深圳市組創(chuàng)微電子有限公司
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06-27
2023
藍牙DONGLE模塊
藍牙Dongle模塊是一種用于添加藍牙功能到非藍牙設備的小型模塊。它通常以USB插頭或其他接口形式提供，并可連接到計算機、電視、音頻設備等非藍牙設備，以使其具備藍牙通信能力。以下是涉及到的主要技術方面：藍牙通信技術：藍牙Dongle模塊的關鍵技術是藍牙通信技術。它使用藍牙協議棧與其他藍牙設備進行通信，包括建立連接、數據傳輸和控制命令等。藍牙通信技術涉及到藍牙協議、藍牙配置文件、藍牙核心規(guī)范等方面的知識。射頻和天線設計：藍牙Dongle模塊需要進行射頻設計和天線設計，以確保良好的無線信號傳輸和接收性能。這包括天線選型、天線布局、匹配電路設計等，以優(yōu)化射頻性能和信號覆蓋范圍。USB或其他接口設計：藍牙Dongle模塊通常使用USB接口或其他特定接口與非藍牙設備連接。在設計過程中，需要考慮接口電氣特性、信號傳輸速率和兼容性等因素。電源管理和功耗優(yōu)化：藍牙Dongle模塊通常需要使用設備自身的電源或從連接設備獲取電源供應。因此，需要進行電源管理和功耗優(yōu)化，以延長電池壽命或減少對連接設備電源的負載。驅動程序開發(fā)和兼容性：為了使藍牙Dongle模塊在操作系統(tǒng)中正常工作，需要開發(fā)相應的驅動程序。這涉及到驅動程序開發(fā)和與操作系統(tǒng)的兼容性測試。數據安全和加密：藍牙通信中的數據安全和加密是重要的考慮因素。藍牙Dongle模塊需要支持藍牙安全協議和加密算法，以確保數據傳輸的安全性和防止未經授權的訪問。軟件開發(fā)和API集成：藍牙Dongle模塊通常需要提供相應的軟件開發(fā)包（SDK）和API，以便開發(fā)者可以集成藍牙功能到應用程序中。這包括提供藍牙通信相關的API、示例代碼和開發(fā)工具，以簡化軟件開發(fā)過程。用戶界面和配置工具開發(fā)：為了方便用戶操作和配置藍牙Dongle模塊，可能需要開發(fā)相應的用戶界面和配置工具。這些工具可以提供藍牙連接的管理、設備配對、參數設置等功能，以增強用戶的交互體驗。兼容性測試和認證：在開發(fā)過程中，進行兼容性測試以確保藍牙Dongle模塊能夠與各種藍牙設備進行正常通信和配對。此外，根據相關標準和要求，進行藍牙認證，例如藍牙SIG（Special Interest Group）的認證，以獲得藍牙技術的合規(guī)性和認可。固件升級和維護：隨著藍牙技術的不斷發(fā)展和新功能的引入，可能需要對藍牙Dongle模塊的固件進行升級和維護。這涉及到固件的更新、傳輸和安裝過程的設計，以確保模塊具備最新的功能和性能。藍牙Dongle模塊的開發(fā)和制造過程需要綜合考慮硬件、軟件、射頻和工業(yè)設計等多個領域的知識和技術。通過高質量的工程實踐、全面的測試和認證流程，可以開發(fā)出功能強大、可靠穩(wěn)定的藍牙Dongle模塊，為用戶提供方便的無線連接和通信解決方案。
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06-21
2023
智能溫控風扇設計
藍牙數據傳輸智能溫控風扇系統(tǒng)的設計本文設計的藍牙數據傳輸智能溫控風扇系統(tǒng)是由2塊STC15F2K60S2單片機分別作為主控制器、從控制器，采用體溫傳感模塊作為溫度采集器件，HC-05主從一體藍牙串口模塊發(fā)送接收風扇檔位信息，通過系統(tǒng)預設溫度與系統(tǒng)檢測到的體溫的比對，完成風扇電機轉速的自動調節(jié)以及自動啟停，并通過三極管控制風扇電機的運轉。并將風扇檔位、預設的溫度、檢測到的體溫同時顯示在LCD1602上。一、智能溫控風扇系統(tǒng)整體設計思路利用體溫傳感模塊采集人體溫度并輸出電壓數據給主控制器（STC15F2K60S2）進行A/D轉化及計算，在LCD1602上顯示當前人體溫度值、預設溫度限值及風扇檔位。其中預設溫度限值和檢測到的當前人體溫度都可精確到小數點后兩位。通過主角色藍牙發(fā)送檔位給從角色藍牙，直流風扇電機的轉速通過控制器（STC15F2K60S2）根據檔位采用PWM脈寬調制方式來變動。系統(tǒng)預設溫度限值通過三個按鍵改變，第一個移動改變限值對應的位置，第二個提高預設限值，第三個降低預設限值。系統(tǒng)結構方框如圖1所示。二、藍牙智能溫控風扇系統(tǒng)設計方案本設計要用藍牙的無線短距離傳輸智能的完成風扇電機的溫度控制，通過采用溫度變化分辨率較高且性能穩(wěn)定的換擋停機控制部件，實現風扇電機根據人體溫度的變化自動改變轉速及啟停。（1）溫度傳感器的選擇：溫度傳感器采用體溫傳感模塊，該模塊體積小，與主控制器連接只需一個采集口，加上電源正、負兩個腳共三個腳就能工作。人體只要觸摸到其探頭，該模塊就能采集數據，數據經過主控制器A/D轉化及計算后能精確到小數點后兩位。（2）控制器的選擇：控制器采用兩塊STC15F2K60S2單片機分別作為主控制器、從控制器，通過軟件編程的方法進行體溫數據轉化、計算和比較，同時通過主角色藍牙在其串口輸出檔位信號。STC15F2K60S2單片機內含2048字節(jié)的隨機數據存儲器RAM，性能高，工作電壓低，不需外部晶振，單片價格實惠，適用于本文的設計系統(tǒng)。（3）顯示器件的選擇：本設計采用LCD1602液晶顯示屏顯示溫度、設置限值、檔位。該液晶顯示屏能夠顯示16x02即32個字符，功耗極低，顯示的數據明確醒目，顯示程序的編寫也相對簡單，不僅可以顯示數字而且還能顯示字符甚至圖形，同時其顯示字符美觀。（4）調速方式的選擇：本設計采用單片機軟件編程來實現PWM（脈沖寬度調制）的調速方法。最常用的就是矩形波PWM信號，在控制電機的轉速時，通過調節(jié)PWM波的占空比實現調速，占空比越大，轉速就越快。通過采用軟件延時方法，實現高、低電平延時時間與I/O口電平循環(huán)變動得到PWM信號。（5）無線傳輸器件的選擇：無線傳輸器采用兩塊HC-O5主從一體藍牙模塊作為無線傳輸的器件。該模塊可設置主從模式，進行主、從角色間的連接及發(fā)送接收。HC-O5主從一體藍牙模塊操作簡單，功耗低，通信距離10米以內，適合本設計。三、智能溫控風扇系統(tǒng)軟件設計程序設計有主控制器、從控制器兩部分：3.1主控制器程序流程圖(如圖2所示)3.2從控制器程序流程圖(如圖3所示)四、智能溫控風扇系統(tǒng)軟件調試（1）按鍵顯示的調試：根據本設計編寫的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用主控制器的P2.5、P2.4、P2.3口，LCD1602顯示數據口采用P0口，RS端接P4.5口，RW端接P2.7口，E端接P2.6口，從而完成按鍵功能及LCD1602的顯示。通過編譯未出錯，進而把接口改為仿真調試的接口，LCD1602能正常顯示預設溫度上下限值、檔位及程序給定的溫度。按鍵功能也實現了，當按下設置鍵時，光標閃爍，再按下加、減鍵時也能對光標閃爍中的數進行加一、減一，再按下設置鍵，光標右移（光標移動的位置有8個），對溫度的上下限進行修改。（2）體溫傳感模塊采集部分的調試：由于體溫傳感模塊的集成化，調式極為簡便。其高精度、低功耗、小體積的特性為實現控制電機的高穩(wěn)定和高精度提供了可能。采用主控制器P1.4口為模擬輸入口，由于需要對輸入的模擬信號進行AD轉化和處理才能顯示體溫，因此需要增加體溫轉化程序。通過軟件程序設計完成對人體溫度的持續(xù)檢測，LCD1602會顯示到溫度的百分位部分。將該模塊接入電路，LCD1602會顯示一溫度，但這并不是環(huán)境溫度，本設計中該模塊只能檢測人體溫度。待人將手指捏?。ɑ蛉梭w其他部位接觸）該模塊的探頭后，LCD1602能顯示當前檢測到的人體溫度。（3）風扇電機調速電路的調試：本設計采用兩個三極管驅動風扇直流電機。軟件設置了P0.0口輸出不同的PWM波形給兩個三極管來驅動風扇電機的轉動。軟件設定根據不同溫度輸出不同的PWM波得到不同的占空比來控制風扇電機，占空比越大檔位越高。程序實現了P0.0口的PWM波形輸出，當人體溫度低于下限溫度時，風扇自動停止轉動（0檔）；當人體溫度高于下限并低于中限溫度時，風扇低速轉動（1檔）或是自動開始轉動；當人體溫度高于中限并低于上限時，風扇中速轉動（2檔）；當人體溫度高于上限時，風扇全速轉動（3檔）。本設計系統(tǒng)的風扇電機的轉速可進行四級調速，根據系統(tǒng)預設的上下溫度限值與體溫傳感模塊檢測的溫度的比較，完成轉速變換。在程序中改變從控制器接收的檔位信息，風扇電機能實現對應檔位的調速。（4）主、從角色藍牙電路的調試：主控制器將現得出的檔位與上一次比較，若檔位發(fā)生變化，則通過主角色藍牙把變化的檔位發(fā)送給從控制器，從角色藍牙接收主角色藍牙發(fā)出的檔位信息，然后傳給從控制器，當有檔位給從控制器時，從控制器將輸出與檔位對應的PWM波。在主控制器側產生檔位（可通過LCD1602的顯示得知），然后用串口助手連接從角色藍牙，可得到一致的檔位信息，再將從角色藍牙接入從控制器電路，風扇電機也可實現對應的轉速。五、智能溫控風扇系統(tǒng)硬件調試5.1按鍵顯示的調試系統(tǒng)按鍵部分實現了以下功能：按下設置鍵即接主控制器P2.5口的按鍵，進行溫度上下限值的設置（進行LCD光標移動并閃爍）；按加鍵即P2.4口的按鍵，實現了光標閃爍的值加一；按減鍵即P2.3口的按鍵實現相應值的減一。若按鍵時間過長，光標不是移動一位，而是增加二位，主要原因是按鍵的去抖動延時時間過長，可將對應的按鍵去抖動延時時間適量增加作為改進方法。