下“停止”按鈕時停止記錄數(shù)據(jù)信息。5.4藍牙傳輸BluetoothService對藍牙進行開發(fā)，首先在AndroidManifest.xml文件中加入管理員權限和藍牙開發(fā)權限，開啟藍牙后，用isEnabled（）查詢當前藍牙設備的狀態(tài)，若返回為false，則表示藍牙設備沒有開啟，需要封裝一個ACTION_REQUEST_ENABLE請求到intent，調用startActivityForResult（）方法使能藍牙設備。使用BluetoothAdapter類的方法可以查找遠端設備，使用mArrayAdapter.Add方法顯示可以配對的藍牙設備集，以便選取一個設備進行通信。掃描設備只需調用startDiscovery（）方法，應用程序為了ACTION_FOUND動作需要注冊一個BroadcastReceiver來接收設備掃描到的信息。使能自身設備，將ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE動作封裝在intent中并調用startActivityForResult（Intent，int）方法。建立兩個藍牙設備之間的連接，完成客戶端和服務器端的代碼。一個開啟服務來監(jiān)聽，一個發(fā)起連接請求（使用服務器端設備的MAC地址）。當他們都擁有一個藍牙套接字在同一RFECOMM信道上時，可認為他們之間已經(jīng)連接上了。getInptuStream（）獲取輸入流，getOutputStream（）獲取輸出流，進行數(shù)據(jù)傳輸。結語本文中，我們提出了一種基于藍牙和慣性測量單元的無線位姿傳感器檢測系統(tǒng)，針對傳感器的硬件和軟件進行設計。使用整合型6軸處理運動組件MPU6050、BMP180、HMC5883和STM32組成IMU（慣性測量單元），將數(shù)據(jù)通過藍牙發(fā)送至手機端，然后顯示，并將數(shù)據(jù)保存在手機端。文中設計的系統(tǒng)具有較好的實時性，且精度滿足一般運動物體的檢測要求。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牙技術的運動檢測系統(tǒng)設計。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
06-08

2023

藍牙定位行李箱設計

基于藍牙定位技術的多功能行李箱的研究與設計為了實現(xiàn)一種能夠有效高精度跟蹤并且能減輕出行負擔的自主多功能行李箱，人們攜帶藍牙4.0基站與車載藍牙設備相對應，陀螺儀數(shù)據(jù)傳給行人攜帶的藍牙基站并由藍牙基站向外廣播，車載藍牙得廣播中的陀螺儀的數(shù)據(jù)，并結合藍牙信號自身的RSSI值，傳給運輸車上處理器運算，兩項數(shù)據(jù)相互校正從而控制運輸車精確跟蹤。一、藍牙定位行李箱系統(tǒng)操作流程系統(tǒng)的總體控制流程為：步驟1：啟動運輸車上系統(tǒng)總電源；步驟2：開啟用戶攜帶設備；步驟3：使用用戶攜帶設備進行身份驗證來啟動運輸車的定位系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)；步驟4：等待適當時間，進行系統(tǒng)初始化及自校正；步驟5：運輸車端讀取數(shù)據(jù)并進行運算控制；循環(huán)第5步，從而控制整個運輸車的運行。使用結束后只需關閉攜帶設備電源并關閉運輸車總電源后即可。二、多功能行李箱系統(tǒng)功能介紹系統(tǒng)包括定位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及信息識別裝置，負重智能運輸車包括定位控制系統(tǒng)、信息識別系統(tǒng)和車輛動力系統(tǒng)。定位控制系統(tǒng)包括：藍牙主機、加速度計、陀螺儀、電源模塊、LED狀態(tài)信號指示燈和FPGA處理器，通過藍牙主機得到距離值及加速度計值。電源模塊通過DC-DC穩(wěn)壓電路與鋰電池相連輸出為系統(tǒng)供電，指示燈顯示其工作狀態(tài)，藍牙系統(tǒng)將信息傳遞給FPGA處理器。FPGA處理器對獲得的數(shù)據(jù)進行并行處理，并通過一定的算法計算出人的方位。以此來實現(xiàn)自主跟蹤導航。信息識別系統(tǒng)主要由電磁繼電器以及NFC模塊組成，NFC模塊由電源模塊供電并與FPGA相連接。在將系統(tǒng)電源打開后本系統(tǒng)并不立即工作，使用者需使用人體攜帶裝置中的NFC模塊與車載NFC進行互相識別后才能啟動系統(tǒng)，進一步提高了系統(tǒng)的安全性。并且從方便使用的角度，現(xiàn)在的智能手機大部分集成了NFC模塊，因此同時提供手機APP來方便人們進行身份識別。為了進一步提高系統(tǒng)的安全勝，防I運輸車被人偷走等隋況發(fā)生，手機APP同時提供報警功能，在藍牙信號消失后會向使用者發(fā)出警報以提醒使用者運輸車已經(jīng)丟失，并且在運輸車內內置一個小型電源GPs系統(tǒng)，在主電源被切斷的情況下依然可以發(fā)出定位信息。車輛動力系統(tǒng)主要由特制車輪，直流電機，直流電機控制板，穩(wěn)壓電路以及36、r鋰電池組組成，鋰電池組通過穩(wěn)壓電路為直流電機控制板以及直流電機供電，F(xiàn)PGA控制直流電機的轉速。不同的轉速對應加速，減速，轉向等不同的運動方式。人體攜帶裝置包括定位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及信息識別系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由腰帶，藍牙|4.0基站、陀螺儀、加速度計、電源模塊、LED狀態(tài)信號指示燈組成，裝置整體被封裝在腰帶中，借此固定在人體腰部。因為腰部是人體的運動中心。從而陀螺儀獲取人體轉向信息，加速度計獲取人體移動信息。信息識別系統(tǒng)由NFC組成，通過與車載的NFC進行配對來進行身份驗證從而完成運輸車的啟動以及運輸箱開啟等行為。三、藍牙行李箱技術模塊介紹（1）藍牙定位技術：藍牙定位技術主要用于短距離無線通信，它將無線連接取代有線連接，將固定和移動信息設備組成個人局域網(wǎng)，實現(xiàn)設備之間低功耗、低成本的無線通信。（2）超聲波避障技術：利用超聲波來檢測小車的前方是否有障礙物，小車前方放一個超聲波發(fā)生器、一個超聲波接收器，當超聲波發(fā)生器發(fā)出去的聲波遇到障礙物時，這些聲波就會被反射回來，這時就利用超聲波接收器接受被反射回來的聲波，然后再在小車身上面按裝一個聲波轉化器，就可以把反射回來的聲波轉化成其他的信號。（3）GPS定位技術：GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，在跟蹤車距離用戶有一定距離時，使用GPS來進行定位處理，主要在有人流量較大時使用。（4）爬樓結構：利用一個多支撐的結構，通過中心旋轉帶動車體前進從而完成上樓的任務，并通過控制端分析地形在爬樓與平地行駛兩種模式之間智能切換。總結該系統(tǒng)改變了人們傳統(tǒng)的購物和外出習慣，使人們不必擔心在上街購物或者出行時拎著重物，只需將物品放在我們的系統(tǒng)箱子內便可以實現(xiàn)輕松購物行走。不僅方便、快捷，而且安全、環(huán)保。此系統(tǒng)使用藍牙技術，不用像普通箱子那樣被拖著走，而是能追蹤到手機的藍牙信號，自動跟在主人后面，輕松、省力又安全。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牙定位技術的多功能行李箱的研究與設計。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
06-07

