藍牙技術及其在智能家庭網絡中實現范文

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作者：曹建東呂紅芝王永春

摘要：文章主要介紹藍牙協議結構、功能及其藍牙在智能家庭網絡中如何實現。

關鍵詞：智能家庭網絡；通訊協議；藍牙技術；HIC

1藍牙技術簡介

①藍牙技術的定義。“藍牙”是一種開放型的技術規范，它可以在世界上任何地方實現短距離的無線語音和數據通信。

②“藍牙”采用的跳頻技術。藍牙不是工作在2.4GHz這一個頻點，而是工作在2.40GHz和2.48GHz這個頻段上（有的國家使用的頻段較窄），即采用相隔1MHz的79個頻點實現跳頻。

③藍牙網絡的結構，藍牙系統的網絡拓撲有微微網和分散網兩種形式。微微網（Piconet）由主設備單元和從設備單元構成。首先提出通信要求的設備稱為主設備（Master）,被動進行通信的設備稱為從設備（Slave）。一個主設備最多可以和7個從設備進行通訊。一個主設備和一個以上從設備構成的主從網絡稱為微微網，在必要的情況下設備的主從角色也可以轉換。

④藍牙協議的結構。藍牙協議可以分為四層：核心協議、替代電纜協議、電話控制協議和選用協議。核心協議包括了基帶、鏈路管理協議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP）和服務發現協議（SDP）。所有藍牙設備必須支持核心協議以及藍牙無線接口，而其他協議可以根據需要來選用。除了四個基本層次外，藍牙協議還包括了主機控制接口HCI（hostcontrollerinterface）。它為基帶控制器、鏈路控制器、訪問硬件提供了命令接口。HCI上層協議通過傳輸層向下傳送HCI命令；而HCI下層協議執行HCI指令后,執行結果將以事件的形式返回上層。

⑤藍牙技術與其他無線通訊技術的比較。在智能家庭網絡中，主要的通訊方式為有線通訊（包括雙絞線、電力線等）和無線通訊（包括射頻、紅外線等）。無線技術不但可以讓我們減少線纜的使用量，使我們的居住環境更加簡潔，而且，可以讓我們在自己家中的活動更加自由。所以，無線技術及相關協議是智能家庭網絡中重要的組成部分。

藍牙技術具有價格適中、功能實用、受限因素少等特點。這些基本滿足了智能家庭網絡的經濟要求，適合在家庭中使用。

2藍牙在智能家庭網絡的實現

藍牙功能的實現分硬件實現和軟件實現。

①硬件實現。在智能家庭網絡中，要實現藍牙功能就需要添加相關的藍牙主機和藍牙模塊。藍牙主機可以由PC、ARM或單片機擔當,顯然PC機過于昂貴了，因此，一般由arm或單片機擔當藍牙主機。藍牙模塊至少包括：RF模塊、基帶模塊、控制模塊和存儲模塊。現在很多藍牙芯片都集成了多個、甚至全部模塊的功能。

②軟件實現。一個藍牙系統被HCI(藍牙主機控制接口)分為下層（藍牙模塊）和上層（藍牙主機）兩部分。HCI提供訪問藍牙模塊的統一指令方式,它主要定義了主機控制藍牙模塊的各個指令的意義，它為基帶控制器、鏈接控制器、硬件狀態和控制寄存器等提供命令接口，為主機提供向藍牙模塊發送HCI指令、HCI數據以及從藍牙模塊接受HCI事件和HCI數據的能力。主機與藍牙模塊之間通過HCI收、發分組方式進行信息交換，用指令—應答（Command_Response）方式實現控制。

HCI傳輸層主要有3種:HCIUSB;HCIPCM;HCIUART。其中HCIPCM主要負責語音通訊。HCI有4種不同類型的包——HCI命令、HCI事件、ACL數據和SCL數據。ACL數據和SCL數據在藍牙主機和藍牙模塊之間雙向傳輸。藍牙主機通過傳輸層向藍牙主模塊傳送HCI命令，藍牙模塊執行HCI指令后,將以事件的形式返回給藍牙主機。

我們舉例來說明藍牙主機和模塊之間如何傳遞HCI命令和HCI事件。如果藍牙主機要向藍牙模塊發送一條Reset指令，則可以通過藍牙主機的UART串口發送一個十六進制數系列（01、03、0C、00）至藍牙模塊，藍牙模塊就能執行Reset指令功能。若復位成功，藍牙模塊將返回給藍牙主機一個十六進制數串（04、0E、04、01、03、0C、00）的事件，表示完成復位。

弄清HCI指令和HCI事件實現機制后，我們就可以開始編寫各種HCI指令操作函數。HCI以下由底層協議軟件負責的物理鏈路的建立通常可以由藍牙模塊/適配器完成,而實現L2CAP以上的協議軟件和高層應用則需要由開發者自行完成。

3結語

隨著網絡技術和自動化技術的普及，零散的、功能單一的家電設備會被逐步淘汰，智能家庭網絡、智能家居必將成為我國今后發展的主流。由于目前藍牙技術在我們的日常生活中最為常見，在今后的智能家庭中采用藍牙無疑給客戶帶來巨大方便。比如現在常見的藍牙手機就可以直接應用到有藍牙功能的智能家體昂網絡中。可以說藍牙是智能家庭網絡的理想選擇。因此,對基于藍牙技術的無線家庭網絡進行研究具有極大的理論和實際應用價值。

參考文獻：

[1]劉莉平,金甌.藍牙技術與應用[J].信息技術,2003,(10):4-6.

[2]牛偉,郭世澤,吳志軍.無線局域網[M].北京:人民郵電出版社,2003