本設計實現了LCD1602可顯示溫度上下限值、檔位及人體溫度，溫度上下限值能根據不同的需求通過按鍵進行調整，且LCD1602的顯示效果很好，很穩(wěn)定。5.2體溫傳感模塊溫度采集部分的調試將體溫傳感模塊的AD口通過方形排母間接接在主控制器的P1.4口。方形排母在主控制器的右側四口即為體溫傳感模塊的AD、GND、DC、VCC口，可將模塊直接插在該排母上。系統(tǒng)調試中為驗證模塊是否能在主控制器板上工作，將人的手指捏住（或身體其他部位）該模塊的探頭，即可發(fā)現LCD1602顯示的數值也隨著變化，待穩(wěn)定后即為檢測到的人體體溫，由此驗證了該模塊能在系統(tǒng)板上正常工作。由于該模塊只有4個引腳，因此在調試過程中因注意其各個引腳的對應位置，以免將其接反導致模塊不能工作甚至燒毀模塊。5.3風扇電機調速電路的調試由于調速電路的設計中主要在于軟件設計，所以外圍的驅動電路只是簡單的將傳輸來的PWM信號放大進而驅動風扇電機轉動。當人體溫度高于系統(tǒng)預設溫度下限值時，電機開始轉動，由于人體的溫度較恒定，不會發(fā)生太大的變化，因此風扇電機的檔位也不會發(fā)生過于頻繁的變化。風扇的轉速會隨著檔位的切換而變化。將手指（身體其他部位）離開體溫傳感模塊的探頭時，發(fā)現檢測的溫度先增大然后減小直到穩(wěn)定，原因是該模塊本身電路的設計，不過這變化的時間很短，并不影響該系統(tǒng)的性能。六、智能溫控風扇系統(tǒng)功能（1）系統(tǒng)實現的功能：本設計可實現單片機系統(tǒng)檢測人體溫度的變化，根據體溫變化，通過無線藍牙傳輸檔位信號來控制風扇直流電機的啟停和調速。通過單片機輸出不同的占空比，從而產生不同的轉速；還可通過按鍵預設不同的溫度上下限值，再根據設置的溫度限值與檢測到的人體溫度的比較調節(jié)檔位來控制電機轉速。當體溫低于預設溫度下限時，電機停止轉動；當體溫高于預設溫度下限時，單片機P0.0口輸出不同占空比的PWM信號，從而調控風扇的轉速。系統(tǒng)還能動態(tài)的顯示當前人體溫度、設置溫度限值及檔位。（2）系統(tǒng)功能分析：系統(tǒng)總體上由主控制器側、從控制器側兩大部分組成。主控制器側由五部分組成，既主控制器（單片機）、LCD1602顯示電路、體溫檢測模塊體溫采集電路、獨立按鍵電路、主角色藍牙連接電路；從控制器側由三部分組成，即從角色藍牙連接電路、從控制器（單片機）、風扇電機調速電路。人體溫度檢測模塊中的體溫采集電路是整個設計系統(tǒng)的首要部分。首先要檢測到體溫，才能用主控制器與溫度限值比較得出檔位，從控制器通過檔位信號來控制直流風扇電機的轉速；接著是主、從角色藍牙連接電路，該部分使用主從角色藍牙間的通信。主控制器的檔位信號通過主角色藍牙發(fā)送給從角色藍牙，進而傳給從控制器；再次是風扇電機驅動電路，這部分通過外圍電路將從控制器輸出的PWM波放大輸出，不同的PWM波得到不同的電機轉速。電路設計采用兩個三極管完成較好的控制效果；最后LCD1602的動態(tài)顯示電路實現了設置溫度限值、人體溫度及風扇電機檔位的顯示，還有獨立按鍵可根據不同的需求實現溫度限值的調整。總結設計的本系統(tǒng)以單片機為控制元件，根據體溫傳感模塊檢測到的人體溫度與設置溫度限值的比較得出檔位，通過藍牙間的無線傳輸來傳輸檔位，在一定距離內實現了風扇轉速的調節(jié)。本系統(tǒng)的設計可推廣到家庭的風扇電機控制系統(tǒng)中，實現風扇轉速的的智能控制調節(jié)，亦可實現人體溫度的監(jiān)測（特別是小孩及老人群體）。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙數據傳輸智能溫控風扇系統(tǒng)的設計方案。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網絡，如有侵權，請聯系刪除。
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06-20
2023
藍牙iBeacon與Mesh
藍牙 iBeacon 與 Mesh 組網技術本文主要內容為從原理與協議上分析BLE的iBeacon廣播技術，以及介紹低功耗藍牙的Mesh自組網技術，從而打破傳統(tǒng)藍牙無法自組網或者說組網功能弱的瓶頸。一、藍牙iBeaconBLE發(fā)送的信號有兩種形式即廣播和連接，iBeacon技術是蘋果公司提出的一種基于BLE的間歇性廣播技術即Internal beacon。1.1 iBeacon數據結構的解析BLE廣播一幀的數據量最長可以達到47字節(jié)，其包括1個字節(jié)的報頭、4個字節(jié)的地址、39個字節(jié)廣播通道PDU數據包、以及3個字節(jié)的CRC校檢碼，結構如圖5.1所示：iBeacon廣播技術是采用最簡單的廣播數據格式，它刪除了PDU數據包中的數據報頭和MAC地址，只發(fā)送31字節(jié)的數據；本課題在研究iBeacon廣播時，設置其數據格式為6字節(jié)的預置數據、1字節(jié)制造商數據、2字節(jié)公司服務代號、16字節(jié)128比特的UUID、2字節(jié)的主設備號、2字節(jié)的次設備號、1字節(jié)信號發(fā)射強度，除了預置位數據，其它字段的數據可自行修改。移動終端可以接收BLE基站發(fā)出的iBeacon廣播信號，通過軟件抓取iBeacon數據。1.2 iBeacon的RSSI特性解析iBeacon技術采用間歇性的向空間中輻射廣播數據，因此空間的RSSI網絡分布是以一定的規(guī)律在變化，本課題設置廣播間隔為±=1095 msmsT，即在環(huán)境因素不變的條件下，RSSI網絡以T為時間間隔做周期性變化。實時通信中信號強度的測量方式有2種：RX與RSSI，兩者都是天線對信號接收功率的衡量指標，但是前者測量的是信號的功率，單位是毫瓦；而RSSI則表示接收信號強度的百分比，是一種相對比較的測量方式，且比較的標準由芯片制造商自定義。二、藍牙Mesh自組網傳統(tǒng)藍牙設備與ZigBee相比，自組網能力差是其很難用于實現大范圍物聯網的原因之一；BLE技術的快速發(fā)展與普及，在本課題中提出基于藍牙Mesh的自組網將打破傳統(tǒng)藍牙的缺陷，完成藍牙Mesh的跨島連接。2.1傳統(tǒng)藍牙設備網絡微微網（piconet）是一種傳統(tǒng)的藍牙網絡拓撲結構，一個微微網內只能有1個主設備，以及小于等于7個wake狀態(tài)的從設備。主從設備以輪詢的規(guī)則與從設備進行通信，而從設備之間通信需要主設備做橋接聯通；單個微微網采用星型的拓撲結構，多個微微網鏈接在一起采用樹型的拓撲結構，其原理符合1主7從的分配模型，即微微網之間以交叉的形式互聯；網絡A的從節(jié)點4作為網絡B的主節(jié)點，如此多個piconet構成了散射網(scatternet)如圖5.5所示。散射網的缺點是結構復雜冗余，兩個相鄰但不在同一網絡內的從節(jié)點，需要以多跳的形似進行信息交互，傳輸速度慢，造成資源浪費。2.2藍牙Mesh自組網無線藍牙Mesh網絡中每個節(jié)點采用多跳的技術接入自組網，兩個設備節(jié)點之間有一條或多條路由，采用協作的方式進行數據通信。藍牙iBeacon信號除去包頭的大小，每一幀攜帶的真正信息量大小為31個字節(jié)，而無線Mesh網絡本身是一種高容量、高速率的網絡，因此，用于傳輸數據量較少的藍牙無線通信是非常高效的。理論上一個藍牙無線Mesh網絡能夠連接65535個設備節(jié)點，實際實驗中受設備CPU和內存容量等因素的限制，其數量為200多個，其中每個設備節(jié)點傳輸距離大于50米，對于大型網絡可以通過多個自組網連接。在BLE的應用中，Mesh自組網實現了每個設備節(jié)點之間的相互通信，摒棄微微網中1個主設備配對7個從設備的概念，協作式通信拓寬了系統(tǒng)內數據交互的通道，實現的模型如圖5.6所示。各個設備節(jié)點之間的鏈路，相互連接形成一張密集的網絡，其中，虛線部分表示兩個設備節(jié)點通過中間節(jié)點橋接的方式，完成間接的數據通信，信號傳遞的形式就像波浪的遞推。在一個Mesh網絡中，導致數據間接通信的原因有兩個：如虛線m，是因為設備節(jié)點間的距離大于藍牙信號傳播的最大距離；虛線n，為非視距通信，設備節(jié)點間存在藍牙信號無法透傳的障礙物。2.3藍牙Mesh自組網的相關協議（1）信道的協調分配：當藍牙多信道連接Mesh自組網時，每個iBeacon設備節(jié)點每次只能監(jiān)測到一個可用信道，設備節(jié)點可通過特定協商機制，來確保每個節(jié)點發(fā)出的信號在同一信道上，即設備節(jié)點可從不同信道實時切換到可用信道上；研究采用ATIM窗口多信道同步機制，其原理是：在窗口開始的時候強行將所有設備節(jié)點信號切換到同一個信道上。Mesh網絡的信道劃分，是從頻率的劃分來分配網絡對信道的使用，以確保Mesh網絡的高效性；其中，主流的信道分配方案是組的劃分，分配規(guī)則是選取相鄰節(jié)點間沖突最少的信道。（2）網絡搜索與路由轉發(fā)：網絡搜索技術是用來發(fā)現Mesh網絡內的iBeacon節(jié)點，并建立節(jié)點信息庫，其使用的主要方法為：網絡信息的掃描與節(jié)點信息庫的維護；當搜索到網絡內的新設備，該設備的節(jié)點信息將以路由轉發(fā)的形式，在Mesh網絡內傳播。