2023

物聯(lián)網(wǎng)藍牙5.0技術

淺析新一代藍牙5.0無線傳輸技術一、剖析藍牙5.0新技術新的藍牙5.0技術為我們帶來不少新改變，為我們展現(xiàn)了更快的傳輸速度、擁有更低的功耗水平、帶來更遠的有效距離、新增導航信標功能、擴展物聯(lián)網(wǎng)功能、具備更便捷的連接方式等等。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.1具備更快的傳輸速度作為新一代的無線傳輸技術，藍牙5.0相比以往的藍牙4.2LE技術，最顯著的改變就是在傳輸速度上大幅度提升，新版本的藍牙傳輸速度上限為24Mbps，遠超之前的藍牙傳輸速度，更是之前4.2LE版本的兩倍。當然，你在實際生活中是不太可能達到這個極限速度的，但是仍然可以體驗到顯著的速度提升。藍牙5.0技術讓速度實現(xiàn)翻倍。按照現(xiàn)有指標進行推算，預計可以達300米的傳輸距離以及24Mbps的速度上限。這樣的速度，無疑使得藍牙5.0的功能擴展如虎添翼，為藍牙設備帶來更豐富的應用。1.2擁有更低的功耗水平眾所周知，藍牙是智能便攜式終端產(chǎn)品的必備功能，隨著智能手機設備和移動支付等應用越來越多需要打開藍牙才能享受便利功能并逐漸融入人們的生活之中，藍牙的功耗成為了智能手機待機時間的一大殺手。為此藍牙5.0大大降低了藍牙的功耗，使人們在使用藍牙的過程中再也不必擔心待機時間短的問題。作為智能可穿戴設備以及智能家居的主要連接方式，藍牙5.0所帶來的功耗更低、性能更穩(wěn)定特性，將會在未來促使智能設備的續(xù)航難題得以有效解決，展現(xiàn)更豐富的功能應用。1.3帶來更遠的有效距離藍牙5.0的另外一個重要改進，就是它的有效距離達到上一版本的4倍，因此，當你拿著手機站在距離藍牙音箱300米的地方，它還是會繼續(xù)播放著你喜歡的歌曲。也就是說，理論上，藍牙發(fā)射和接收設備之間的有效工作距離可達300米。當然，實際的有效距離還取決于你使用的電子設備。1.4新增導航信標功能此外，藍牙5.0的意義不僅僅只是更快更遠而已，它還將為定位服務的發(fā)展帶來提升。藍牙5.0技術對此添加更多的導航功能，因此該技術可以作為室內導航信標或類似定位設備使用，結合Wi-Fi可以實現(xiàn)精度小于1米的室內定位。譬如，如果你在繁忙的市中心大廈迷路了，你可以使用藍牙技術，即使在龐大的商業(yè)中心也可以找到目的地。1.5拓展物聯(lián)網(wǎng)功能當前，物聯(lián)網(wǎng)還在持續(xù)火爆，給我們的智能家居帶來不少的憧憬。因此，藍牙5.0技術特別對物聯(lián)網(wǎng)方面的應用進行了很多底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居提供服務。之前的藍牙v4.2已經(jīng)擁有了一些專注物聯(lián)網(wǎng)的功能，而藍牙5.0則將這些功能放在了中心位置。當然了，它更遠的作用距離肯定能夠提高智能家居的一體化，而更強的傳遞容量意味著新標準能夠允許物聯(lián)網(wǎng)設備溝通更容易。新的藍牙5.0將會重新定義藍牙設備傳輸信息的方式，讓它們從應用匹配設備的模式轉化到無連接傳輸物聯(lián)網(wǎng)的境界，對應用下載或應用連接設備的需求進一步減少，為物聯(lián)網(wǎng)的構建帶來更多的便捷。1.6帶來更便捷的連接方式全新的藍牙5.0能夠增加更多的數(shù)據(jù)傳輸功能，硬件廠商可以通過藍牙5.0創(chuàng)建更復雜的連接系統(tǒng)，比如Beacon或位置服務。因此通過藍牙設備發(fā)送的廣告數(shù)據(jù)可以發(fā)送少量信息到目標設備中，甚至無需經(jīng)過配對。這意味著藍牙5.0技術將會徹底改變當前的連接方式，簡化設備的配對過程。此外，之前的一些藍牙版本更新只要求升級軟件，但藍牙5.0很可能要求升級到新的芯片。不過，舊的硬件仍可以兼容藍牙5.0，只是無法享用新的性能而已。二、藍牙5.0帶來新改變在技術上，新的藍牙5.0標準要比藍牙4.2標準有了一個全面的提升，無論是通信速度、通信距離還是通信容量都有大幅度的改善。當前，正值物聯(lián)網(wǎng)通信標準之爭日趨激烈，低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy，簡稱BLE）技術已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)領域領先的通信標準之一，不過對比其他標準，藍牙并沒有絕對的優(yōu)勢。而這次推出藍牙5.0卻可以通過低功耗藍牙BLE帶來一些新的特性，這無疑為這場標準之爭及時補足不少技術資本，在這些新特性的幫助下，藍牙5.0有望輔助低功耗藍牙BLE，讓它成為物聯(lián)網(wǎng)最終的無線通信標準。特別是當新的藍牙5.0的通信速度提高一倍的水平時，這意味著其功耗也減半了，更低的功耗帶來很多好處，尤其是在很多物聯(lián)網(wǎng)應用中，對通信速度的要求并不高，因為大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用并不需要傳送流媒體，可穿戴產(chǎn)品就是這種應用的典型代表。就以運動手環(huán)為例，健康數(shù)據(jù)主要包括脈搏、步數(shù)、鍛煉方式等信息，不過，續(xù)航時間是一款手環(huán)能否成功的關鍵因素。如果將通信速度提高一倍，那么真正的通信時間最大可減少為原來的一半，所以這就相當于可以把功耗降低到接近原來的一半。功耗減半意味著續(xù)航時間延長一倍，這對于可穿戴產(chǎn)品來說就是很大的好處了。眾所周知，在可穿戴領域藍牙已經(jīng)是應用最廣泛的技術標準。藍牙技術功耗低、傳輸速度較快，因此在消費物聯(lián)網(wǎng)領域大獲成功，但如果將目光放到整個物聯(lián)網(wǎng)市場，工程師仍然存在很多選擇，還沒有人能預測哪種技術標準能夠在這個不斷發(fā)展變化的市場一統(tǒng)天下。所以現(xiàn)在很多產(chǎn)品不得不支持多種連接標準，以適應更多的應用環(huán)境。藍牙5.0將通信速度提高了一倍，BLE的速度得以翻倍，對于目前多數(shù)BLE應用而言，藍牙4.2標準已經(jīng)夠用，所以速度的提升并不會馬上帶來用戶體驗的改善。不過，從另一層面來說，功耗卻成為了當前可穿戴產(chǎn)品最頭疼的問題之一。此外，速度提高將使軟件或固件更新用時更少。雖然軟件更新并不是常用功能，但由于軟件更新時需要下載的數(shù)據(jù)量很大，所以通信速度提高也能有效降低軟件更新時的功耗。藍牙5.0具備的四倍通信距離意味著藍牙將搶奪Wi-Fi在智能家居市場的份額。此外,藍牙5.0也進一步增加了通信距離，這增長通信距離對于BLE的其他應用更是一大好消息，因為不管是藍牙鍵鼠還是可穿戴，都可以讓用戶不再擔心由于距離變遠而掉線，這一點對于藍牙耳機尤其重要。三、窺探藍牙5.0新標準的發(fā)展前景藍牙5.0新標準的確立，無疑帶給用戶和廠商都是非常大的改變，展望未來，藍牙5.0新標準又會有哪些市場發(fā)展前景呢？下面我們就來一探究竟。首先，對消費者而言，藍牙5.0新標準的確立無疑帶來更大的使用便利。眾所周知，現(xiàn)行的藍牙4.2標準不足以維持連接一戶家庭的全部藍牙設備，當設備增多，就會暴露出連接掉線、不兼容、傳輸速度變慢等一系列常見的無線網(wǎng)絡問題。要知道如果一切如宣傳所說，新5.0標準將徹底改變這一情況。得益于藍牙5.0新技術的改變，升級后的藍牙信號會展現(xiàn)出更強的抵抗WiFi和LTE信號干擾的能力，能在一定范圍內規(guī)避堵塞的電波，使家庭的各個數(shù)碼設備保持信號通暢。追求極簡主義的用家把相關外設全部升級為藍牙版，屆時，我們的更高速、更便捷的藍牙連接已經(jīng)不再是夢想，不再是遙不可及了。其實，在實際應用上，針對一些有較高需求的藍牙連接諸如藍牙智能手表，現(xiàn)行標準已經(jīng)達到極限的情況，我們也明顯察覺到是時候升級了。因為當前的智能手表極大多數(shù)依賴與手機的藍牙連接，藍牙4.2無線技術的連接方式已經(jīng)明顯制約了智能手表的功能拓展，更成為了制約智能手表繼續(xù)前進的一個重要技術瓶頸。而藍牙5.0新標準的正式確立，對于各大智能手表廠商而言，無疑是收益匪淺，可以從藍牙5.0更高速的無線連接上帶來更繁多、更豐富的智能手表功能應用，支持藍牙5.0連接也會成為新一代智能手表的一大功能賣點而得到用家的垂青和追捧。說得更長遠些，其實，藍牙5.0新標準的確立，開啟了我們智能家居應用“物聯(lián)網(wǎng)”的大門，對物聯(lián)網(wǎng)來說，藍牙5.0的誕生的確恰逢其時。有統(tǒng)計機構預計，截至2021年，全世界將有480億聯(lián)網(wǎng)設備，其中約三分之一會搭載藍牙?？梢灶A計，屆時全世界的無線連接市場將會更加快速增長，到2021年，預計IC設備的年出貨量將達到100億臺。藍牙5.0的發(fā)布預計將在物聯(lián)網(wǎng)的各個垂直領域創(chuàng)造新機會，因為它可以顯著降低系統(tǒng)的復雜程度和成本，并給予設備供應商更大的靈活空間，就是通過藍牙5.0的新功能、新技術開發(fā)新出現(xiàn)的各種應用方式和場景，以豐富我們的物聯(lián)網(wǎng)智能生活。最后，值得注意的是，當前藍牙5.0技術所帶來的各種功能優(yōu)勢是需要“雙向”兼容才能實現(xiàn)的，換言之，除了你的智能手機支持藍牙5.0之外，所連接的藍牙設備也需要支持5.0標準才能達到最佳效果。就目前的發(fā)展階段而言，雖然支持藍牙5.0標準的硬件設備并不算多，但是隨著智能家居的不斷延伸和發(fā)展，藍牙5.0設備必定會成為未來的趨勢。尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術的推進和演變，勢必推動藍牙5.0加速普及，而藍牙5.0也反之為物聯(lián)網(wǎng)帶來革新性的功能應用，兩者相輔相成，相得益彰?？偨Y隨著藍牙5.0的正式推出，它將帶來一場新一輪的無線傳輸技術革命，藍牙5.0不僅可以提供更穩(wěn)定的連接，更深層的意義在于它能夠推動藍牙信標在未來物聯(lián)網(wǎng)設備中的快速普及，更可以為物聯(lián)網(wǎng)應用提供無縫體驗，也將會讓我們的真正智能生活之夢可以提早來臨，感受物聯(lián)網(wǎng)帶來的便利與智能。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牙5.0技術介紹。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
06-06

