無線接入研究論文

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摘要：就藍牙在無線接入方面的應用做一探討，并簡要介紹CSR(CambridgeSiliconRadio)公司單片藍牙產品BlueCoreTM01。

關鍵詞：藍牙；無線通信；數據；PSTN

BluetoothSolutionSchemeWirelessConnection

Abstract：ThisarticledescribesthestudyofapplicationofBluetoothinwirelessconnection，andsimplyintroducesCSR′sbluetoothsingle-chip-BlueCoreTM01.

Keywords:bluetooth;wirelesscommunication;data;PSTN

1引言

藍牙技術是用微波無線通信技術取代數據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。利用藍牙，可以將需要數據和語音通信的各個設備之間聯成一個Piconet網(即微微網)，或將幾個Piconet網進一步互連，組成一個更大的Scatternet網(即分布式網絡)。藍牙的PSTN無線接入點使用現有的網絡電話機為載體，做開發性預言。他使得手機用戶通過固定電話網絡實現信號連接，既而讓廣大的手機用戶同時成為固定電話網的用戶。對手機用戶來說，在解決移動電話網信號問題的同時，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，藍牙具有更大的優勢。

(2)使得計算機可以通過藍牙的PSTN無線接入點無線上網，同時實現了網絡資源的共享。

(3)實現了藍牙規范的內部電話系統(IntercomProfile)應用協議棧，使得藍牙PSTN無線接入點能夠與網絡中的各個藍牙手機進行內部電話通信。

(4)由于方案設計是按照藍牙技術標準設計，所以兼容符合藍牙標準的藍牙手機，適配器等相關藍牙產品。

2BC01芯片和開發工具Bluelab介紹

BC01(BlueCore01)是CSR(CambridgeSiliconRadio)公司設計的一款單片藍牙產品，他集無線設備、微處理器及基帶電路于一體，采用標準的0．35μm的CMOS工藝。通過外置的存有藍牙協議的FlashROM，可提供完全兼容的數據和語音通信。經過優化設計，所需的外部RF元件很少，允許主板的快速設計。因此能以最低的成本，實現最短的產品面市時間。

其主要特點如下：

(1)符合BluetoothV1．1規范。

(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)內含的數字轉換器，可進行線性PCM(脈沖編碼調制)、A律PCM、μ律PCM和CVSD(連續變化斜率增量調制)間的相互轉換，編解符合高至HCI層的藍牙控制協議。

(5)采用單電源3．15V供電，支持PART，SNIFF，HOLD多種節電模式。

(6)支持所有的包類型和多達7個從設備的Piconet。

(7)芯片內含鏈路控制、鏈路管理、HCI以及可選的L2CAP，RFCOMM，SDP多層軟件協議棧，可直接使用。

(8)提供VM(VirtualMachine)機制。內嵌16b的RISC微處理器，運行協議棧的同時還可以運行下載到FlashROM中的用戶程序，實現真正意義的單芯片。

其結構框圖如圖1所示。

Bluelab是專門針對Bluecore的仿真開發系統，他在PC上模擬Bluecore01的環境，從而方便開發基于Bluecore01上運行的應用程序。他包括了compiler，emulator/debugger，documentation以及一些源代碼例子。Bluelab還提供了藍牙協議棧Bluestack，支持SDP，L2CAP和RFCOMM等高層協議。用戶可以通過UART/USB接口來調用Bluestack，也可以通過VM來訪問Bluestack。

3系統方案設計

整個系統分為前端數據處理和PC端數據管理2大部分。前端數據處理框圖如圖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數據接口。S口收發器能夠提供CCITT關于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據收發。由于BC01內部資源及引腳有限，單片機80C196主要完成控制和協調各模塊的工作，處理D信道信令和收發、B信道數據收發、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模、模數轉換、A律/μ律壓縮PCM編解碼等功能，并具備產生和控制各種信號音的功能。藍牙模塊主要實現藍牙功能，并且提供了符合藍牙規范的空中接口。他集成了各種需要的藍牙協議(包括CTP應用協議棧、內部電話應用協議棧)以及管理程序。

為了形成藍牙Piconet網絡化管理，將PC端的數據管理作為Piconet主設備，而前端的數據處理作為從設備。整體的系統結構如圖3所示。

連接PC的BC01作為MASTER，他會自動搜索查詢范圍內的藍牙設備，將其作為SLAVE加入Piconet網，因為每塊SLAVE都有惟一的BD＿ADDR(BluetoothDeviceAddress)，因此MASTER可以區別每一個SLAVE并對其進行控制。

4軟件結構

軟件設計是基于L2CAP層進行開發，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協議層以上的軟件放在PC上運行，與PC采用HCI層接口。軟件結構如圖4所示。

5結語

在無線接入現場應用中，中心控制節點與各個無線接入的距離在100m以內。目前大功率的藍牙芯片已經可以達到100m的覆蓋范圍，完全滿足實際應用。此套方案的實驗室聯機調試已經完成，達到初步設計要求。下一步是將此套方案應用到實際的無線接入現場，進行現場調試，對系統進一步完善。

參考文獻

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