路由轉發(fā)技術直接影響網絡的利用率，Mesh網絡采用的是一種多跳技術，即信號可以經過多個節(jié)點的跳躍被目標節(jié)點接收；選擇路由時有3點需要考慮：1.綜合考慮路由的選擇，最小跳數不是判斷最佳路由的唯一準則，2.提高Mesh網路路由的容錯性，避免鏈路中斷導致信號傳輸失敗，3.提高資源的利用率，多路由選擇；其中主流的Mesh網絡路由協議是動態(tài)源路由協議，它是一種對稱反應式自組織路由協議。（3）網絡安全：Mesh網絡獨有的多跳技術與自組網技術，保證了Mesh網絡的安全性；同時為了解決Mesh網絡內節(jié)點流量的保密性、iBeacon節(jié)點入網的控制與監(jiān)管，Mesh安全關聯提出一種以Mesh密鑰為核心的安全架構；其中只有通過認證的密鑰才可以組織通信，該認證過程有3個步驟：1.鏈接管理協議交互階段，2.EAP認證，3.Mesh安全關聯的4次握手。因此本課題在建立Mesh網絡時，預先設置好了網絡密鑰。實現Mesh自組網的方式是：移動終端的應用軟件搜索發(fā)現iBeacon廣播設備，并建立鏈接，選擇安全配置菜單，設置Mesh網絡的安全密鑰，切換到設備搜索菜單，選擇信息列表中相應的設備接入到網絡中，組建以移動終端為MP節(jié)點的Mesh自組網絡。這里聲明一個網絡安全問題，一個BLE設備在Mesh網絡中可以作為信息傳遞的中間橋梁，但是只能同時擁有1枚網絡密鑰，即只能被一個MP節(jié)點控制?？偨Y本文主要介紹低功耗藍牙的iBeacon技術，對iBeacon信號數據結構進行解析，并補充了信號的RSSI特性，通過對數路徑損耗模型，表示不同芯片接收到信號強度值與信號傳播距離的關系；隨后將傳統(tǒng)藍牙組網技術（微微網）與藍牙Mesh自組網技術的進行對比分析，從信道的協調分配、網絡搜索與路由轉發(fā)、網絡安全3個方面敘述藍牙Mesh協議與實現方式。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙 iBeacon 與 Mesh 組網技術詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。
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06-19
2023
藍牙抗干擾技術
一、藍牙自適應跳頻（AFH）技術藍牙系統(tǒng)工作在2.4GHz的ISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段，許多設備工作在該頻段，在這樣的頻段上工作，相互干擾必然相對嚴重，因此藍牙系統(tǒng)使用了跳頻技術來防止衰落和抑制干擾。在建立連接以前藍牙設備在固定的一個頻段內選擇跳頻頻率，快速交換時間和地址握手信息，進而迅速取得時間和頻率同步。連接建立后，雙方設備根據跳變序列改變信道頻率，使跳頻頻率呈現隨機性。藍牙定義了32個頻點為一個頻段，劃分為79個子頻段，藍牙主設備時鐘CLK和主設備地址的最低28位決定了藍牙工作的頻段及跳頻序列，如圖2.10所示；藍牙系統(tǒng)定義了5種工作狀態(tài)下的跳頻序列：尋呼、尋呼響應、查詢、查詢響應和連接跳頻序列，不同狀態(tài)下有不同的策略產生跳頻序列。圖2.11表明了藍牙系統(tǒng)的跳頻序列產生原理；輸入X由時鐘信息位決定，它決定了起跳頻點在某一頻段的32個頻率序列中的相痊--段內頻率序列的偏移量，同時跳頻頻點改變的速度也由它決定；A到F決定跳頻序列的順序，在藍牙系統(tǒng)中，要獲得相應狀態(tài)的跳頻序列，正是利用了不同狀態(tài)下改變A~F的取值；在查詢/尋呼掃描狀態(tài)下，A到F輸入序列只與地址有關，因此其跳頻序列是唯一確定的，在其他狀態(tài)下，A~F由時鐘和藍牙地址共同控制，其跳頻序列隨著時鐘的改變而作相應的跳變；Y1、Y2則對收發(fā)跳頻序列的選擇進行控制，Y1保證收發(fā)頻點不會重復，Y2使收發(fā)頻點在不同的頻段內；PERM5是一個由C、D、Y1控制的蝶形運算器，它起到擾亂的作用。（1）尋呼/尋呼掃描狀態(tài)：藍牙設備通過尋呼來尋找其他的設備加入其微微網；尋呼設備每312.5μs選擇一個新的跳頻點來發(fā)起尋呼，在尋呼掃描時，被尋呼設備每1.28s選擇一個新的頻點來監(jiān)聽，尋呼和被尋呼設備使用被尋呼設備地址的低28位，產生的尋呼跳變序列是一個定義明確的周期序列，它的32個頻點均勻的分布在79個頻率信道上。（2）查詢/查詢掃描狀態(tài)：藍牙設備通過查詢來尋找周圍的其他設備，查詢設備每隔312.5μs選擇一個新的頻率來發(fā)送查詢消息，被查詢設備每1.28s選擇一個新的頻率監(jiān)聽；查詢和被查詢設備使用通用查詢接入碼作為查詢地址。產生的32個查詢跳變序列均勻分布在79個頻率信道上。（3）連接狀態(tài)：使用主設備地址的最低28位有效位，藍牙通信設備雙方每隔625μs改變一個頻率，產生的信道跳變序列周期非常長，而且79個跳變序列在任何的一小段時間內都是接近均勻分布的，能夠滿足跳頻系統(tǒng)的要求。在藍牙1.2協議中增加了自適應跳頻的算法；當藍牙通信過程中發(fā)現某個信道信號質量差，即成為“壞”的信道時，可以在跳頻時丟棄這些壞信道，而選取其他信道質量好的跳頻信道來代替，從而避開了某些頻點上的通信干擾，進而增強其抗干擾能力。二、藍牙基帶糾錯機制藍牙技術采用了前向糾錯FEC和自動重傳請求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）技術，采用的糾錯機制比較簡單。其中前向糾錯FEC是發(fā)送端將數據信息按照一定的規(guī)則編碼后，組成具有糾錯能力的編碼；接收端收到編碼后的數據，按預先規(guī)定的規(guī)則進行相應的解碼，來確定接收的數據信息中是否有錯誤，若有錯誤，確定其位置并進行糾正，該編碼方式比較適用于實時傳輸系統(tǒng)，但是該技術的缺點是糾錯能力有限。自主重傳請求又稱為判決反饋，它使用確認和超時，在不可靠服務的基礎上實現可靠的信息傳輸；在發(fā)送端，對數據進行分組編碼，加入一定的冗余碼，使之具有一定的檢錯能力；接收端在接收到編碼信息后，對其進行解碼并且進行判決，檢測是否存在一定的誤碼，然后通過反饋信道將判決結果發(fā)送回發(fā)送端；發(fā)送端依據反饋的判決結果，決定是否對數據進行重傳；但是重傳也不是無限度，多次重傳后，超過系統(tǒng)規(guī)定的時間后，系統(tǒng)將不再進行重傳。藍牙基帶中具體的糾錯方式包括：1/3比例FEC、2/3比例FEC和ARQ。其中，1/3比例FEC對每位信息重復3次進行編碼，編碼方法較為簡單，編碼序列長度是原序列長度的3倍。2/3比例FEC編碼采用一個生成多項式把10位數據編碼為15位，是一個（15，10）截短漢明碼，數據接收方進行相應的逆向運算，根據算法提供的檢錯與糾錯機制恢復出原始數據。在ARQ方式下，數據包一直被重傳，直到最終接收到確認或重傳超時。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙抗干擾技術詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網絡，如有侵權，請聯系刪除。
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06-18
2023
ZigBee無線技術
一、ZigBee技術簡介家庭和工業(yè)上的很多場景都需要大量使用無線控制和監(jiān)控，這些需求往往需要較低的數據傳輸速率、較長的電池壽命以及較低的使用復雜性。為了滿足這些要求，IEEE提出了一種無線標準IEEE802.15.4，這種技術也被稱為ZigBee。ZigBee是一種用于短距離、低數據速率的無線通信協議，它有三個工作頻段，在國內主要使用的是2.4GHz頻段。ZigBee有如下特點：(1)低功耗；(2)提供完整的無線網狀網絡；(3)單個網絡最多能將65000多個設備連接起來；(4)易于部署；(5)經濟，價格便宜；(6)使用比其他無線技術更小的數據包。二、ZigBee網絡拓撲結構ZigBee標準規(guī)定了精簡型和全功能型這兩種設備類型。前者功能有限，而后者擁有所有功能，后者也可以配置為任意功能設備。精簡功能型設備在網絡中只能與全功能型設備通信，而全功能型設備能與任意設備通信。精簡功能型設備用于完成比較簡單的工作，例如負責開啟或關閉功能的開關，精簡功能型設備的存儲器大小和處理能力通常不如全功能型設備。ZigBee標準規(guī)定：在ZigBee網絡中有路由器、協調器和終端設備這三種功能設備。作為網絡中的核心設備，協調器是一個全功能型設備，它構成了網絡的根，通過它可以連接到其他網絡。每個ZigBee網絡中只有一個協調器，ZigBee網絡最初由協調器創(chuàng)建，它存儲有關網絡的信息，并充當安全密鑰的存儲庫。在ZigBee網絡中路由器路由來自其他設備的數據，路由是對數據被轉發(fā)到目的地設備的路徑的處理。ZigBee終端設備可以與協調器或路由器連接以加入網絡，但不能中繼數據，這種特性使得終端設備節(jié)點可以在大部分時間里處于非活動狀態(tài)，從而延長電池壽命。如圖3-1所示，由不同功能設備組成的ZigBee網絡可以有星形、樹型和網狀這三種拓撲結構，其中樹型、網狀網絡屬于對等網絡。在樹型網絡中，協調器充當樹的根，路由器或終端設備可以連接到協調器，并且可以像一棵樹一樣進行擴展。終端設備不能擁有子節(jié)點，因其不能中繼信息。這種拓撲結構允許網絡中有多個級別的節(jié)點，終端設備可不用依靠協調器而直接通過路由器加入網絡，所有的消息都可以通過路由發(fā)送到其他任意設備。