2023

用藥提醒手環(huán)設計

基于RFID和藍牙技術的用藥提醒手環(huán)設計隨著社會的發(fā)展與國家醫(yī)療事業(yè)的進步,人們對健康的要求在提高,按照醫(yī)囑要求用藥越來越受到重視。在日常生活中很多生活半自理的病人,因為錯誤用藥導致病情惡化,或是用藥時間延誤導致藥效未能發(fā)揮作用。所以合理用藥、按時用藥成為老年人等特殊人群關注的焦點。如果采用本設計——用藥提醒手環(huán),不需要像安卓手機一樣復雜,也不需要導入藥品數(shù)據(jù),就可以實現(xiàn)一切信息與醫(yī)院服務器同步,讓病人按時服用藥物以保證藥物充足的發(fā)揮藥效。用藥提醒手環(huán)的推廣與使用,可以方便各醫(yī)院與病人進行聯(lián)系,并監(jiān)督需要服用周期藥物的病人按時用藥。與此同時,也能提高人們對身體健康的重視。本文提出了基于RFID和藍牙技術的用藥提醒手環(huán)的設計,手持終端能夠對醫(yī)生開出的藥物進行標簽掃描、識別,通過藍牙技術傳輸至手環(huán)終端；手環(huán)終端結合醫(yī)院服務器,隨著用藥信息存儲的更新進行判別,病人通過顯示屏自主選擇設置用藥時間,進而實現(xiàn)用藥提醒。這種設計能夠滿足手環(huán)查看時間和提醒用藥信息的雙重需求,并且使用簡便、操作簡單、具有普遍性和高效性。一、用藥提醒手環(huán)系統(tǒng)結構設計1.1總體結構針對老年人等一些特殊人群,考慮到他們用手機不方便等因素,設計了基于RFID和藍牙技術的用藥提醒手環(huán)。本設計以STC89C51單片機為平臺,由手持終端、手環(huán)終端和醫(yī)院服務器連接端三部分組成。其中,手持終端利用了藍牙技術和RFID閱讀器實現(xiàn)藥物信息掃描讀?。皇汁h(huán)終端接收藍牙模塊發(fā)送信息,模擬手環(huán)由DS1320芯片、蜂鳴器模塊、按鍵模塊設置和OLDE顯示模塊構成；醫(yī)院服務器端通過用藥信息存儲部分實時實現(xiàn)用藥信息的更新,更新信息傳送至用藥管理模塊,實現(xiàn)手環(huán)信息獲取功能。手環(huán)整體結構設計圖如圖1所示。1.2硬件結構設計本設計以STC89C52RC單片機芯片為核心,通過藍牙模塊傳輸RFID閱讀器所獲取的藥品數(shù)據(jù)信息；通過用藥管理系統(tǒng)與醫(yī)院服務器連接獲取藥品的具體服用說明；通過按鍵自主選擇用藥時間段；通過時鐘模塊讀取實時時間并定時；通過蜂鳴器和OLED顯示屏進行用藥提醒和具體用藥說明。本設計中存在多個模塊,將不同模塊的作用相結合,緊密相連,實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和顯示報警等功能。本手環(huán)設計提供了單片機控制核心模塊、藍牙模塊、蜂鳴器模塊、時鐘模塊、OLED顯示模塊。二、手環(huán)部分硬件設計在硬件設計中,本文主要選取了用藥提醒手環(huán)的主要硬件進行介紹,詳細介紹了模塊選取型號、如何與單片機連接通信以及選取模塊的優(yōu)勢。2.1藍牙模塊設計藍牙通信模塊是藥品標簽掃描信息與手環(huán)終端交換信息的通道,本設計中用到的藍牙模塊需要以串口模式分別與手持終端的單片機和手環(huán)終端的單片機相連。選用的藍牙模塊為HC-06藍牙串口從機模塊,模塊上有四個引腳:VCC、GND、TXD和RXD。CSR藍牙芯片是HC-06藍牙串口從機模塊采用的芯片,供電電壓3.3V,有效傳輸距離10米。能夠實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)同步傳輸,且抗干擾性好,成本低。2.2時鐘模塊設計本設計采用DS1302芯片實現(xiàn)手環(huán)的定時功能,提供準確的時間信息,患者可根據(jù)最合適用藥時間的建議自主進行時間設置,確保能夠準確提醒用藥。DS1302芯片與STC89C51單片機通過I/O、SCLK、RST控制線進行連接。實現(xiàn)了手環(huán)時鐘的信息,進行定時并提醒,手動選擇設置需要設定的時間,單片機系統(tǒng)實時與DS1302芯片時間對比,定時時間到時,由單片機的I/O口控制繼電器的開關。2.3蜂鳴器報警模塊設計本設計中采用有源蜂鳴器模塊,低電平觸發(fā),工作電壓為3.3V-5V。起到兩個作用:(1)在按鍵按下后蜂鳴器發(fā)出聲響,模擬按鍵音；(2)定時報警作用,當時鐘模塊設定的時間一到,蜂鳴器引腳通過監(jiān)測繼電器開關,檢測到低電平進行響鈴報警。2.4手環(huán)顯示模塊設計手環(huán)顯示模塊采用QG-2864KLBEG01模塊,顯示屏的發(fā)光單元是有機聚合物發(fā)光二級管,即organic/polymerlightemittingdiode,簡稱OLED。單色屏的一個像素就是一個發(fā)光二極管。OLED是“自發(fā)光”,像素本身就是光源,所以對比度極高,顯示效果很犀利。本模塊顯示顏色為1/4黃+3/4藍,但仍屬于單色屏,另有“藍+白”組合色可選。模塊接口為8個插針,針腳定義已印在板上,使用串行SPI協(xié)議。因為板載穩(wěn)壓芯片U2,模塊供電電壓可以是3-5V。模塊自帶中文字庫芯片。三、用藥提醒手環(huán)系統(tǒng)軟件設計用藥提醒手環(huán)的軟件設計分為手持終端單片機程序設計和用藥管理模塊與醫(yī)院服務器連接更新部分的軟件設計,首先設計程序并對最基本應用模塊編程,對這些模塊進行調試,當調試成功并能實現(xiàn)功能后,再利用它們來開發(fā)上一層的模塊系統(tǒng)。3.1程序總流程圖用藥提醒的手持終端對藥品標簽進行RFID掃描,并通過51單片機對掃描數(shù)據(jù)進行處理,系統(tǒng)檢測藍牙模塊是否連接,檢測到連接后將采集的信息通過藍牙模塊提取發(fā)送給手環(huán)終端。手環(huán)終獲取藥物信息后與用藥管理模塊相連接,當檢測到醫(yī)院服務器中已更新患者用藥相關數(shù)據(jù),則提取信息,采用模擬IIC通信方式將建議用藥時間通過LCD12864顯示屏顯示出來,患者自主手動選擇用藥時間,通過DS1302芯片記憶定時,進而實現(xiàn)用藥提醒功能。3.2RFID閱讀器標簽掃描信息RFID(Radio Frequency Identification)是短距離標簽識別技術的一種,閱讀器可接收和發(fā)送射頻信號,對電子標簽進行讀寫。本設計中采用的是主動式RFID標簽,周期性的發(fā)送ID信號,閱讀器可直接獲得RFID標簽的信息并將信息發(fā)送給與RFID相連的51單片機。3.3用藥管理模塊信息的獲取用藥管理模塊是整個系統(tǒng)的邏輯分析判斷部分,讀取藍牙模塊發(fā)送的信息,通過指針獲取的方法與醫(yī)院服務器的信息進行分析和判斷,并顯示出判斷結果,實現(xiàn)獲取患者用藥信息的功能。本系統(tǒng)的用藥管理模塊能夠實現(xiàn)用戶用藥信息進行實時監(jiān)控的功能,向醫(yī)院服務端發(fā)送相應的信息來記錄某日應服用藥物。總結本文結合了RFID閱讀器識別標簽技術、藍牙通信技術以及與醫(yī)院服務器相連接的用藥模塊管理系統(tǒng),設計了針對老人、盲人等特殊人群的用藥提醒手環(huán)管理系統(tǒng)。本設計突破了傳統(tǒng)安卓手機提醒系統(tǒng)的復雜性,操作簡便,實現(xiàn)了半自動化的用藥提醒,使用過程中只需要患者根據(jù)用藥建議手動選擇用藥時間段,其他功能均可由系統(tǒng)程序運作自動完成。此外,本系統(tǒng)以手持終端和手環(huán)為載體,使用時只需將手環(huán)戴在手腕上,無需特殊的攜帶方式且手環(huán)中的DS1302芯片可以實現(xiàn)手表的功能,免除了繁重復雜的設備模式。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機技術詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機代理商、應廣單片機代理商，出售并開發(fā)sonix與應廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
06-05

