有關(guān)無線接入研究論文
摘要：就藍牙在無線接入方面的應(yīng)用做一探討，并簡要介紹CSR(CambridgeSiliconRadio)公司單片藍牙產(chǎn)品BlueCoreTM01。
關(guān)鍵詞：藍牙；無線通信；數(shù)據(jù)；PSTN
1 引言
藍牙技術(shù)是用微波無線通信技術(shù)取代數(shù)據(jù)電纜來完成點對點或點對多點短距離通信的一種新型無線通信技術(shù)。利用藍牙，可以將需要數(shù)據(jù)和語音通信的各個設(shè)備之間聯(lián)成一個Piconet網(wǎng)(即微微網(wǎng))，或?qū)讉�Piconet網(wǎng)進一步互連，組成一個更大的Scatternet網(wǎng)(即分布式網(wǎng)絡(luò))。藍牙的PSTN無線接入點使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)電話機為載體，做開發(fā)性預(yù)言。他使得手機用戶通過固定電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信號連接，既而讓廣大的手機用戶同時成為固定電話網(wǎng)的用戶。對手機用戶來說，在解決移動電話網(wǎng)信號問題的同時，又可以降低手機用戶的通信費用；對于固定電話運營商來說，則意味著巨大的話費收益。本方案的創(chuàng)新點有幾點：
(1)取代大量的短程連接所用的電纜，尤其是電纜無法到達的地方，藍牙具有更大的優(yōu)勢。
(2)使得計算機可以通過藍牙的PSTN無線接入點無線上網(wǎng)，同時實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的共享。
(3)實現(xiàn)了藍牙規(guī)范的內(nèi)部電話系統(tǒng)(IntercomProfile)應(yīng)用協(xié)議棧，使得藍牙PSTN無線接入點能夠與網(wǎng)絡(luò)中的各個藍牙手機進行內(nèi)部電話通信。
(4)由于方案設(shè)計是按照藍牙技術(shù)標(biāo)準設(shè)計，所以兼容符合藍牙標(biāo)準的藍牙手機，適配器等相關(guān)藍牙產(chǎn)品。
2 BC01芯片和開發(fā)工具Bluelab介紹
BC01(BlueCore01)是CSR(CambridgeSiliconRadio)公司設(shè)計的`一款單片藍牙產(chǎn)品，他集無線設(shè)備、微處理器及基帶電路于一體，采用標(biāo)準的0．35μm的CMOS工藝。通過外置的存有藍牙協(xié)議的FlashROM，可提供完全兼容的數(shù)據(jù)和語音通信。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，所需的外部RF元件很少，允許主板的快速設(shè)計。因此能以最低的成本，實現(xiàn)最短的產(chǎn)品面市時間。
其主要特點如下：
(1)符合BluetoothV1．1規(guī)范。
(2)帶有USB和UART主接口。
(3)可編程的PCM接口，支持13b8kss－1的雙向串行的同步語音傳輸。
(4)內(nèi)含的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可進行線性PCM(脈沖編碼調(diào)制)、A律PCM、μ律PCM和CVSD(連續(xù)變化斜率增量調(diào)制)間的相互轉(zhuǎn)換，編解符合高至HCI層的藍牙控制協(xié)議。
(5)采用單電源3．15V供電，支持PART，SNIFF，HOLD多種節(jié)電模式。
(6)支持所有的包類型和多達7個從設(shè)備的Piconet。
(7)芯片內(nèi)含鏈路控制、鏈路管理、HCI以及可選的L2CAP，RFCOMM，SDP多層軟件協(xié)議棧，可直接使用。
(8)提供VM(VirtualMachine)機制。內(nèi)嵌16b的RISC微處理器，運行協(xié)議棧的同時還可以運行下載到FlashROM中的用戶程序，實現(xiàn)真正意義的單芯片。
Bluelab是專門針對Bluecore的仿真開發(fā)系統(tǒng)，他在PC上模擬Bluecore01的環(huán)境，從而方便開發(fā)基于Bluecore01上運行的應(yīng)用程序。他包括了compiler，emulator/debugger，documentation以及一些源代碼例子。Bluelab還提供了藍牙協(xié)議棧Bluestack，支持SDP，L2CAP和RFCOMM等高層協(xié)議。用戶可以通過UART/USB接口來調(diào)用Bluestack，也可以通過VM來訪問Bluestack。
3 系統(tǒng)方案設(shè)計
整個系統(tǒng)分為前端數(shù)據(jù)處理和PC端數(shù)據(jù)管理2大部分。前端數(shù)據(jù)處理框圖如圖2所示。
藍牙ISDN接入點的空中無線接口為藍牙，有線接口有：RJ11，ISDN的S/T接口、USB數(shù)據(jù)接口。S口收發(fā)器能夠提供CCITT關(guān)于ISDNS/T參考點的I．430建議要求的功能，支持192kb/s的4線平衡傳輸方式的全雙工數(shù)據(jù)收發(fā)。由于BC01內(nèi)部資源及引腳有限，單片機80C196主要完成控制和協(xié)調(diào)各模塊的工作，處理D信道信令和收發(fā)、B信道數(shù)據(jù)收發(fā)、外部中斷申請，并且通過各種接口與藍牙模塊進行通信。SLIC模塊主要提供語音信號的數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換、A律/μ律壓縮PCM編解碼等功能，并具備產(chǎn)生和控制各種信號音的功能。藍牙模塊主要實現(xiàn)藍牙功能，并且提供了符合藍牙規(guī)范的空中接口。他集成了各種需要的藍牙協(xié)議(包括CTP應(yīng)用協(xié)議棧、內(nèi)部電話應(yīng)用協(xié)議棧)以及管理程序。
為了形成藍牙Piconet網(wǎng)絡(luò)化管理，將PC端的數(shù)據(jù)管理作為Piconet主設(shè)備，而前端的數(shù)據(jù)處理作為從設(shè)備。整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
連接PC的BC01作為MASTER，他會自動搜索查詢范圍內(nèi)的藍牙設(shè)備，將其作為SLAVE加入Piconet網(wǎng)，因為每塊SLAVE都有惟一的BD＿ADDR(BluetoothDeviceAddress)，因此MASTER可以區(qū)別每一個SLAVE并對其進行控制。
4 軟件結(jié)構(gòu)
軟件設(shè)計是基于L2CAP層進行開發(fā)，SLAVE的功能是接受MASTER的查詢、連接請求，或查詢到已存在的Piconet后，將自己加入Piconet。SLAVE的功能簡單，全部程序代碼可以放在單片機80C196的FlashROM中運行。MASTER由于要負責(zé)管理整個Piconet，對各個SLAVE進行控制和管理，BC01提供的資源已不能滿足。因此將L2CAP協(xié)議層以上的軟件放在PC上運行，與PC采用HCI層接口。軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
5 結(jié)語
在無線接入現(xiàn)場應(yīng)用中，中心控制節(jié)點與各個無線接入的距離在100m以內(nèi)。目前大功率的藍牙芯片已經(jīng)可以達到100m的覆蓋范圍，完全滿足實際應(yīng)用。此套方案的實驗室聯(lián)機調(diào)試已經(jīng)完成，達到初步設(shè)計要求。下一步是將此套方案應(yīng)用到實際的無線接入現(xiàn)場，進行現(xiàn)場調(diào)試，對系統(tǒng)進一步完善。
參考文獻
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