這種類型的拓撲結構是ZigBee設備與網絡中的其他設備通信最可靠的一種。星型網絡以協調器為中心，多個終端設備直接連接到協調器，是最簡單的網絡。使用這種結構時，終端設備只能與協調器直接通信，兩個終端設備之間的通信需協調器轉發(fā)消息，協調器充當了路由器的功能。因此，星型網絡中經過協調器的數據流量較大，網絡節(jié)點越多，整個網絡的通信效率越低下。網狀拓撲結構是最為靈活且應用范圍最廣泛的拓撲結構。在網狀網絡中，它允許網絡種搜索消息的備用路徑，消息從起點到目的地有多條路徑可以選擇。因此，在網狀網絡中消息傳輸非常可靠并且時延很低。無論使用哪種結構，ZigBee網絡都是由唯一的PAN(PersonalAreaNetwork，個域網)協調器所創(chuàng)建。該協調器管理整個網絡，并負責如下工作：(1)啟動、終止或路由整個網絡的消息；(2)分配16位或64位網絡地址給之后加入網絡中的設備；(3)生成該網絡對應的PAN標識符(PANID)，每個PANID對應一個不同的ZigBee網絡，PANID允許網絡中的設備使用16位短地址與整個網絡中的其他設備通信。PAN協調器一般都具有較長的活躍期，因此通常使用市電電源供電，其他設備通常由電池供電。最小的ZigBee網絡只包含一個終端設備和一個PAN協調器。三、ZigBee協議棧由圖3-2中可知，ZigBee協議棧的結構有四層，其中物理層和媒體訪問控制層由IEEE802.15.4標準定義，網絡層以及應用層則由ZigBee聯盟定義。3.1應用層ZigBee的APL層包含三個部分：應用程序支持子層(APS)、應用程序框架(AF)以及ZigBee設備對象(ZDO)。APS提供網絡層與應用層之間的接口，主要功能為：(1)維持綁定表；(2)在綁定設備之間傳送消息；(3)管理組地址。AF是托管應用對象以控制和管理應用層的環(huán)境。應用對象由制造商開發(fā)，可為設備定制應用，具有唯一標識的端點號(端點1到端點240)，單個設備最多擁有240個應用程序對象。ZigBee設備對象是APS與AF之間的接口。ZDO負責初始化APS、網絡層和安全服務規(guī)范，主要功能為：(1)定義設備在網絡中的角色：協調器、路由器或終端設備；(2)發(fā)現網絡上的設備與應用，啟動或相應綁定請求；(3)執(zhí)行相關安全任務。3.2網絡層網絡層負責管理網絡的形成、加入、離開與路由維護。網絡層也支持管理服務和數據服務，數據由相應的數據實體負責傳輸，可通過網絡層數據實體服務訪問點訪問。管理服務則由相應的管理實體負責，可以通過該層的管理實體服務訪問點為應用層提供網絡層管理服務。由協調器的網絡層創(chuàng)建ZigBee網絡，并將網絡地址分配給其后加入網絡的設備。每一幀數據在網絡中傳輸的距離(跳數)由網絡層規(guī)定。協調器在網絡層可啟用安全功能——使用128位AES加密密鑰對網絡數據加密，新加入到該協調器創(chuàng)建的網絡的設備只有在分發(fā)到密鑰后才可以在該網絡上與其他設備通信?？偟膩碚f，網絡層負責以下功能：(1)加入或離開網絡；(2)提供AES加密；(3)發(fā)現和維護設備之間的路由；(4)路由功能，終端設備除外；(5)將設備配置為不同功能設備：協調器、路由器或終端設備；(6)發(fā)現周圍不需要路由即可通信的鄰居并維護鄰居表；(7)分配地址給新加入網絡的設備，只適用于協調器和路由器。3.3MAC層在MAC層中由MAC管理對象負責MAC層管理服務，MAC層通過MAC管理對象訪問點給網絡層提供服務接口。MAC層規(guī)定了四種類型的幀：MAC命令幀、應答幀、數據幀和信標幀。其中，信標幀為協調器發(fā)送的信標，用于將同一網絡中所有設備同步到信標。數據幀被用于發(fā)送有效數據，應答幀用于確認數據幀的接收，MAC命令幀則專用于發(fā)送MAC命令。MAC層使用了特殊的信道接入機制以支持多個設備使用同一信道互相通信，即利用沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA-CA)。在CSMA-CA中，設備發(fā)送消息前會在信道上偵聽以確保信道為空閑狀態(tài)。如果信道被占用，它會取消發(fā)送并在一段隨機時間后重試，直到達到最大重試次數或該信道變?yōu)榭臻e狀態(tài)。MAC層主要功能為：(1)提供本層安全功能；(2)管理信道接入；(3)采用CSMA-CA信道訪問；(4)將設備與信標同步(在使用信標的網絡)；(5)生成信標(僅適用于協調器)；(6)在網絡中提供解除關聯和關聯功能；(7)在對等設備之間建立可靠的鏈路。3.4物理層物理層為協議棧最低層，該層與硬件最為接近。物理層的主要功能包括：直接傳輸數據；選擇通信頻道；對信道偵聽以判斷是否為空閑狀態(tài)；對信號能量進行檢測；控制無線收發(fā)機的開關；對鏈路質量進行檢測；數據調制和解調。物理層同樣提供管理服務和數據服務。管理服務是通過數據庫管理該層相關數據；數據服務是與其他ZigBee設備通信時封裝并發(fā)送數據包或接收并解析數據包。四、ZigBee數據傳輸方式ZigBee設備有競爭或無競爭兩種方式使用信道。在競爭方式中，網絡中所有設備都使用CSMA-CA機制發(fā)送消息，第一個找到空閑信道的先傳輸數據。而在無競爭方式中，PAN協調器為其他設備分配發(fā)送消息的時間，即保證時隙。設備在保證時隙內不需要偵聽信道空閑狀態(tài)即可發(fā)送數據。協調器通過信標來保持網絡中設備的同步，從而提供保證時隙。在IEEE802.15.4中數據傳輸有三種方式：(1)從對等設備到對等設備；(2)從設備到協調器；(3)從協調器到設備。4.1對等設備之間傳輸數據在對等網絡中所有設備通常是同步的，任何設備之間都可以通信。在網狀網絡中，數據從發(fā)送端到接收端有多條可選路線，如果因環(huán)境變化不能使用原先路線，網絡中的設備通過協作尋找備選路線。這種動態(tài)創(chuàng)建和修改路由的能力增加了數據傳輸的可靠性。4.2數據發(fā)送到協調器在啟用信標的網絡中，設備通過信標定期同步其時鐘。若不在保證時隙內，設備使用CSMA-CA方法將數據發(fā)送到協調器，該時序圖如圖3-3(a)所示。圖3-3(b)顯示了在未啟用信標的網絡中數據被發(fā)送到協調器的過程，設備一旦檢測到信道空閑就會發(fā)送數據。只有在設備需要時，協調器才會回復確認消息以表示收到數據。4.3從協調器發(fā)送數據圖3-4(a)說明了在啟用信標的網絡中將數據從協調器發(fā)送到接收設備的過程。首先，協調器會在信標中提醒接收設備有數據需要傳輸，收到信標后接收設備向協調器發(fā)送數據請求，表明準備接收數據。協調器收到數據請求消息后回復確認并將數據發(fā)送到目標設備，接收設備收到數據時根據需要回復確認。在不支持信標的網絡中，協調器會緩存數據等待接收設備主動請求數據。如果協調器沒有數據緩存，則發(fā)送具有特定格式的確認回復或者零長度有效載荷的數據消息，表示沒有數據需要發(fā)送。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的ZigBee無線通信技術詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網絡，如有侵權，請聯系刪除。
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06-17
2023
藍牙拓撲結構組網
藍牙拓撲結構組網技術方案深化教學改革、使教學具有更強的互動性是教育技術發(fā)展的重要目標之一，也是現代化技術應用于教育變革中價值的體現。一方面，在傳統(tǒng)的教學采用班級授課制等來進行學生劃分，學生的水平存在差異，很難滿足因材施教。另一方面，傳統(tǒng)的教學模式割裂了知識內容與其產生的真實豐富的情景關系，造成了主觀上的學習被動型與知識停滯狀態(tài)，不利于有效地構建完整的知識體系與創(chuàng)新。傳統(tǒng)教育采用填鴨式的教育方式，學生無法獲得感性的、多元化的學習模式，并且教師與學生之間、學生與學生之間的交互性很差。所以應注重實驗方法與技術的提升，互動式教育、自主選擇課程及其學習環(huán)境等新型教育模式應該被廣泛采納并接受。無線網絡教育與傳統(tǒng)的校園網絡相結合，向人們展示了一個嶄新的、廣闊的學習層面，突破了傳統(tǒng)教育方式的束縛，只要有一臺數字終端與接入網絡的設備，就可隨時隨地進行學習與培訓。無線通信領域中出現的藍牙技術可以同步傳輸語音、圖像及文字等數據，是實現無線網絡教育的有效技術。藍牙(Bluetooth)是1995年由愛立信、IBM、英特爾、諾基亞、東芝等5家公司聯合制定的近距離無線通信技術標準，其目的是實現最高數據傳輸率為1Mb/s、最大傳輸距離為10m的無線通信。藍牙工作頻率為在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段，因此不需要從聯邦通信委員會（FederalCommunication Commission）或任何國際管理機構申請適用許可。藍牙產品與因特網之間相互通信，使得教室與辦公室之間、學生數據終端與校園網絡之間的設備不需要電纜也能夠實現互通互聯，大大提高了辦公和通信效率。一、藍牙技術簡介藍牙是一種開放的低成本、短距離無線連接技術的規(guī)范，用于不同設備之間傳送語音、圖像及其文本數據。藍牙作為固定式電子設備與便攜式電子設備之間的、替代電纜連接的近程無線互聯通信的標準，其主要特點是工作穩(wěn)定、設備簡單、功率低、對人體危害小、價格便宜。