2023

藍牙寵物穿戴設備

近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算以及硬技術的飛速發(fā)展，可穿戴設備成為當前一個熱門課題?，F(xiàn)在大多數(shù)人對生活的追求逐步升級，對寵物的關注更為突出，可穿戴設備受到大多數(shù)寵物主人的青睞。可穿戴設備不僅僅是一種硬件設備，更是通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實現(xiàn)強大而復雜的功能，可穿戴設備將會對我們的生活、感知帶來很大的轉變?？梢灶A見的是，物聯(lián)網(wǎng)時代的全面到來，使得智能寵物穿戴設備領域讓人們有了更多的期待。一、智能寵物穿戴設備設計方案基于藍牙無線控制的智能寵物穿戴設備的硬件系統(tǒng)主要通過藍牙模塊、音樂播放模塊、振動計步模塊、溫度傳感器。以單片機為整個系統(tǒng)的核心，通過藍牙控制各個模塊的運行。當寵物處于燈光環(huán)境較弱情況時，可通過藍牙控制開啟照明系統(tǒng)；照明模塊主要由簡單的LED燈構成，協(xié)調照明控制程序，通過藍牙模塊來控制。寵物在運動狀態(tài)時，可以開啟示步模塊，寵物每行走一步則LED燈循環(huán)一個；此模塊主要由彩色的LED燈構成，協(xié)調震動開關來控制示步模塊的運行。溫度傳感器DS18B20通過單總線與STM32單片機進行通信，實時的監(jiān)測寵物的體溫。DS18B20所傳回的數(shù)據(jù)是通過藍牙接口反饋給用戶的。音樂播放主要以MP3+WAV+WMA音樂模塊為核心，還具有其他的與播放的相關操作。這個模塊主要是由串口來控制的，STM32單片機發(fā)送相關的指令然后模塊識別相關的指令就可以實現(xiàn)音樂的播放、暫停和切歌的功能。藍牙模塊作為本設備與外界的一個接口，用戶能夠通過智能手機對于設備進行實時監(jiān)測與控制。在硬件方面主要是通過串口與STM32單片機進行通信，然后單片機識別藍牙模塊所傳回的指令，然后對系統(tǒng)進行一個整體的控制。二、智能寵物穿戴設備硬件系統(tǒng)2.1單片機最小系統(tǒng)本系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)是STM32F103單片機，STM32F103是基于超低功耗的ARMCortex-M3處理器內核，工作頻率高達72MHz，片上集成512KB的Flash存儲器、64KB的SRAM存儲器。該微控制器中集成復位電路、低電壓檢測、精確的RC振蕩器等電路，該微控制器最多多達13個通信接口，其中包含5個USART接口。因為在本設計系統(tǒng)需要較多的串口，所以STM32單片機微控制器是該系統(tǒng)的最佳選擇。2.2藍牙電路設計本系統(tǒng)的藍牙模塊采用的是ATK-HC05藍牙串口模塊。該模塊是一款高性能主從一體藍牙串口模塊，可以同各種帶藍牙功能的電腦、智能手機、PDA、PSP等移動終端配對，該模塊支持較寬的波特率范圍：4800MHZ-1382400MHZ；并且該模塊兼容5V或3.3V單片機系統(tǒng)，可以很方便與該產(chǎn)品進行連接。另外，模塊自帶了一個狀態(tài)指示燈，在模塊上電的同時（或上電之前），此時處于慢閃狀態(tài)（1秒亮1次）；在模塊處于上電的時候，此時處于快閃狀態(tài)（1秒2次），表示模塊進入可配對狀態(tài)；當模塊配對成功，此時處于雙閃狀態(tài)（一次閃2下，2秒閃一次）。HC05_Init函數(shù)用于初始化與ATK-HC05連接的IO口，并通過AT指令檢測ATK-HC05藍牙模塊是否已經(jīng)連接；HC05_Get_Role函數(shù)用于獲取ATK-HC05藍牙模塊的主從狀態(tài)；HC05_Set_Cmd函數(shù)是一個ATK-HC05藍牙模塊的通用設置指令，通過調用該函數(shù)，可以修改ATK-HC05藍牙串口模塊的各種設置；HC05_CFG_CMD函數(shù)專為USMART調試組件提供，專用于USMART測試ATK-HC05藍牙串口模塊的AT指令，如果在不需要串口調試的時候，可以將該函數(shù)刪除。在main函數(shù)里面，通過判斷是否接收字符串指令來決定每個功能的運行,所以我們設置每個按鍵的發(fā)送內容分別對應相應的操作，就可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。設置完成后，就可以通過移動端控制系統(tǒng)的各項功能，同時移動端還可以接收來自系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)。2.3示步模塊電路設計本系統(tǒng)中的示步模塊采用的是當前廣泛使用的振動傳感器。該振動傳感器的核心技術是SW-18020P彈簧型無方向性觸發(fā)開關；是一種廣泛使用的報警檢測傳感器，通過內部的壓電陶瓷片加彈簧重錘結構感受機械運動振動的參量（如振動速度、頻率、加速度等）并轉換成可用輸出信號，然后經(jīng)過LM358等運放放大并輸出控制信號。當寵物處于靜止狀態(tài)時，振動開關呈斷開狀態(tài)，輸出端輸出高電平，綠色指示燈滅；當寵物處于運動狀態(tài)時，振動開關瞬間導通，輸出端輸出低電平，綠色指示燈亮。輸出端與單片機直接相連接，通過單片機檢測到高低電平，最后通過高低電平控制該設備的示步燈的亮滅。當寵物處于運動狀態(tài)時，示步燈通過程序產(chǎn)生循環(huán)關系，示步燈循環(huán)閃亮，達到寵物示步的效果。2.4音樂模塊電路設計本系統(tǒng)采用的音樂模塊是以MY1690-16S MP3主控芯片位核心，支持MP3、WAV格式雙解碼。該模塊內置3W功放，可以直接驅動3W的揚聲器。該模塊內置標準的UART異步串口協(xié)議?？梢酝ㄟ^MAX3232芯片轉換成RS232電平或者通過USB轉TTL模塊與PC通訊調試。該設備中STM32單片機通過串口給MY1690-16S芯片發(fā)送相應的字符串指令，然后芯片判斷字符串指令進行相應的音樂操作，比如：播放、暫停、切換等；如果指令錯誤，則不進行任何的操作。2.5溫度測量模塊電路設計系統(tǒng)的溫度測量模塊采用目前使用最多的DS18b20溫度傳感器為核心元件。DS18b20與微處理器通信時僅需一條口線即可實現(xiàn)與位處理器的雙向通信，DS18B20在出廠時以設置為12位數(shù)據(jù)，讀取溫度數(shù)據(jù)時共讀取16位，然后把后11位的2進制轉化為10進制后再乘0.0625即為所測溫度值。前5位數(shù)字為符號位，當前5位數(shù)值為1時，讀取的溫度為負數(shù)；當前5位數(shù)值為0時，讀取的溫度為正數(shù)，測量結果以數(shù)字量方式串口傳輸。DS18b20支持多點組網(wǎng)技術，多個DS18B20可以并聯(lián)在一條總線上，每條總線最多只能并聯(lián)8個，達到多點測溫，實現(xiàn)全方位測溫。三、智能寵物穿戴設備軟件設計和測試在系統(tǒng)上電之后，STM32單片機首先對系統(tǒng)進行相關的初始化。初始化主要包括對系統(tǒng)時鐘進行配置，之后便對設備用到的兩個串口進行配置，并對串口進行配置，其中這些配置主要有設置串口時鐘、管腳、波特率、數(shù)據(jù)幀格式以及優(yōu)先級進行配置，將藍牙所用的串口的優(yōu)先級設置成最高優(yōu)先級，音樂模塊用到的串口配置為較低的優(yōu)先級。對于藍牙所用的串口中斷處理函數(shù)，以及音樂模塊的串口只需要能夠發(fā)送相關的指令即可，即對printf()函數(shù)進行重定向即可。除了對于串口的初始化之外還有對于系統(tǒng)外部中斷以及普通GPIO口的初始化。對于外部中斷的初始化時，首先對于相關的外部中斷GPIO口進行時鐘以及管腳配置，之后再配置相關外部中斷的模式以及優(yōu)先級的配置。對于外部中斷函數(shù)，系統(tǒng)進入外部中斷后系統(tǒng)中相關統(tǒng)計步數(shù)的變量加一，然后控制示步燈循環(huán)向前閃爍一個。對于普通GPIO的配置只需設置好時鐘以及GPIO的相關模式即可，以及對DS18B20的控制函數(shù)以及讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)進行編寫。在前面的步驟完成之后，單片機主要進行的工作是查詢系統(tǒng)中相關的中斷。對于藍牙串口，主要用于接收指令并且進行判斷，然后對不同的指令進行不同的操作。在系統(tǒng)運行時，首先需要輸入密碼連接設備的藍牙裝置，當藍牙連接成功，可以在適應的范圍內進行相應的功能操作。然后通過移動終端按鍵給單片機發(fā)送字符串指令，在上面的發(fā)送指令區(qū)中顯示出所發(fā)送的指令數(shù)據(jù)；當單片機接收到相應功能的指令字符串，就會將監(jiān)測到的相應數(shù)據(jù)發(fā)送到移動終端，最后在移動端的數(shù)據(jù)顯示框中顯示出來?？偨Y基于藍牙無線控制的寵物穿戴設備系統(tǒng)是硬件技術與移動終端相結合，是在物聯(lián)網(wǎng)技術的基礎上發(fā)展而來的，它將寵物服飾與智能化硬件相結合，本設備的設計達到了現(xiàn)代化智能寵物穿戴設備的基本要求，本系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、簡單易操作、開發(fā)成本低廉等優(yōu)點，具有市場推廣性。
06-04

