單片機控制藍牙硬件接口設計研究范文

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摘要：單片機作為一款集成芯片，可將數據信息通過集成處理器進行高效率傳輸，當前已被廣泛應用到各大領域中。為實現藍牙系統的運行，在內部接口的聯動作用下，以藍牙模塊的中間層協議為基準，進行硬件接口的連接，可保證信號的協議傳輸。文章對單片機特性進行論述，對藍牙模塊系統的組成進行分析，并通過單片機終端設計、單片機與藍牙系統連接模式對單片機控制藍牙模塊硬件接口設計進行研究。

關鍵詞：單片機；藍牙模塊；接口

引言

藍牙可實現短距離的無線傳輸，在運行過程中主要依托于內部的無線射頻器、鏈路控制器、鏈路管理器、相關通訊協議等。為實現藍牙模塊系統的硬件接口設計，需對藍牙模塊的協議層進行分析，確定單片機與藍牙模塊的連接方式，并將通訊協議進行協調，以保證數據信息的正確傳輸。

1單片機特性論述

單片機是指集成式處理芯片，通過集成模塊將數據處理器等集中在同一高效率傳導硅片上，其中包含CPU、ROM、RAM、I/O接口、計數器等，由于其高效率傳輸、體積小、質量輕等優勢，現已被廣泛應用到工業領域、智能控制領域、通訊領域等。單片機在對數據信息進行處理時，可通過系統內部的運算器實現邏輯控制，對數值進行法則運算，以保證運算結果和判決結果的精準性。單片機內部的控制器是系統的決策模塊，可對各模塊之間起到協調功能，包括指令采集、譯碼、信號轉換、控制數據流向等，在實際應用過程中，以內部總線和外部總線為主，將各運行機構相協調，以協調系統對外部設備的控制［1］。

2藍牙模塊系統組成

2.1藍牙模塊系統

藍牙作為一種無線傳輸技術，可實現短距離的信息傳輸，在科學技術的支持下，為滿足人們工作和企業發展需求，藍牙技術也正在逐漸更新，并往低功耗、高隱私、高延展、智能化、速率化等方面發展。藍牙系統在運行過程中依托于無線射頻模塊、鏈路控制模塊、鏈路管理模塊、協議軟件等進行工作的。無線射頻模塊是指傳輸波段，藍牙通過頻段傳輸信號可實現數據信息的無線傳輸，在自動識別技術的應用下，可保證點對點的數據傳輸與交換。鏈路控制模塊，作為系統的基帶單元，一般包括控制器、處理器、射頻器等，以確保信號可穩定性傳輸，其主要功能一般以構建局域網絡為主，提升網絡內數據信息傳輸的容錯性，并針對系統法則運算的操控性指令進行確認，同時可對用戶的信息進行加密處理。鏈路管理模塊是通過數據協議、信號傳輸協議、鏈路配置協議等，對藍牙連接設備進行管理，并在信息節點的對接方式下，建立數據信息的傳輸通道，可有效實現協議請求、地址定位、連接模式、功能切換等，以保證數據信息傳輸的精準性。協議模塊可實現數據信息的層次性傳輸，當數據傳輸涉及特定性應用時，藍牙系統此時應提供多協議通訊，以保證系統的穩態運行。藍牙系統的規范型協議一般分為核心機構和應用機構，核心機構以業務普及、聯動操控、射頻、傳輸單元、基帶等為主，應用機構則是對藍牙的型號和協議傳輸進行基準制定。

2.2藍牙協議

藍牙協議棧機構一般由底層協議、中間層協議和高層協議等組成，以實現藍牙通訊規范下的聯動性操作。底層協議是指藍牙系統的運算基礎，首先在射頻協議的范圍內，可保證協議棧底部的頻段、傳輸信道、射頻特性、信號接收特性等完整運行，以保證藍牙系統在該頻段內的數據執行，同時傳輸信道一般采用跳頻技術，以提升藍牙數據傳輸范圍內的抗干擾性；其次在基帶協議范圍內，其作為射頻層之上的物理層構建單元之一，可實現數據傳輸的鏈路控制，并針對協議中的錯誤運行代碼進行容錯性查詢，同時也起到數據傳輸的呼出與接入功能；最后在管理協議內，作為數據傳輸層的管理協議，可執行模塊與設備之間的對接認證、配置檢測等，以實現信號的精準性傳輸［2］。中間層協議在藍牙系統中起到數據處理功能，針對底層協議傳輸的數據以幀率方式進行拆分和重組，并提出核心信息傳輸到高層協議上，一般由接口協議、適配協議、仿真協議、控制協議為主，以提升信號的傳輸效率。高層協議主要是起到傳輸目標的交換、應用、音頻等作用，接收中間層上傳的數據信息，在數據交換中的二進制協議作用下，可實現數據的定義式傳輸，在信息化技術的應用下，可利用業務傳遞功能，使數據信息搭載網絡平臺實現數據的對接型傳輸。