藍牙技術主要面向無線網絡中各類語音及數據設備，以無線通信的方式將他們連接成一個微微網，多個微微網之間也可以互聯成一個分布式網，從而方便快捷地實現各類設備之間的通信。具有藍牙功能的通信設備，在一定距離內就可以建立起連接，從而建立臨時的個人無線網絡。藍牙技術無線收發(fā)器是很小的一塊芯片，大約有9mm×9mm，可方便地嵌入到任何固定或便攜式設備中，安裝方便，不影響設備的外觀，具有很高的實用性和可操作性。藍牙技術支持點對點和點對多的通信，其實現原理是藍牙設備依靠專用的藍牙芯片在短距離范圍內發(fā)送無線電信號，去尋找另一個藍牙設備，一旦找到設備之間就開始進行通信。藍牙技術的特點主要包括：①短程的藍牙無線通訊距離為10m，節(jié)省了電池電量：②功率低、體積小、成本低的無線收發(fā)芯片只有0.5平方英寸；③采用簡單的鏈路層協議和二進制跳頻技術進而降低了射頻芯片的復雜度和成本；④藍牙技術為微微網提供1Mbit/s的標準速率；⑤用外加的功率放大器可擴展的無線通信距離100m。在一個藍牙射程范圍內，可以存在多個獨立的微微網。這些微微網組成分布式網絡，以便讓更多的藍牙設備被激活，組合起來提供更高的帶寬。二、藍牙技術體系的結構特點與OSI（開放系統(tǒng)互連）一樣，藍牙技術標準的協議體系結構中使用了分層的辦法，其目的也是為了使應用程序做到互相操作。遠端設備的應用程序如果在同一協議棧上運行，就可以相互通信，不同的應用程序可以使用不同的協議棧。藍牙協議棧都使用通用的藍牙數據鏈路層和物理層協議。藍牙核心協議是藍牙技術標準所特有的協議，由SIG（藍牙特別興趣小組）開發(fā)制定。藍牙設備都必須支持藍牙無線接口和核心協議，而其他的協議可以根據具體情況進行選擇，主要包括邏輯鏈路控制與適配協議（L2CAP）、服務發(fā)現協議（SDP），以及基帶協議與鏈路管理協議（LMP）。（1）基帶協議。主要負責建立微網內各個藍牙設備單元之間的物理射頻鏈路，即控制跳頻序列的同步和傳輸。由于藍牙射頻系統(tǒng)使用跳頻擴頻技術，即在2.4GHz的頻段上以1600跳/秒的速率進行跳頻來實現信息的發(fā)送和接收。分組意為在指定的時間和指定的頻率上發(fā)送。跳頻技術主要是把頻段分成若干個跳頻信道。在這一層上通過尋呼和查詢過程使得不同的藍牙設備的時鐘和發(fā)送跳頻頻率達到同步。（2）鏈路管理協議（LMP）。主要負責藍牙設備之間的鏈路的控制和建立，以及協商和控制基帶分組的大小，主要負責完成設備鏈路質量管理、設備功率管理、數據分組管理、鏈路控制管理和鏈路安全管理等五方面的任務。它通過連接的發(fā)起、交換與核實進行身份驗證和加密，通過協商確定基帶數據分組大小。具有藍牙功能設備的用戶通過鏈路管理器對遠端藍牙設備及本地藍牙設備的鏈路情況進行設置和控制，進而實現對鏈路的管理。（3）邏輯鏈路控制與適配協議（L2CAP）。邏輯鏈路控制與適配協議支持高層協議的二次復用，分組的重組和分段以及業(yè)務質量。它屬于底層的藍牙傳輸協議，主要側重于數據和語音數據的無線通信在物理鏈路上的實現，是為高層傳輸層和應用層協議屏蔽基帶協議的適配協議。該協議容許高層協議和應用程序收發(fā)長至64K字節(jié)的數據。邏輯鏈路控制與適配協議只支持異步無連接（ACL）鏈路。（4）服務發(fā)現協議（SDP）。服務發(fā)現協議在藍牙技術框架中起著非常關鍵的作用，是所有用戶模型的基礎。在藍牙設備網絡環(huán)境中，本地設備的發(fā)現和利用遠端設備所提供的服務與功能，向其他藍牙設備提供自身的服務，也是網絡資源共享的主要途徑，也是SDP需要解決的問題。通過服務發(fā)現協議可以查詢到設備信息、服務特征和服務類型。用戶可以從鄰近的服務中選一個可用的，在兩個或多個藍牙設備間建立起連接。藍牙支持分組交換和電路交換技術，同時分別定義了兩種鏈路類型，即面向無連接的異步鏈路(ACL)和面向連接的同步鏈路(SCO)。每種鏈路支持16種不同的分組類型，其中4種是用于控制分組。三、藍牙網絡拓撲結構在現代化高校中的應用基于藍牙技術設計的現代化高校網絡，首先要解決的是網絡結構的劃分，因此選擇一個合適的網絡拓撲結構已成為設定網絡結構的關鍵。網內的設備一般分為主設備與從設備，其中主設備的時鐘和跳頻序列被用來同步所有的其他設備，即從設備。執(zhí)行尋呼并建立連接的設備被默認為該網連接的主設備，網中與主設備的時鐘和跳頻序列同步的設備就是從設備。由于藍牙標準既支持點到點也支持點到多點連接，根據需要可以建立多網，進而可以將多網連接成為散射網的拓撲圖。由于藍牙網絡的易用性及高度聚合性，可根據不同的網絡拓撲圖實現高校無線網絡結構。典型的基于藍牙無線網絡是以Internet網絡管理中心為核心，由管理中心提供有線網絡到各功能服務器。用戶可以通過智能手機、筆記本電腦以及PDA等具有藍牙功能的數字終端設備，通過服務器的無線訪問節(jié)點來訪問相應的服務器，無論何時何地，只要有無線網絡覆蓋，即可訪問到相應信息?？偨Y根據藍牙無線網絡接入方式的不同，可以構建不同的基于無線網絡的解決方案，目前主要采用點對點應用和無線接入點等應用方式。藍牙無線網絡在高校中的構建是隨著電腦網絡技術及現代化通信技術的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來，無線網絡不是對有線網絡的取締，而是對其進行功能性的擴充。雖然目前藍牙的一些技術細節(jié)、藍牙組建的融合性以及價格方面等存在問題，但是隨著技術的不斷發(fā)展，基于藍牙的無線網絡在高校中的應用前景將更加廣闊。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙技術開發(fā)詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。
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06-16
2023
車載藍牙技術應用
藍牙(Bluetooth)技術，實際上是一種短距離無線通信技術。最初是由電信巨頭愛立信公司創(chuàng)制，當時是作為RS232數據線的替代方案。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化這些設備與Internet的通信，使這些現代通信設備與因特網的數據傳輸變得更加迅速高效。隨著科技的不斷發(fā)展，藍牙的性能穩(wěn)定性和安全性也得到了巨大的提升，使用者可以有更好的體驗。而汽車作為人們重要的交通工具，將藍牙技術與汽車系統(tǒng)相結合，將會為汽車生產和汽車服務帶來極大的便利。目前藍牙技術已廣泛應用于車載應用系統(tǒng)和網絡控制等領域，今后在汽車領域將會得到更廣泛、更深入的應用。一、藍牙技術在汽車中的應用現狀藍牙技術在汽車領域中的廣泛應用源于其自身的高端技術，尤其應用在汽車免提通訊、后視鏡、藍牙娛樂系統(tǒng)、藍牙自診斷技術、藍牙防盜系統(tǒng)和汽車駕駛盤控制系統(tǒng)等六個方面。（1）藍牙免提通訊：如今許多汽車上都裝有車載電話，主要是運用了藍牙的無線通訊技術功能。車載電話可自動識別使用者的手機卡，對其中的具體信息做出詳細的分類，如用戶的通訊錄、電話的歸屬、手機自身的號碼，同時可以自動的連接車載網絡。這些功能都能使得用戶的手機與車載電話通訊以無線通信的方式連接起來。當用戶在駕駛過程中需要接聽或者撥打電話時可以直接使用車載電話通訊，這樣對于駕駛的安全性也有著重大的意義。（2）藍牙后視鏡：汽車的藍牙后視鏡是類似于一種新型的車載手機顯示器。它將汽車的后視鏡與手機通過無線藍牙功能連接在一起，這使得其成為一種前沿的車載通訊設備。此時，后視鏡就可以顯示接聽電話時的來電號碼，并自動生成免提功能。后視鏡有著一個內置電池，通過汽車為其供電。這種應用增加了使用者駕駛過程中的便捷性，無需通過手機屏幕就可以直接看到來電的手機號碼。（3）車載藍牙娛樂系統(tǒng)：如今，人們對于汽車性能的需求越來越高，希望能夠在駕駛過程中有多方面的體驗。在汽車駕駛過程中司機往往會感到無聊，而藍牙娛樂系統(tǒng)能夠通過與用戶手機的無線藍牙連接，將音頻、視頻等在車載中播放和顯示出來。車載藍牙的娛樂系統(tǒng)現今使用最多的是導航一體機，它是在汽車的導航設備上增添藍牙車載的功能，這樣使得該設備不僅擁有通訊功能，也使之與智能手機的連接成為一種現實，大大增加了駕駛過程的娛樂性。（4）車載藍牙自診斷技術：由于長期駕駛會使得汽車出現一定的故障，而部分隱蔽的故障無法及時的通過肉眼發(fā)現，將會給使用者帶來極大的安全隱患。車載上的藍牙自診斷技術能夠通過無線藍牙的傳輸發(fā)送到用戶的手機中，讓駕駛者能夠直觀的了解到汽車的性能和可能出現故障的原因。通過一種新型的數據表達，自動為汽車進行初步的評估，保證行車駕駛的安全系數。同時，藍牙自診斷技術的檢測數據還可以通過用戶的手機發(fā)送給專業(yè)的汽車維修公司，由專門的維修技術人員來進行全方面評估，杜絕可能存在的安全隱患，使得一些駕駛新手也能夠放心的開車出行。（5）汽車藍牙防盜系統(tǒng)：如何在停車時既能有效的防盜同時增加使用防盜系統(tǒng)的便捷性成為當下汽車領域的焦點?，F如今使用的藍牙防盜系統(tǒng)主要是將手機與車載的藍牙進行一種無線連接，然后使用專門的軟件來對車門進行上鎖和解鎖。而發(fā)動機的防盜主要是由車載藍牙來實現對發(fā)動機啟動電路的通斷控制。當車載藍牙能夠連接到之前匹配的手機藍牙時，發(fā)動機才可以正常的發(fā)動。而一旦手機藍牙超出車載藍牙的連接范圍，汽車的發(fā)動機則會處于無法啟動的狀態(tài)。