2023

紅外與藍牙通訊對比

紅外線通訊技術與藍牙技術比較目前比較流行的短距離無線通訊技術就是藍牙技術（Bluetooth）。藍牙技術與紅外線技術的區(qū)別就在于：紅外線通訊是通過紅外光線傳輸數(shù)據(jù)，而藍牙技術是通過頻率為2.4GHz的微波來進行數(shù)據(jù)傳輸，藍牙技術的特點受微波傳輸特性的影響，它的通訊距離可以達到數(shù)十米甚至數(shù)百米，同時還可以繞過障礙物甚至是對障礙物進行穿透來傳輸數(shù)據(jù)，并且還可以同時連接多個通訊對象。因此，紅外線會不會被藍牙這種更新的通訊技術淘汰呢？筆者就這些問題進行分析討論。一、紅外線數(shù)據(jù)通訊技術與藍牙通訊技術的定義1.1紅外線通訊技術的定義紅外數(shù)據(jù)協(xié)會的簡稱是IRDA，紅外線數(shù)據(jù)通訊技術的基礎是由IRDA制訂的一系列紅外數(shù)據(jù)通訊標準形成的。紅外線通訊技術是一種點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)設備間連接線纜的一種替代。其通訊距離一般在0到1米之間，最快的傳輸速度可以達到16Mbps，通訊介質則為波長為900nm左右的近紅外線。1.2藍牙通訊技術的定義東芝、愛立信、IBM、Intel與諾基亞在1998年5月共同提出的近距離無線數(shù)據(jù)通訊技術標準就是藍牙技術（Bluetooth）。其能在10m的半徑范圍內實現(xiàn)點對多點的無線數(shù)據(jù)與聲音傳輸，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬1Mbps，頻率在2.402到2.480之間的電磁波是其通訊介質。藍牙技術是無線電通信技術的一種，它的傳輸距離短、成本低（進行無線通訊時完全免費），它能夠有效的簡化掌上電腦、筆記本電腦與移動電話以及手機等移動通信終端設備間的因特網(wǎng)的通信。采用低能耗無線電通信技術來實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻傳輸方面的無線傳輸就是藍牙技術產(chǎn)品。其傳輸?shù)乃俾首罡呖梢赃_到1Mbps，以時分方式進行全分工（同時發(fā)送和接收信號）通信，通信距離為0.1到10m。如果配置上功率放大器，可以使通訊距離增加到100m。目前，225m的產(chǎn)品已經(jīng)在MSI的實驗室通過測試。藍牙能夠在移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備間進行無線信息交換。藍牙的標準是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，帶寬為1Mbps。二、紅外線通訊技術與藍牙通訊技術的不同特點2.1紅外線通訊技術的特點紅外線通訊技術的應用很廣泛。目前世界范圍內廣泛使用的無線連接技術就是紅外線通訊技術，現(xiàn)如今很多硬件與軟件平臺都支持紅外線通訊技術，其主要是利用數(shù)據(jù)電脈沖與紅外線脈沖之間的相互轉換來進行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，用來取代點對點的線纜連接。目前新的紅外線通訊標準可以將早期的通訊標準兼容，而且具有小角度（30度錐角以內）、短距離、點對點直接數(shù)據(jù)傳輸、保密性強、傳輸速率這些特點。目前，4Mbps速率的FIR技術已經(jīng)被廣泛使用，16Mbps速率的VFIR技術也已經(jīng)發(fā)布。紅外線通訊技術得到了很多廠家與消費者的共同認同。目前，全球范圍內的眾多軟硬件廠商已經(jīng)支持并采用了紅外線通訊技術。各主流軟件和硬件平臺也提供了對紅外線通訊技術的支持。移動計算與移動通訊設備中廣泛應用紅外線通訊技術，而巨大的裝機量使紅外線無線通訊技術擁有了龐大的用戶群體。紅外線通訊技術的植入成本低。因為很多系統(tǒng)芯片都有紅外線通訊控制電路，所以，只需要添加紅外線收發(fā)器就可以在系統(tǒng)里植入紅外線功能，這樣就很大幅度的降低了紅外線通訊技術的植入成本。目前大批生產(chǎn)已經(jīng)可以將植入成本控制在3美元以內。然而，世界上沒有完美的產(chǎn)物。通訊距離短就是紅外線通訊技術的主要缺點。在通訊過程中設備不能移動，只要遇到障礙物就會中斷通訊，而且目前廣泛使用的SIR標準的通訊速率也比較低，僅僅只有115.2kbit/s。事實上，取代線纜連接進而進行無線數(shù)據(jù)傳輸是紅外線通訊技術的主要目的，因此其功能才會顯得單一、擴展性也比較差。2.2藍牙通訊技術的特點藍牙通訊主要工作在全球開放的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻段，其通過跳頻頻譜擴展技術把頻帶分成若干個跳頻信息（hop channel）。系統(tǒng)中的無線電收發(fā)器可以在一次連接中按一定碼序列不斷地從一個信道“跳”到另一個信道。而一臺藍牙設備可以與七臺藍牙設備同時建立連接，其數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到1Mbps；并且具有低功耗、通訊安全性好等特點。利用藍牙技術可以在有效的范圍內越過障礙物進行連接，而且在通訊視角與方向方面沒有特別要求。藍牙技術可以廣泛支持語音傳輸，而且組網(wǎng)簡單方便。藍牙技術有很好的應用前景。藍牙技術是一種新興技術，目前還未廣泛投入應用。許多藍牙設備還處于實驗室試驗階段。然而，可以肯定的是現(xiàn)在很多具有紅外線數(shù)據(jù)通訊功能的設備在將來一樣可以使用藍牙技術來進行無線連接。另外紅外線技術無法實現(xiàn)的某些特定功能可以利用藍牙技術的網(wǎng)絡特點與語音傳輸技術來實現(xiàn)，例如無線電話、多臺設備的組網(wǎng)等等。目前藍牙技術已經(jīng)獲得了兩千余家企業(yè)的響應，因此已經(jīng)擁有了巨大的開發(fā)與生產(chǎn)能力，而且還具有很高的知名度，廣大消費者對這一技術也非常有興趣。目前藍牙技術的植入成本比較高，到發(fā)展成熟階段會有所改善。USB接口藍牙適配器、藍牙PC卡與藍牙手機的產(chǎn)品已經(jīng)面向市場，然而售價普遍很高。由此看來，藍牙早期發(fā)展階段植入成本還是比較高的，估計批量生產(chǎn)植入成本可在30美元內。等到藍牙技術發(fā)展成熟時，植入成本可以控制在10美元內。然而，藍牙技術與紅外線技術以及世間萬物一樣，都存在缺點。藍牙技術缺點也是通訊速率、安全性都不是很高，但成本卻是比較高。結束語總而言之，藍牙技術擁有較大的優(yōu)勢，然而因為目前藍牙技術還處于發(fā)展初期，多方面條件的都能對其有所制約，并且藍牙技術的植入成本很高、通訊速率也比較低、技術也不太成熟，其發(fā)展與普及仍需要經(jīng)過市場的磨煉與時間的考驗，其自身的技術也有待與不斷完善與提高。然而，紅外線通訊技術技術成熟、成本低廉、兼容性好、通訊速率高等特點，且獲得了廣泛軟硬件的支持與使用，是應用范圍十分廣泛。雖然，藍牙技術最終可能會取代紅外線通訊技術，但這個過程還需要很長的時間。在這個時期里面，近距離無線數(shù)據(jù)通訊領域里的重要角色仍然會是紅外線通訊技術。藍牙技術與紅外線技術都有自身的優(yōu)勢與不足，我們可以斷言，未來的一段時間里，這兩者會出現(xiàn)互相競爭、互相促進、互相補充的發(fā)展局面，這將會對短距離無線通訊技術體系的完善有很好的促進。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的紅外線通訊技術與藍牙技術比較。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
06-03

2023

藍牙溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)

