蓝牙遥控器系统的设计文献综述

 2022-08-10 09:08

一、文献综述

(一)国内外研究现状

蓝牙(Bluetooth)作为一种发展中的近距离、低功耗无线连接技术,为用户提供了一个低成本、高可靠性、低复杂度的无线通信网络,可随时随地用无线接口来代替有线电缆连接,使近距离内的不同数字设备能方便地实现数据资源的无缝共享。蓝牙设备具有体积小、功耗低、集成电路应用简单、可移植性强及成本低廉等优点,因此受到工业界的广泛关注和支持,成为发展和研究的热点之一。蓝牙技术在通信设备领域同样也具有广阔的应用前景,通信设备正在向数字化、智能化、通信数据化

方向发展。但由于目前多数通信电台缺少遥控设备,在实际使用过程中带来诸多不便,例如,背负式通信电台因为缺少遥控设备,在运动中使用者无法对电台进行实时操作。而随着通信电台向功能复杂化和工作方式多元化方向的发展,越来越多地需要操作者在使用过程中对电台进行实时操作,如信道的变更和工作方式的变换、选择输入信息、显示电台当前状态、显示并存储发送/接收信息等操作。蓝牙技术的发展,为研制高度灵活的遥控设备提供了机会。

(二)研究主要成果

整个蓝牙协议结构分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分。蓝牙协议规范的目标是允许遵循规范的应用能够进行相互操作。为实现互操作,远程设备上对应的应用程序必须以同一类协议栈运行。每一协议栈都使用相同的蓝牙数据链路层和物理层。

蓝牙的底层模块是蓝牙技术的核心,它由链路管理层、基带层和射频层构成,射频层主要定义了蓝牙收发器应满足的要求。蓝牙技术工作在全球通用的2.4 GHz的ISM频段,其数据传输速率为1 Mb/s。应用蓝牙技术的PLUG&PLAY概念,任意蓝牙技术设备一旦搜寻到一个蓝牙技术设备,马上就可以建立联系,而无需用户进行任何设置,在无线电环境非常嘈杂的情况下,其优势更加明显。基带层完成跳频和蓝牙数据及信息帧的传输及快速确认,以消除干扰、降低衰落,确保链路稳定。与工作在相同频段的其他系统相比,蓝牙跳频更快,数据包更短,这使蓝牙技术系统比其他系统更稳定。链路管理层负责链路的建立和拆除以及链路的安全和控制。蓝牙支持电路交换和分组交换两种技术,分别定义了两种链路类型,即面向连接的同步链路和面向无连接的异步链路。蓝牙组网时,最多可以有256个蓝牙单元设备连接起来组成微微网(Piconet),其中一个主节点和7个从节点处于工作状态,而其他节点则处于空闲模式。

蓝牙底层模块为上层软件模块提供不同的访问接口,但不同的模块接口之间的消息和数据传递必须通过蓝牙主机控制接口的解释才能进行,即HCI是蓝牙协议中软硬件之间的接口。

中间协议层包括逻辑链路控制与适配协议(Logical Link Control andAdaptation Layer Protocol, L2CAP)、服务发现协议(Service Discovery Protocol,SDP)、串口仿真协议(Radio Frequency Communications Protocol, RFCOMM)和电话控制协议规范。L2CAP完成数据拆装、服务质量控制、协议复用和组提取等功能,是其他上层协议实现的基础,也是蓝牙协议栈的核心成分;SDP为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性;RFCOMM在L2CAP上仿真9针RS-232串口的功能;电话控制协议提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制命令。蓝牙对语音的支持是它与WLAN相区别的一个重要标志。在蓝牙协议栈的最上部分是高端应用层,对应于各种应用模型的剖面(Profile)。

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