針對車門和發(fā)動機的防盜，采用了兩種藍牙防盜系統(tǒng)，而這兩種系統(tǒng)可以使用兩種不同的認證密碼，增加使用的安全系數。（6）汽車方向盤控制系統(tǒng)：隨著科技的不斷高速發(fā)展，汽車方向盤也朝著智能化的方向發(fā)展，越來越多的汽車方向盤上也通過藍牙的數據傳輸來實現汽車方向盤面板相關操作的控制。這種汽車駕駛盤控制系統(tǒng)的成本相對較低，同時穩(wěn)定性好、安全系數高。二、藍牙技術在汽車中的發(fā)展趨勢如今藍牙技術已在人們生活中被廣泛應用，其在汽車方面的應用就是一種有力的證明。它使得汽車駕駛越來越便捷化、智能化、人性化，成為未來不可阻擋的社會潮流。同時在未來的汽車行業(yè)發(fā)展中，藍牙技術應發(fā)揮其自身的特殊優(yōu)勢，提高自己的應用層次和高質量的數據傳輸。接下來主要對車輪力傳輸系統(tǒng)和車輛運行工況記錄系統(tǒng)進行概述。（1）車輪力傳輸系統(tǒng):車輪力傳輸系統(tǒng)要求高精度的標準，而藍牙無線技術能夠在數據傳輸中提高車輪力傳感器采集數據的精度。汽車在行駛過程中的受力是多方向、多維度的，如何將這些受力很好的采集，對車輛的性能評估有著重要的意義。這樣可以讓專業(yè)的評測人員了解到車輛在動態(tài)行駛過程中的各方面性能系數。（2）車輛運行工況記錄系統(tǒng):車輛的運行工況是車輛整個行駛是否安全的有力數據。藍牙技術通過汽車裝置中的采集設備，有效獲取準確的數據。其中數據收發(fā)芯片具有安裝攜帶簡易、同時傳輸數據準確性高等多種優(yōu)點，藍牙技術無線采集的數據更方便集中處理和控制。三、藍牙技術存在的問題以及應對措施雖然藍牙技術能夠在駕駛過程中帶來極大的便利，但是它也存在著許多的問題仍需人們去解決。在我們的生活中到處都是藍牙技術，但是許多人還是對藍牙技術一知半解，缺乏藍牙技術相關的安全知識，導致出現一系列的問題。下面主要對藍牙劫持和藍牙竊聽這兩個相對嚴重的問題進行闡述。藍牙劫持是指用戶通過藍牙的相關技術匿名發(fā)送名片信息。這種做法并不會導致手機等設備刪除或者直接更改相關的信息，但是可能會通過藍牙將一些重要的隱私數據傳送出去，亦或是會將外界的一些無用的垃圾信息導入到手機等設備當中。而藍牙竊聽是指外界在不提醒設備用戶的情況下直接訪問手機的一種做法，使得外人可以直接通過手機來獲取重要的隱私數據，甚至可以通過藍牙技術來修改相關的信息。廣為人知的藍牙竊聽技術就是監(jiān)聽私人電話，這將會給使用者帶來極大的安全隱私問題。針對這兩個問題采取的主要措施:相關設備的生產商要通過硬件來加強各個方面的安全系數。同時，專業(yè)軟件公司也要開發(fā)、升級具體的安全軟件，從技術的角度減少這種重大隱患。而使用者在操作過程中也要注意安全問題，比如日常在不使用藍牙技術時，或者在一些不確實是否安全的未知場所，可將手機等設備設置為不可發(fā)現的模式，或設置為不與未知設備相配對等模式。結語目前藍牙技術仍處于發(fā)展階段，它在給人們帶來生活便利的同時也存在許多問題。在汽車中的廣泛應用，藍牙技術給使用者帶來免提通訊、藍牙后視鏡等便捷的應用時，也帶來了一定的隱私安全問題。如今，國內的藍牙芯片的價格也相對較高，生產較為困難。但是隨著國家高新技術的發(fā)展，藍牙技術一定會帶來全新的變革。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙技術在汽車中的應用詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。
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06-15
2023
藍牙動態(tài)多協議技術
ZigBee藍牙動態(tài)多協議技術一、動態(tài)多協議技術簡介ZigBee/藍牙動態(tài)多協議技術是由Silicon Labs公司提出的能在單一系統(tǒng)芯片上并發(fā)運行低功耗藍牙和ZigBee兩種不同協議的技術。這種技術結合了兩種協議的主要優(yōu)勢，可完成兩種協議棧的主要功能，并沒有增加硬件的結構復雜度和成本。相比于具有相同功能的雙芯片結構，動態(tài)多協議通過共用射頻模塊將芯片面積和成本降低了接近四成。在支持動態(tài)多協議技術的芯片中，運行其中的軟件系統(tǒng)內核基于優(yōu)先級分時運行ZigBee任務和藍牙任務，并在切換任務時快速修改無線射頻模塊配置參數，以便可靠地支持不同協議棧。系統(tǒng)在運行每個任務時還要偵聽所有系統(tǒng)相關任務和任務間的通信。因此，有效的動態(tài)多協議系統(tǒng)除了需要具有公共代碼基礎結構、足夠的內存和通用無線接口外，還需要能支持任務切換、資源共享以及用于管理時間分片的無線電調度程序。二、動態(tài)多協議技術原理2.1動態(tài)多協議系統(tǒng)框架（1）硬件架構：動態(tài)多協議系統(tǒng)硬件框架如圖3-10所示，由RAIL(Radio Abstraction Interface Layer，無線抽象接口層)提供直觀、易于配置的無線電接口和應用程序接口(API)以支持多種無線協議。RAIL包含一個公有的無線配置接口和無線電調度器，支持動態(tài)多協議操作。無線電調度程序視重要程度和時間敏感度為每個協議中的不同無線電操作分配默認優(yōu)先級，以便在無線電使用發(fā)生沖突時進行決策。在動態(tài)多協議設計時可利用兩種協議特性的不同。在藍牙低功耗的任務中無線電使用計劃非常嚴格且可以預測，廣播和連接都在預定時間內進行。相比之下，ZigBee任務在處理消息事件的時間方面更加靈活，ZigBee中的CSMA-CA具有隨機躲避機制，可將ZigBee事件延遲數毫秒。藍牙信標的數據包非常短，不超過30個字節(jié)，發(fā)送時僅占用大約1ms時間的無線電。信標之間的時間間隔通常不短于100ms，所以藍牙在無線電使用中僅有約1％的占空比，這意味著可以在其他99％的時間將無線電用于主要的ZigBee網絡。因此可以保證在正常使用藍牙低功耗的同時，還能使用ZigBee可靠地發(fā)送和接收數據。（2）軟件架構：如圖3-11所示，在動態(tài)多協議系統(tǒng)中每個堆棧使用Micrium OS內核運行單獨的RTOS任務以提供任務切換，任務等同于其他操作系統(tǒng)中的線程。這些任務使用消息隊列和信號量等進程間通信(IPC)機制來協調互相通信，實現數據共享。2.2動態(tài)多協議無線電調度由于兩種不同協議不能依靠單個無線電收發(fā)器同時發(fā)送和接收數據，為了實現雙協議，兩個協議只能共享使用無線電收發(fā)器。為了不對任一協議的功能造成影響，它們必須能夠在不顯著降低性能或丟失數據的情況下間斷地停止使用無線電。在不同情況下，兩種協議中的不同無線電操作的重要程度或對時間敏感的程度不同，這就需要使用無線電調度對無線電使用進行規(guī)劃。無線電調度程序是一個軟件程序，可以智能地響應堆棧請求以執(zhí)行無線電操作，能最大限度地提高可靠性并減少延遲。在調度程序中每個事件都被分解為無線電操作，對應相應的無線電配置和優(yōu)先級。如果調度程序接收到在時間上有沖突的更高優(yōu)先級操作時，會中斷當前操作并執(zhí)行更高優(yōu)先級操作，無法按照計劃運行的較低優(yōu)先級操作將失敗，之后由堆棧進行重試。一旦調度程序開始執(zhí)行無線電操作，堆棧就可以持續(xù)使用無線電直到操作結束或者調度程序接收到更高優(yōu)先級的無線電操作。BLE無線電操作幾乎總是比ZigBee無線電操作擁有更高的優(yōu)先級。每個堆?？梢哉埱鬅o線電調度程序執(zhí)行三種無線電操作：(1)后臺接收：連續(xù)接收數據，除非被其他任務中斷；(2)定時接收：在未來某個時間點以最短的時間接收數據；(3)定時發(fā)送：在未來某個時間點以最短的時間發(fā)送數據。每種操作都有開始時間、預留時間、處理時間和優(yōu)先級。其中，開始時間指示無線電操作將在何時進行，預留時間表示操作使用無線電且可以被堆棧接受的時間，處理時間表示完成操作所需的大概時間。發(fā)送操作通常具有明確的處理時間，而接收操作的處理時間通常是未知的，無線電調度程序通過處理時間確定是否允許該操作。三、動態(tài)多協議技術優(yōu)勢動態(tài)多協議技術通過時間復用來切換運行不同協議，共享無線電收發(fā)器的方式簡化了系統(tǒng)設計并降低了物料成本。通過綜合使用兩種協議，動態(tài)多協議擁有了ZigBee和藍牙的關鍵優(yōu)勢。與ZigBee技術相比，動態(tài)多協議技術有如下優(yōu)勢：(1)支持直接的基于智能手機的配置和控制；(2)提供診斷功能，可通過智能手機檢查設備的健康狀況；(3)可通過藍牙對固件進行高速OTA升級；(4)支持定位功能。與藍牙技術相比，動態(tài)多協議技術有如下優(yōu)勢：(1)在ZigBee端組網更加靈活、簡單；(2)采用路由方式的ZigBee網狀網絡容量更大，而BLE Mesh采用大數據流的泛洪，網絡負載更大且拓展性更差；(3)遵守規(guī)范的ZigBee設備互通性優(yōu)秀，而藍牙互通需要手動修改藍牙連接的設置。相對于傳統(tǒng)的雙芯片支持的雙協議(例如ZigBee/藍牙網關)，動態(tài)多協議有如下優(yōu)勢：(1)通過共用射頻模塊將尺寸和物料成本降低了近四成并簡化了無線子系統(tǒng)設計；(2)動態(tài)多協議采用分時復用降低了工作在同頻段的藍牙和ZigBee之間信號的干擾。綜上可知動態(tài)多協議比起單種協議以及雙芯片支持的雙協議優(yōu)勢明顯，不僅綜合利用了藍牙和ZigBee各自的強大之處，還能節(jié)省成本并增強可拓展性。因此，本文在控制中心處采用動態(tài)多協議技術，并將ZigBee技術作為系統(tǒng)節(jié)點間的主要通信方式。本文討論了 ZigBee/藍牙動態(tài)多協議技術， 說明了其工作原理，并分析了動態(tài)多協議技術相對于單種協議和傳統(tǒng)雙芯片雙協議的優(yōu)勢。