基于藍牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設計中國是一個農(nóng)業(yè)大國，自古以來農(nóng)業(yè)在國民生產(chǎn)中占據(jù)著重要地位。隨著我國進入新時代，我國各個行業(yè)的迅猛發(fā)展，尤其是國家對農(nóng)業(yè)的投入成本日益增大，促使了我國由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向精準農(nóng)業(yè)的快速轉變?，F(xiàn)代溫室通過科學技術實現(xiàn)了對溫室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，更好的實現(xiàn)了對溫室的控制使用，改變了過去靠天吃飯的現(xiàn)狀。溫室大棚技術雖然取得的快速的發(fā)展，但在溫室環(huán)境監(jiān)測方面還存在一定的局限性，限制了我國溫室農(nóng)業(yè)的長遠發(fā)展?；谒{牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)正是在這樣的背景之下，立足于研究符合我國國情的溫室監(jiān)測體系，具有一定研究價值和現(xiàn)實意義。一、溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)總體方案設計基于藍牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主要關鍵元件選擇部分為以下幾個模塊：溫濕度采集模塊、溫濕度顯示模塊以及藍牙通信傳輸模塊，接下來將重點敘述完成這個系統(tǒng)功能方案的選擇與設計。（一）作為核心控制系統(tǒng)的單片機的選擇是重點之一，考慮其系統(tǒng)設計性價比，工作的穩(wěn)定性，便于開發(fā)和功耗等因素?；谝陨蠋c要求系統(tǒng)采用51系列單片機作為硬件核心，以STC89C52作為代表，該系列單片機具有低功耗、雙DPTR、C語言代碼編寫簡單、通用性強等優(yōu)點。（二）顯示模塊是人與機器最直接交流的窗口，為了實時顯示溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)以及操作狀態(tài)，系統(tǒng)通常設計有顯示模塊，通常采用的顯示模塊有LCD12864顯示屏和LCD1602顯示屏。由于系統(tǒng)不需要顯示豐富的內容，只需要顯示溫度數(shù)值即可，因此系統(tǒng)選擇LCD1602顯示屏。二、溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)主控芯片的選擇與設計基于藍牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)采用STC89C52單片機，該單片機既可以滿足基本要求，又具有簡單的記憶存儲功能，而且價格相對便宜，STC89C52單片機設計所使用外部管腳P0、P1、P2、P3口都可以作為I/O口使用，既可以作輸出口，也可以作輸入口。三、溫濕度傳感器的選擇與設計DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。四、LCD1602顯示模塊設計在單片機控制系統(tǒng)中，使用LCD1602來顯示溫度、溫度的上限值、下限值。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。五、藍牙通信模塊設計為了能夠及時實時對溫室空氣溫濕度進行監(jiān)測，系統(tǒng)利用藍牙通信模塊與手機進行連接，可以直觀隨時觀察空氣中粉塵及溫濕度的相應值并作出決策?；谒{牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)采用SPP-CA藍牙模塊，該藍牙模塊支持UART接口，并支持SPP藍牙串口協(xié)議，具有成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點，只需配備少許的外圍原件就能實現(xiàn)強大的功能?？偨Y由于溫室環(huán)境監(jiān)測復雜，我國在溫室環(huán)境監(jiān)測方面還存在一定的局限性，正是在這樣的背景之下，設計一種基于藍牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)通過藍牙通信模塊將溫室中的空氣中溫濕度測量值發(fā)送到手機APP上，可對溫室溫濕度進行實時監(jiān)測，對實時掌握溫室溫濕度并對溫室環(huán)境控制提供基礎數(shù)據(jù)，具有較強的實際應用意義。具有一定研究價值和現(xiàn)實意義。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牙通信的溫室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設計詳情。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網(wǎng)絡，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
06-02

2023

藍牙BLE模塊系統(tǒng)