2.3藍牙控制器

藍牙系統的控制器接口存在于中間層協議，通過內部的模塊控制器以實現對接型處理，一般以基帶、鏈路控制器、管理器、存儲器等為主，在硬件接口的連接下，完成信號在系統內部的傳輸功能。為保證信號可在協議層間進行傳輸，需通過系統的硬件結構來實現（如圖1所示）。鏈路控制器的主要作用是保證系統硬件、軟件的協調性功能，系統內部的CPU則是對信號進行定量傳輸，以確保主控制可獨立運行。藍牙系統中主機硬件一般以物理接口為主，以提升數據信息的傳輸效率，同時主機控制器也包含存儲器、控制器、收發器等，內部控制芯片在接口的指令傳輸下，對收發器進行狀態控制。藍牙模塊通過接口對數據信息進行傳輸，以保證系統內硬件傳輸的聯動性，同時主機控制接口也是在數據傳輸層的信號轉換作用下，使數據可在主機和控制器之間進行反饋。主機控制器的傳輸層在對數據信息進行傳輸時，由于其節點式的傳輸方式可實現數據間可視化傳輸，以外界傳輸環境為基準，可直觀表現出傳輸層內數據信息運行的是指方向。主機控制器的外部接口一般以PC卡、USB、RS232、UART等為主，通過串行通訊協議的方式，完成模塊和主機的數據傳輸。當藍牙系統在對數據信息進行傳輸時，將產生流量信息，為保證數據信息的維度處理，通過設計流量監控體系，在主機指令操控下可對控制器進行流控處理，確保數據傳輸協議中的層級式分化，進而將復雜的傳輸系統進行簡化。同時為提升藍牙系統的傳輸距離、傳輸效率等，應對數據流量的傳輸機制進行調整，針對信息傳輸的上位點進行控制，使數據包傳輸的數量可滿足系統的運行速率。

3單片機控制藍牙模塊硬件接口設計

3.1單片機終端設計

單片機在實際應用過程中，由于其可對數據信息進行集成化處理，為保證數據的核心化運行，選用8051系列中的C8051F120型號單片機，其內部的控制系統采用內核制、混合信號的傳輸方式，支持162的運算法則、12位的ADC、DAC，內部傳輸效率可達到100MIPS，可實現數據的高效處理。單片機在對數據信號進行傳輸時，依據集成模塊的串行外接接口、并行外接接口、USB外接接口、MMC外接接口、藍牙接口等，可有效實現數據信息的多途徑傳輸（如圖2所示）。為保證單片機與藍牙系統的精準對接，應針對藍牙系統的運行模式對單片機自身進行優化，以保證可對數據傳輸層進行分流控制，同時應在單片機系統加接MMC卡，為整體運行系統提供數據傳輸介質，并可對數據傳輸進行信道擴展，以保證系統文件傳輸的穩定性。

3.2單片機與藍牙系統的連接模式

當前藍牙系統的主機控制器一般以異步數據傳輸器為主，因其具有簡化的通訊協議，在單片機和藍牙模塊進行連接時（如圖3所示），在進行硬件接口連接時，為保證數據傳輸的精準性，可利用數據信息的多項傳導模式，將傳輸器以離散型進行連接，例如TXD與RXD進行數據傳輸時，可利用引腳的對稱性傳輸方式進行里連接。RTS和CTS在系統運行中起到分量控制的作用，且CTS應具備兩種的傳輸方式：當CTS為0狀態時，則信號傳輸為開放方式；當CTS為1狀態時，信號傳輸為閉合狀態，此時禁止數據傳輸。當前藍牙模塊在運行過程中，需要電力支持，針對信號的傳輸方式將輸送電壓模塊設置為三種模式，其中ON模塊為系統的穩壓開關，Vcc為主體電壓（3.3V），Vcc_io主要起到回流作用，與單片機相連接。當三個電控模塊聯動應用時，主體通電順序可進行非邏輯性運行，當系統采用獨立模塊供電時，應嚴格對輸電順序進行把控，且斷電邏輯應與通電邏輯處于相反狀態。當完成系統的硬件接口連接時，可通過單片機模塊的外顯設進行指令輸送，此時應對系統進行初始化校對，并對軟件的運行參數進行設定，并針對數據傳輸的進制數進行基準設定，以保證數據傳輸的精準性。在藍牙系統的主機操控器中，應針對主設備端、從設備端等進行指令調試，并針對兩個終端的運行狀態進行分析，使數據可實現多途徑傳輸，以保證數據傳輸的流量得到控制。

4結束語

對單片機的特性進行概述，針對藍牙模塊系統的硬件接口設計時，通過中間層協議和系統內部構成等，與單片機采取定向連接，并對傳輸流量進行控制，以保證數據傳輸可實現精準對接。同時對藍牙模塊系統的供電情況進行研究，以確保系統穩定工作的持續性，進而實現單片機控制藍牙模塊完成指定工作。

參考文獻：

［1］王烈進,王游司,陳洪燕,等.基于51單片機的智能手環藍牙模塊設計［J］.電腦知識與技術,2018,14(23):260~261.

［2］謝小寶.淺談單片機在藍牙遙控機器人的軟件設計［J］.內燃機與配件,2018(13):231~232.

作者：董國鋼 單位：長治職業技術學院