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06-14
2023
溫濕度采集系統(tǒng)設計
基于藍牙的無線溫濕度采集系統(tǒng)的設計與分析目前，現有的溫濕度數據采集系統(tǒng)中，傳感器采集到的溫濕度數據經過抗干擾能力強，技術成熟的有線串口（ＲＳ－２３２或ＲＳ－４８５）方式傳送到上位機上。如果采集點比較多，傳感器與上位機之間需要大量的數據線進行有線連接，有線連接的這種方式會造成很大的不便；如果需要建立的是臨時性的溫濕度數據采集，用傳統(tǒng)的有線連接方式會造成成本的增加；同時有線連接的方式在惡劣環(huán)境下會給施工造成很大的不便。因此需要一種成本低，穩(wěn)定性高的無線數據傳輸方式取代現有的有線數據傳輸方式。無線通訊是在開放的空間通過輻射和接收電磁波進行通信的，一方面受自然界中各種干擾和噪聲的影響比有線更為嚴重；另一方面一定區(qū)域范圍內的無線通訊信號也會互相干擾。為了克服無線通信信號之間的干擾，必須把可用的無線信道分為若干互不相干的子信道在分別分給各個用戶。雖然相比有線通信，無線通信在傳輸質量、傳輸速率等方面存在著較大不足，但是無線通信具有不受連線束縛、組網迅速靈活等優(yōu)點，特別是能提供移動通信，使無線通訊技術成為研究最為活躍的通信技術領域。藍牙作為一種低成本、低功耗、近距離的無線通信技術，正廣泛應用于固定設備與移動設備間的通信。藍牙數據傳輸速率可高達１Ｍｂ／ｓ，采用跳頻／時分復用技術，具有進行一對一和一對多的通信方式。因此本文提出了一種基于藍牙的無線溫濕度采集系統(tǒng)設計與分析方案。一、溫濕度采集系統(tǒng)結構設計數據采集是工業(yè)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，是進行工業(yè)控制的根本依據。隨著科技的發(fā)展大規(guī)模集成電路、單片機、計算機等在工業(yè)控制領域中的廣泛應用，使數字化的數據采集在工業(yè)控制領域中成為必然。本設計由下位機的數據采集、數據傳輸部分及上位機的數據接收和數據處理部分組成。如圖１系統(tǒng)結構圖所示。下位機主要由單片機和藍牙模塊組成，數據采集主要是ＤＨＴ１１溫濕度傳感器；數據傳輸部分主要通過藍牙模塊進行數據的無線傳輸，將數據通過藍牙模塊傳輸到上位機上，在由上位機進行處理。 二、溫濕度采集系統(tǒng)硬件設計本設計采用Ａｒｄｕｉｎｏ單片機作為下位機的主控單片機。系統(tǒng)的硬件設計主要分為３個部分：Ａｒｄｕｉｎｏ單片機控制部分、ＤＨＴ１１溫濕度傳感器、藍牙無線通訊模塊。Ａｒｄｕｉｎｏ單片機具有豐富的接口，有數字Ｉ／Ｏ口，模擬Ｉ／Ｏ口，同時它支持ＳＰＩ，ＩＩＣ，ＵＡＲＴ等通信方式?？梢酝ㄟ^外接多種不同類型的傳感器，可以控制燈光、馬達等多種設備。Ａｒｄｕｉｎｏ單片機與普通的單片機比起來沒有復雜的底層代碼，具有豐富的庫函數，可以通過調用不同的庫函數來實現不同的功能，具有編程方便的特點。而且它有專門的集編程下載環(huán)境ＩＤＥ，方便了開發(fā)人員對Ａｒｄｕｉｎｏ單片機的二次開發(fā)。２.１ＤＨＴ１１傳感器溫濕度采用ＤＨＴ１１溫濕度傳感器進行測量。測量的溫度精度達到±５％ＲＨ，溫度±２℃，測量的濕度范圍為２０－９０％ＲＨ，溫度范圍為０～＋５０℃。ＤＨＴ１１溫濕度傳感器是一款含有數字信號輸出的復合傳感器。ＤＨＴ１１溫濕度傳感器內含一個電阻式感濕元件和一個ＮＴＣ測溫元件，并與一個高性能８位單片機相連接。同時傳感器具有單線制串行接口，傳感器采集到的溫濕度信息可以通過單線串行接口傳送到Ａｒｄｕｉｎｏ單片機中。由于ＤＨＴ１１傳感器與Ａｒｄｕｉｎｏ單片機之間的數據傳輸通過單線串行接口，為了保證數據的完整性，一次通訊時間被設定在４ｍｓ左右，數據分為小數部分和整數部分兩部分，一次完整的數據傳輸為４０ｂｉｔ，高位先出。數據格式：８ｂｉｔ濕度整數數據＋８ｂｉｔ濕度小數數據＋８ｂｉｔ溫度整數數據＋８ｂｉｔ溫度小數數據＋８ｂｉｔ校驗和數據傳送正確時校驗和數據等于“８ｂｉｔ濕度整數數據＋８ｂｉｔ濕度小數數據＋８ｂｉｔ溫度整數數據＋８ｂｉｔ溫度小數數據”所得結果的末８位。當Ａｒｄｕｉｎｏ單片機向ＤＨＴ１１傳感器發(fā)送開始信號后，傳感器從低功耗待機模式立即轉變?yōu)楣ぷ髂Ｊ剑模龋裕保眰鞲衅飨騿纹瑱C發(fā)送響應信號，發(fā)出４０ｂｉｔ溫濕度數據。２.２藍牙通訊模塊本設計應用的是采用英國ＣＳＲ公司ＢｌｕｅＣｏｒｅ４－Ｅｘｔ芯片的ＨＣ－０５藍牙模塊。該模塊支持ＵＡＲＴ，ＵＳＢ，ＳＰＩ，ＰＣＭ，ＳＰＤＩＦ等接口，并支持ＳＰＰ藍牙串口協議，具有主從一體功能，內置ＰＣＢ射頻天線，而且可以連接７個從設備，同時該模塊的工作電壓為３。３－６Ｖ，所以此模塊具有成本低、體積小、功耗低、收發(fā)靈敏性高等優(yōu)點。由于ＨＣ－０５藍牙模塊具有具有兩種工作模式：命令響應工作模式和自動連接工作模式。在自動連接工作模式下模塊又可分為主（Ｍａｓｔｅｒ）、從（Ｓｌａｖｅ）和回環(huán)（Ｌｏｏｐｂａｃｋ）三種工作角色。當模塊處于自動連接工作模式時，將自動根據事先設定的方式連接的數據傳輸；當模塊處于命令響應工作模式時能執(zhí)行ＡＴ操作命令，可以通過電腦向模塊發(fā)送ＡＴ指令，為模塊設定控制參數或發(fā)布控制命令。通過控制模塊外部引腳輸入電平的高低可以實現模塊工作狀態(tài)的轉換。三、溫濕度采集系統(tǒng)軟件設計Ａｒｄｕｉｎｏ單片機編程為了保證編寫程序的可讀、簡潔性采用Ｃ語言進行編程。Ａｒｄｕｉｎｏ單片機采用了定時方式進行數據接收，即每隔１秒向ＤＨＴ１１溫濕度傳感器發(fā)送采樣信號，同時ＤＨＴ１１將采集到的數據通過單線串口接口將數據傳送到單片機中，然后將數據存儲到單片機內部存儲器中等待藍牙模塊通過無線方式發(fā)送。連接到Ａｒｄｕｉｎｏ單片機的藍牙模塊通過串口方式將單片機內部存儲器中的數據取出，然后按照設定好的通訊方式向上位機發(fā)送溫濕度數據。３.１上位機軟件設計上位機系統(tǒng)采用現在圖形編程比較廣泛的Ｃ＃語言進行編寫，Ｃ＃是一種安全的、穩(wěn)定的、簡單的編程語言，它是由Ｃ和Ｃ＋＋衍生出來的一種面向對象編程語言。它繼承了Ｃ和Ｃ＋＋的功能的同時去掉了他們的復雜性。同時Ｃ＃編程語言結合了ＶＢ編程語言的可視化圖形界面和Ｃ＋＋語言的高效運行效率。首先系統(tǒng)進行初始化，建立藍牙連接，如果連接不成功則進行重新建立連接。連接成功后開始進行數據接收，如果無法接收數據或數據接收失敗，重新開始數據接收，直到數據可以成功接收。由于經過藍牙無線模塊傳輸給上位機的信息是同串口進行數據通信的，所以在上位機中要設置接收串口號，波特率，校驗位，數據位和停止位。點擊開始接收系統(tǒng)會自動每５秒會接收一次信息。如果需要進行手動采集可以直接點擊手動采集進行自動與手動之間的切換。采集到的信息會顯示在右側框中，格式分別是時間，溫度，濕度。如果需要對采集到的數據進行保存方便以后的分析整理可以點擊保存數據，此時系統(tǒng)會自動將數據保存為ＴＸＴ格式的文件?？偨Y本文主要是設計與實現基于藍牙的無線溫濕度采集系統(tǒng)。通過藍牙無線通信方式，把采集到的數據發(fā)送到上位機采集系統(tǒng)中，采集系統(tǒng)負責對數據的接收處理、信息提取、保存?？紤]到實際應用中的通訊特點，文中的通訊方式采用了藍牙無線通訊與串口通訊相結合的方式。分別對藍牙通信的建立和實現、串口通信實現方式進行了簡單介紹。上位機軟件設計采用了Ｃ＃語言進行編程實現了系統(tǒng)的初始化，建立藍牙通訊，數據接收等進程管理。實驗結果表明，該系統(tǒng)硬件設計可靠性強，實用性強，軟件設計簡單方便進行二次開發(fā)，可以滿足不同情況下的數據采集和通訊要求。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于藍牙的無線溫濕度采集系統(tǒng)的設計與分析。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網絡，如有侵權，請聯系刪除。
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06-13
2023
電器網絡遠程控制