BLE軟硬件模塊及系統(tǒng)組成本文基于BLE模塊，方案從硬件電路的選型設計，到軟件功能的實現(xiàn)，最后組成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)智能設備的定位控制；1.物聯(lián)網(wǎng)的基礎是智能設備硬件模塊，2.物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)是將智能設備模塊嵌入的電器設備中并配以軟件的支持，3.物聯(lián)網(wǎng)到室內定位控制系統(tǒng)是在完成1、2的基礎上加入算法模型，本文將詳細介紹BLE的硬件與軟件部分。一、BLE硬件系統(tǒng)模塊硬件電路的設計主要有3個重要模塊和1個功能模塊，3個重要模塊為主控設計、電源設計、天線設計，本文將主控模塊和電源模塊歸納入主控電路設計，下文將詳細介紹。1.1主控電路設計本課題設計采用CSR公司的CSR1010作為CPU主控芯片，其特性是：擁有64KB的運行內存和64KB的儲存內存、藍牙低功耗輸出的最大功率為75dBm、藍牙低功耗接收信號的功率下限為-92.5dBm、支持藍牙4.2規(guī)范，主機協(xié)議棧包括ATT、GATT、SM、L2CAP、GAP等，睡眠模式下電流小于900nA、采用32.768KHz和16MHz的雙晶振系統(tǒng)時鐘，前者用于睡眠模式下，而后者為正常工作時鐘、開關電源供電、可編程的通用PIO控制器、10位高精度的內置ADC、12個數(shù)字的PIO口、3個模擬的AIO口、支持UART串口通信，I2C通信、SPI總線對EEPROM燒寫、外置flash芯片、支持SPI仿真、支持4路PWM模式、中斷喚醒和看門狗功能。設計的總原理圖如圖4.1所示：（1）EEPROM電路設計：CSR1010不存在內嵌的程序存儲器，因此在設計時外接了一塊存儲容量為512Kb的EEPROM芯片，芯片型號為AT24C512，對模塊小型化的要求，封裝選為8-lead SOIC，其中1、2、3引腳為地址位，4和8分別為GND和VCC，5為數(shù)據(jù)引腳SDA，6為時鐘引腳SCL，7為寫保護引腳。其原理設計如圖4.2所示：通過SPI總線將程序燒入該芯片。（2）時鐘電路設計：芯片采用的低功耗設計方案是：正常模式和睡眠模式相互交替工作來實現(xiàn)低功耗輸出。睡眠模式下采用低速時鐘，其晶振頻率為32.768KHz，工作模式下采用則采用晶振頻率為16MHz的高速時鐘，這種雙晶振的設計優(yōu)點是：時鐘更加準確，減少內部時鐘分頻帶來的損耗，其電路設計如圖4.3所示：（3）電源電路設計：電源模塊的設計是保證整個電路穩(wěn)定工作的首要因素，輸入電源模塊和驅動電路模塊設計如圖4.5所示：VDD_BAT即輸入的總電源，其閾值大小在1.8v~4.4v之間，將47uf的大電容并接一個鐵氧體（在總電路設計中畫出），實現(xiàn)儲能和濾波，防止沖擊電流對電路的損壞；VBAT_REG_IN和VDD_CORE的閾值大小是0.8v~1.35v以及0.65v~1.2v，這兩部分模塊的功能是為數(shù)字電路模塊提供穩(wěn)定的工作電壓，可通過軟件編程實現(xiàn)VDD_CORE的電壓控制。課題研究的一項重要工作是將BLE智能控制模塊嵌入電器中，在電源上實現(xiàn)工頻電到直流電的轉化；設計中對24v恒壓直流電進行降壓穩(wěn)壓處理，導出3.3v恒壓源供給芯片使用，即圖4.5中的VDD_BAT等于3.3v，具體設計電路原理圖如圖4.6所示：圖中VBAT為輸入的電壓24v，采用5.6v的穩(wěn)壓二極管和J3Y的三極管組成放大電路，輸出5v電壓給LM117供電，其中LM117是穩(wěn)壓IC芯片，本設計采用LM117-3.3型號，即輸入電壓控制4.75v~10v，輸出電壓恒定為3.3v，電流閾值為0~1A。1.2天線電路設計天線的匹配程度將直接影響電磁波信號的傳輸質量、傳輸距離與信道模型的準確性。藍牙常用的天線有倒F天線、蛇形天線和集成的陶瓷天線，這里介紹前兩種類型。（1）倒F天線：倒F天線是一種四分之一波長的天線，天線有兩個方向，一端接GND，另一端作為射頻信號的發(fā)射末端，反饋點位于兩端之間，這種結構的天線結構簡單，設計方便，成本低；它的缺點是帶寬較窄。（2）蛇形天線：蛇形天線的長度取決于它的幾何結構和近地距離，本文參照蛇形天線的物理性質，通過HFFS仿真設計獲得天線的模型結構。根據(jù)藍牙的工作頻段該天線的中心頻率為2.44GHz；本課題的板材選用FR4，相應的介電常數(shù)為4.5，損耗角為0.02，板厚選擇為0.8cm，其中，芯片的7引腳是RF端口，理論上需要將端口后的特性阻抗匹配到50?，因此通過HFSS軟件仿真，獲取天線的長度和寬度。1.3功能電路設計BLE最小系統(tǒng)板引出多個I/O口實現(xiàn)與功能電路的對接，CSR1010芯片一共有32個引腳，其中有12個PIO引腳，設計時利用PIO9、PIO10和PIO11三個引腳作為功能模塊的輸出端口，輸出端口接三級管驅動電路，通過I/O口輸出的高低電平使三極管工作在開關狀態(tài)，即飽和狀態(tài)和截止狀態(tài)的交互變化，其中三極管的集電極接上拉負載。二、BLE軟件模塊軟件功能的實現(xiàn)分為2大模塊：首先，是CSR1010主控CPU芯片的編程，驅動智能設備工作，實現(xiàn)多個智能設備之間通信與電器設備的直接控制；然后，對移動終端的編程與軟件優(yōu)化，完成用戶與智能控制設備之間的信息交互與電器設備的間接控制。2.1藍牙相關協(xié)議BLE的協(xié)議棧是實現(xiàn)藍牙相關功能的基礎，BLE4.2的協(xié)議棧中主要分為兩大模塊1.主機（host）和2控制器（controller），其協(xié)議框架如圖4.10所示。其中控制器主要包括BLE的物理層協(xié)議以及鏈路層協(xié)議在此不再贅述，主機層從下往上包含了邏輯鏈路控制適配協(xié)議（L2CAP）、屬性協(xié)議（ATT）、安全管理器（SM）、通用屬性協(xié)議（GATT）和通用訪問協(xié)議(GAP)。（1）邏輯鏈路控制適配協(xié)議（L2CAP）：L2CAP是BLE協(xié)議棧的核心之一，是基帶的上層協(xié)議，它的功能是將基帶遞交的數(shù)據(jù)轉化為分組的格式，以便上層應用的調用，且只支持異步無連接數(shù)據(jù)（ACL）。