基于ARM的无线蓝牙通讯模块的设计

基于ARM的无线蓝牙通讯模块的设计
作者：周小仨
来源：《软件工程师》2015年第02期
摘要：随着后PC时代的到来，嵌入式ARM技术日益成熟，人们对电子产品性能的要求越来越高，移动便携成为电子消费品的主题，其中蓝牙技术就是众多解决方案中一个有效的选择，本文旨在将蓝牙技术与嵌入式ARM结合起来，设计一款基于嵌入式ARM系统的蓝牙通讯模块。

关键词：蓝牙；嵌入式；ARM；无线通讯
中图分类号：F416.6 文献标识码：A
1 引言（Introduction）
“Bluetooth”蓝牙一词原来是一位丹麦国王的名字，他在10世纪时，统一了当时的瑞典、芬兰和丹麦。

后来用他的名字来给一种新的技术标准命名，意思将各种不同的技术标准统一起来。

这种新的技术主要使用高速跳频与时分多址等通信技术，在一定的距离低成的把若干台数字化设备，包括各种便携移动设备、固定通信设备、PC机及其终端设备、数字系统，如数码照相机、数码摄像机等，还包括智能家器、自动化设备呈网状链接起来。

Bluetooth成为网络中各种外设接口的一种桥梁，取消了设备之间实在的连线，以无线连接来取代[1]。

这种技术的替代对象主要有红外线传输和RS232串口线传输，红外线接口的传输需电子装置在视线之内的距离，而以RS232串口线连接的设备的缺点是需要线缆和和传输速度低，蓝牙技术的发展，方便了各种移动设备的互联。

Bluetooth现成为整个无线通信领域的重要分支，它不仅仅是一个芯片，而是一个近距无线网络，在包括智能手机、掌上电脑、无线耳机、便携PC、各种外设之间进行无线信息传输，现今由Bluetooth构成的无线网络已在移动通信领域到处存在。

Bluetooth应用高速跳频和时分多址等通信技术，能在近距离内较方便地将几台数字化设备呈网状链接起来，可应用于智能手机、PC机、掌上电脑、打印机、游戏机数码相机、MP3等，还可视频、语音、图像、文字、文件同步传输，还可简化白板记录仪、投影机等操作。

蓝牙模块连接图如图1所示。

图1 连接图
Fig.1 Connection diagram
2 蓝牙技术的规范及特点（Specifications and
characteristics of bluetooth technology）
Bluetooth的技术标准是IEEE802.15，工作频带为2.4GHz，1MB/s的带宽。

采用时分多址实现全双工方式通信，基带协议组合了电路交换和分组交换。

每个跳频频率发送一组同步数据，每个时隙分配给某个分组，利用扩频技术可扩展为五个时隙。

Bluetooth支持三个并发的同步话音通道或一个异步数据通道，还可一个同时传送异步数据和同步话音的通道。

64kB/s的同步话音提供给每个话音通道，异步通道的传输速率可达为721kB/s，非对称的反向应答连接速率为57.6kB/s，对称连接速率为432.6kB/s。

根据发射功率大小，Bluetooth有三种传输距离等级：第一种约为100m；第二等级为10m 左右；第三等级为2—3m。

其正常的工作范围是10m半径内。

有效范围内能进行多台设备间的互联。

Bluetooth的特点有：利用跳频技术，数据包短，减缓信号衰减。

链路稳定，使用快速跳频和前向纠错方案，有效减少同频干扰和远距离传输时的随机噪声影响。

使用2.4GHz频段，无须许可。

同时进行数据、音频、视频信号的传输。

采用FM调制方式，可减低复杂性[2]。

蓝牙模块部分电路原理图如图2所示。

图2 电路原理图
Fig.2 Circuit diagram
3 蓝牙匹配规则及使用注意（Using bluetooth
matching rules and notice）
Bluetooth标准开放性无线接入方式的一种，在使用前需要了解和遵循标准技术规则。

不同蓝牙设备在进行通讯前，需要将其匹配在一起，从而确保一个设备发出的数据仅会被许可的其它设备接受。

Bluetooth将设备分为主从两种。

其主设备的特点主要有，主设备有输入端口。

进行匹配时，可通过输入端口输入随机的匹配密码将不同设备匹配。

如蓝牙智能手机、有蓝牙模块的个人电脑等都为主设备。

从设备的特点主要有，从设备多半没有输入端口。

所以从设备往往在出厂时，在芯片中，烧写了一个6位或4位数字的匹配密码。

例如蓝牙耳机等都是从设备。

各种主设备之间，以及主设备与从设备之间，都是可互相匹配的，但是从设备与从设备是不能匹配的。

如蓝牙PC与蓝牙智能手机可匹配，蓝牙PC也可以与蓝牙耳机匹配，而蓝牙耳机与蓝压耳机不能匹配[3]。

蓝牙主设备，依据其类型不同，可匹配一个或多个其他设备。

如一部蓝牙移动电话，一般最多匹配七个蓝牙设备。

但是一台蓝牙个人电脑，却可以匹配十多个或数十个蓝牙设备。

在同一时间，Bluetooth设备之间只支持点对点传输。

4 具体实现步骤（The specific implementation steps）
（1）首先修改模块的参数，运行chmod命令进行修改，模块波特率默认值为38400，主模块和从模块分别与核心控制模块ARM处理器连接好。

（2）实现接收功能，主函数为BlueToothreceive
int main（int argc， char *argv[]）
{ int i=0； bsp_init（）； unsigned char buf[100]； int recv_count； rs485_open（）；
printf（"test BlueTooth （38400）...＼r＼n"）；
while（1） { recv_count = read（fd_rs485，buf，60）； buf[recv_count] = '＼0'； printf （"data num=%d＼n"，recv_count）；
for（i=0；i
int bsp_init（void） { open_port_device（）； return 0； }
（3）实现发送功能，主函数为BlueToothsend
int main（int argc， char *argv[]）
{ int i； bsp_init（）；char buf[14]="0123456789abcd"； int recv_count；
rs485_open（）； printf（"test BlueTooth （38400）...＼r＼n"）；
while（1） { write（fd_rs485，buf，14）；for（i=0；i
printf（"＼n"）； mmdelay（3000）；} return 0；} int bsp_init（void） { open_port_device （）；
return 0； }
（4）分别调试蓝牙的主从模块，其中一片ARM处理模块烧写发送程序，另一片ARM处理模块烧写接收程序。

（5）运行相应程序，在超级终端下可以看到一个ARM处理模块一直在发送数据，另一个ARM处理模块一直在接收从蓝牙模块发过来的数据。

（6）模块参数的修改参照蓝牙模块命令集。

5 结论（Conclusion）
以上为笔者在进行嵌入式ARM开发实践过程中总结出来的，由于能力有限，诸多细节不够完善，如未能实现多蓝牙模块的多点通讯，未能将蓝牙模块驱动程序加载到Linux内核中运行，不足之处难免，希望得到读者朋友的批评指正。

参考文献（References）
[1] 吴作鹏.蓝牙迎来第二春[N].计算机世界，2004（04）.
[2] 季岩.关于蓝牙技术的研究—基于蓝牙的Adhoc网络散列
网形成协议的研究[D].江南大学，2008（07）.
[3] 蒋喜焰.基于无线蓝牙通信的智能家居系统的研究与实现
[D].华东师范大学，2009（04）.
作者简介：
周小仨（1980-），男，硕士，讲师.研究领域：嵌入式，EDA，
单片机技术开发.。