L2CAP根據(jù)不同功能定義了3種信道：1.用于多個設備之間的面向連接信道，2.作為廣播的無連接信道，3用于創(chuàng)建命令的信令信道。（2）通用屬性協(xié)議（GATT）：GATT是建立BLE連接的基礎，主要功能是發(fā)送或者接收信號的屬性數(shù)據(jù)段，實現(xiàn)2個設備數(shù)據(jù)交換，它通過定義服務（Service）和特征（Characteristic）實現(xiàn)BLE的通信，其中一個服務下包含了多個特征數(shù)據(jù)段，每個特征都具有唯一標識的16比特或者128比特的UUID；在連接方面，GATT定義了一個Master主控設備，能同時連接多個Peripheral從設備，因此在實驗過程中可以出現(xiàn)一個移動終端能同時控制多個BLE設備，而一個BLE設備只能被一臺移動終端連接控制，它實現(xiàn)的原理是一個BLE設備被連接后將不再發(fā)送請求連接信號；這里引入了多個BLE設備自組網(wǎng)的概念，即從設備會間歇性的發(fā)給主設備請求被連接信號。（3）通用訪問協(xié)議(GAP)：在BLE協(xié)議框架中GAP是面向應用層的協(xié)議，它定義了BLE設備的2種通信方式：連接通信和廣播通信；同時上文提到的主設備與從設備是在GAP規(guī)范中定義的，通過HCI命令實現(xiàn)設備的掃描、連接、通信、中斷等功能。其中廣播通信有2種實現(xiàn)方式，廣播數(shù)據(jù)與掃描回復，前者是作為信號發(fā)生器向外輻射廣播，后者實現(xiàn)了來自GATT層數(shù)據(jù)的處理。2.2驅動模塊智能設備驅動模塊編程，涉及藍牙協(xié)議規(guī)范的編寫，以及軟件驅動層實現(xiàn)電路功能，使用的軟件為CSRμEnergy SDK 2.4.5.13(xIDE)；APP設計是在移動終端設備上編程，實現(xiàn)用戶信息的交換，這里采用Android4.3系統(tǒng)與android studio編程環(huán)境。（1）驅動模塊：軟件驅動模塊分為3部分內容：協(xié)議規(guī)范的實現(xiàn)、I/O口編程實現(xiàn)電路功能和Mesh自組網(wǎng)驅動編程。（2）協(xié)議規(guī)范的編寫主要是GAP和GATT這兩點內容：GAP實現(xiàn)的功能函數(shù)：將BLE設備名稱寫入EEPROM gapWriteDeviceNameToNvm()、更新設備名稱updateDeviceName()、對GATT的信息進行讀操作GapHandleAccessRead（）、對GATT的信息進行寫操作GapHandleAccessWrite（）等；GATT實現(xiàn)的功能函數(shù)有：設置廣播參數(shù)gattSetAdvertParams（）、廣播定時器執(zhí)行gattAdvertTimerHandler（）、開始廣播GattStartAdverts（）以及停止廣播GattStopAdverts（）。如圖4.11所示：該圖表示BLE智能設備在協(xié)議規(guī)范中注冊、廣播與連接的流程圖。（3）I/O編程：首先，初始化應用的時鐘、硬件、數(shù)據(jù)結構，注冊固件在數(shù)據(jù)庫中的屬性，編寫系統(tǒng)事件驅動；然后，對CPU芯片的12個PIO口以及一些寄存器進行編寫，其中包括對4路PWM進行設置，它實現(xiàn)的方式是通過調制脈沖頻率、周期、占空比，實現(xiàn)對三極管電路的開關頻率的控制；并以查找表的形式輸出電流，即查找預設表中所對應的輸出值。（4）Mesh自組網(wǎng)編程：主要通過幾個功能函數(shù)對Mesh信息的處理，包括數(shù)據(jù)初始化、讀/寫GATT的消息、通知和答復GATT從設備、以及對Mesh事件的編寫；BLE設備在Mesh網(wǎng)絡有3種狀態(tài)：未連接、連接中、已連接，其中連接中狀態(tài)到已連接需要發(fā)送網(wǎng)絡密鑰。2.3APP設計APP軟件的功能是實現(xiàn)了對功能電路的控制和室內定位導航的控制；課題采用基于android4.5系統(tǒng)的移動終端，其中，BLE功能模塊對android系統(tǒng)的最低要求是4.3版本，該版本以上(包括4.3)系統(tǒng)提供了BLE的適配器、管理器等功能模塊；其實現(xiàn)步驟為1.藍牙管理器（BluetoothManager）對象實例化，2.通過BluetoothManager獲取藍牙適配器（BluetoothAdapter）的實例化對象，3.打開藍牙即對適配器的實例化對象使能，4.搜索藍牙，5.創(chuàng)建藍牙設備，并連接。三、BLE智能設備控制系統(tǒng)及功能架構CSR1010芯片設計的最小系統(tǒng)板作為智能設備的控制單元，功能電路設計為智能照明的MESH燈，將最小系統(tǒng)板嵌入功能電路模塊，實現(xiàn)手機移動終端對該智能設備的控制；在室內部署智能控制設備作為BLE基站，并向空間輻射信號，每個基站發(fā)射出具有唯一UUID標識碼的廣播信號，通過不同基站組建的RSSI網(wǎng)絡實現(xiàn)室內定位的控制與導航。系統(tǒng)框架依次為移動終端、最小系統(tǒng)板、功能照明模塊。對于復雜的室內空間，部署B(yǎng)LE智能照明設備的間隔距離為8米，有效的控制精度與成本。總結本文首先從芯片選型與功能結構方面介紹硬件電路的設計，包括時鐘電路、天線電路、功能電路、及電源驅動電路；然后，軟件方面先從L2CAP、GATT、GAP等介紹了BLE協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用，以及功能驅動模塊與Mesh自組網(wǎng)的實現(xiàn)，再結合手機終端簡述了智能設備控制與室內定位導航、路徑規(guī)劃等功能實現(xiàn)的原理；最后，簡要概述室內定位控制系統(tǒng)的架構組成。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的BLE軟硬件模塊及系統(tǒng)組成。如果您有藍牙產(chǎn)品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。

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