藍牙技術在構建電器網絡集中遠程控制中的應用電器網絡是利用數字、網絡、智能控制技術對現有普通電器進行管理和控制，使之網絡化、智能化，并能實現遠程控制和管理.普通電器實現網絡化，首先要解決電器之間的互連問題，以及該電器在網絡中唯一性(即精準識別)問題，同時，還應解決電器設備之間的通信問題，才能實現電器互聯和遠程控制。要實現遠程控制，必須解決設備組網以及利用現有公共網絡實現遠程互控這兩大問題.就目前對在室內組網連結方式來看，有以下幾種組網形式：(1)有線組網方式.即利用網絡通訊物理線路將電器連接起來，以實現設備的互聯，達到組網的目的.這種有線連接抗網絡干擾性能力強，但是該網絡在室內組網過程中存在很多弊端：如室內如何布線問題，解決布線蜘蛛網問題，在已經組建好的網絡中，又如何增加控制點，設備搬移后接入點如何移動等問題.顯而易見，有線網絡靈活性太差，用戶不能隨意添加設備、移動設備，不能實現設備的“即插即用”.同時網絡連接點可靠性較差，有線連接往往會有通訊連接插頭存在，較易出現網絡設備連接不正常，導致掉網現象，即“連接可靠性”存在問題。(2)紅外組網方式.此種組網靈活性強，可以實現“即插即用”，同時連接可靠性也較強，但是該連接方式只適用于寬廣無阻礙空間，對有實物阻擋的復雜空間不能使用，存在“空間局限性”問題。(3)微波組網方式.此組網方式具有傳送距離遠，適應于地形復雜，開闊無阻隔，能相互看到的兩點之間傳送連接；缺點：成本較高，一旦阻隔，將不能通信。(4)無線組網連接方式.此種連接方式，能克服有線組網方式不足的缺陷.對用戶來說具有的設備入網靈活性強，設備的聯網也方便可靠，不存在空間阻擋的問題，同時用戶也可以比較隨意地移動和添加設備等優(yōu)點可實現“即插即用”.因此無線組網是組建家電網絡過程中的首選.但就目前的無線組網技術來看，面臨以下幾個問題：(1)如何實現電器與控制中心以及公共網絡間的互聯互通和控制信息交換問題.(2)由于無線網絡重復覆蓋區(qū)域可能存在，則需解決如何準確識別哪些電器設備屬于網內設備，哪些電器設備屬于網外設備的問題.(3)如何解決網絡的向外延伸，實現遠程控制問題。而對于解決以上組網過程中出現的問題，就常規(guī)無線技術而言是比較困難，尤其是網內設備的識別過程，以及判定電器設備在控制過程中是否已經完成接受了控制指令而進入了工作狀態(tài).而要解決以上的識別和判斷過程，必須采用現代無線通訊技術，才能實現控制中心與電器設備的相互通訊、識別和控制過程.而就目前無線通訊技術中，成本低廉的藍牙技術為首選。一、藍牙技術體系特點1.1藍牙技術簡介“藍牙”(Bluetooth)原是十世紀統(tǒng)一了丹麥的國王的名字，現取其“統(tǒng)一”的含義，是愛立信、IBM等5家公司組成的藍牙利益集團(SIG)在1998年聯合推出的一項小范圍無線網絡技術，藍牙推出時，就瞄準了無線局域網通信.藍牙是一種低成本近距離無線數據和語音傳輸的開放式標準，它可以將各種數字系統(tǒng)設備(包括通信、計算機終端設備等)采用無線方式進行組網.它采用2.4GHzISM頻段和調頻、跳頻技術，79個1MHz帶寬跳頻點，1600跳/S，支持64kb/s實時語音傳輸和數據傳輸，發(fā)射功率分別為1mW、2.5mW和100mW對功耗低人體危害小，傳輸有效范圍半徑為10cm～10m，如果加上某些外設增加功率可達到方圓100m的傳輸距離.使用全球統(tǒng)一的48比特的設備識別碼.數據連接方式為面向連接業(yè)務SCO和無連接業(yè)務ACL兩種方式.工作模式為PARK(休眠)、HOLD(保持)、SNIFF(呼吸)三種模式。1.2系統(tǒng)結構藍牙技術的系統(tǒng)結構分為三大部分：底層硬件模塊、中間協議層和高層應用.底層硬件部分包括無線跳頻(RF)、基帶(BB)和鏈路管理(LM).無線跳頻層通過2.4GHz無需授權的ISM頻段的微波，實現數據位流的過濾和傳輸，本層協議主要定義了藍牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件.基帶負責跳頻以及藍牙數據和信息幀的傳輸.鏈路管理負責連接、建立和拆除鏈路并進行安全控制。1.3拓撲結構采用藍牙技術組網的Piconet(微微網)結構，是由共享同一通道的多個設備組成的網絡.該拓撲結構把設備分為主設備和從設備，提出通訊要求的為主設備，被動進行通訊的設備稱為從設備.一個主設備最多可同時和7個從設備進行通訊，并可掛接多個保持同步但不通訊的休眠設備.運行時其所有設備本身都是平等的，無主從之分.由多個獨立、非同步的微微網彼此之間進行通訊，就組成了藍牙的Scatternet(分散網)。1.4鑒權認證技術鑒權技術，是區(qū)別傳統(tǒng)射頻技術和藍牙技術的重要性能指標，對設備的鑒權與加密服務是由物理層提供.鑒權認證采用口令———應答方式，通過個人識別碼PIN、128位隨機數和設備的BD_ADDR生成并產生與之匹配的128位鑒權字.通過鑒權，為他們創(chuàng)建鏈接字，藍牙設備可存儲鏈接字用于以后的鑒權，避免每次鑒權輸入PIN碼.在連接過程中，鑒權認證對任何一個藍牙系統(tǒng)都是極其重要的組成部分，它允許用戶自行添加屬于自己的可信任的藍牙設備，并通過反向鑒權，使兩藍牙設備之間建立一一對應關系，在數據傳輸時，通過特有的鏈接字，建立專用的數據通道進行傳送.網絡中其它不同鏈接字的藍牙設備仍然處于休眠(PARK)狀態(tài)不參與數據傳輸和接受活動.如果用戶有更高級別的保密要求，可以使用有效的傳輸層和應用層安全機制，進行加密傳送.通過鑒權認證與識別機制，使得網絡中主設備能準確地識別到網內某一設備，并建立鏈接，將指令和數據準確地傳達和控制該設備，并將控制狀態(tài)信息通過鏈路返回.此技術解決了設備之間的相互識別問題。有了以上一系列優(yōu)點，使得藍牙技術能有效地克服和解決了前面所述的組網過程中存在的問題，為最佳組網選擇技術手段。二、藍牙技術在網絡電器中的應用通過藍牙技術規(guī)范的四種基本訪問模式可進行電氣網絡組建和數據交換.通過藍牙訪問應用模式(GAP)使藍牙單元之間相互發(fā)現建立連接；通過服務發(fā)現應用模式(SDAP)，發(fā)現協議的接口，向其他藍牙單元發(fā)出“發(fā)送”或者“接收”請求信號；通過串口應用模式(SPP)，使兩藍牙單元之間建立虛擬串行口；通過通用對象交換應用模式(GOEP)，將數據通過虛擬串口傳送到另一藍牙單元.利用藍牙技術規(guī)范，實現一個全新的電氣網絡集中遠程控制模式.真正實現“零布線，即插即用”。在整個網絡系統(tǒng)集中遠程控制結構中，網絡電器集中控制器為整個系統(tǒng)的核心控制的藍牙主設備，起著橋梁作用.通過集中控制器鍵盤、互聯網絡、電話等通信方式，接受用戶操作指令，并按照用戶對網內指定家電設備的工作要求，及時準確地將控制命令通過藍牙設備發(fā)送到指定被控網內藍牙從設備端控制其工作，并將指定電器被控端運行控制狀態(tài)數據，通過被控端藍牙返回到集中控制器，將結果通過語音、WEB的方式通知用戶，實現網絡電器的集中控制和遠程管理。在網絡電器集中控制器中，每新添一項合法的網絡電器，均進行藍牙鑒權，創(chuàng)建網絡電器集中控制器與該電器之間的鏈接字，確認為網內合法設備，并存儲以便后續(xù)鑒權，用以區(qū)別臨界周邊非網內電器設備，實現精準控制.而在電器客戶端，同時也嵌入藍牙接收發(fā)送控制裝置.通過集中控制器發(fā)出的指令，經藍牙無線網絡傳送到指定客戶端，并將收到的指令進行判斷和識別，按照指令要求進行控制，同時，通過電器工作狀態(tài)檢測單元，將電器受控后實時工作狀態(tài)進行檢測，并將檢測結果進行反饋，通過無線藍牙網絡，實時地反饋傳送到集中控制器，并通過語音或者WEB將被控電器現有工作狀態(tài)實時告知用戶，從而完成一次完整的實時遠程無線控制?？偨Y藍牙技術與傳統(tǒng)的無線傳輸技術相比，有著無法比擬的優(yōu)勢，該技術解決了長期以來射頻無線技術只能一對多的廣播傳輸模式，利用鑒權技術，實現了一對一的安全認證傳輸模式.它是一種新型的傳輸標準，基于藍牙技術的產品越來越多，總之，對藍牙技術的廣泛應用，將給人們的生活和工作帶來更多的方便。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙技術在構建電器網絡集中遠程控制中的應用詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網絡，如有侵權，請聯系刪除。
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06-12
2023
藍牙嗅探技術方案
近年來，藍牙技術享有前所未有的聲望和發(fā)展速度，在移動設備上的覆蓋率更是驚人。事實上，藍牙已經成為無線配件及智能設備的主要連接方式。不幸的是，最近研究表明，藍牙所采用的兩級流加密模式存在許多缺陷，用戶隱私受到潛在危脅。另一方面，則是利用藍牙傳遞信息的新型通訊軟件被用于違法犯罪活動中，嚴重影響社會和諧安定。面對藍牙技術的發(fā)展，應當積極采取應對措施，加強在藍牙嗅探方向的研究。一、藍牙嗅探技術背景1.1藍牙技術藍牙技術是一種支持短距離的無線數據交換方式。一個主設備和一個或多個從設備建立的藍牙網絡被稱為微微網（Piconet）。藍牙技術因其低功耗、低成本、靈活性強而被廣泛應用于短距離無線通信中。根據實用需求，藍牙設備的最大發(fā)射功率也被分為三個等級，而其覆蓋范圍也隨著功率而變化。目前，藍牙技術聯盟負責監(jiān)督藍牙規(guī)范的研究，管理認證項目，并維護商標權益。1.2無線電層藍牙協議棧最底層被稱為無線電層。藍牙技術采用2.4GHz工作頻段，該頻段是全世界公開通用的無線頻段（ISMBand），無需付費和申請，保證了藍牙可以獲得更大的使用范圍。藍牙使用跳頻技術，并以1600跳/s的速率進行跳頻，傳輸的數據將會分割成多個數據包，通過指定的79個藍牙信道分別傳輸數據包，每個信道占1MHz，藍牙的實際使用波段為2400MHz～2483.5MHz（包括防護頻帶）。這種方法導致了選擇性攔截的困難，因為攻擊者往往需要知道連續(xù)的跳頻序列。1.3基帶層基帶層負責管理物理連接，確保由藍牙設備組成的微微網內各單元之間由射頻構成的物理連接。每個藍牙設備都有一個唯一的48位藍牙設備地址（BD_ADDR），分為3個部分，包括24位的低端地址部分（LAP）、8位的高端地址部分（UAP）和16位的非有效地址部分（NAP）。該地址可以說是藍牙技術的運算核心，負責幾乎所有藍牙正常工作的控制參數，如密鑰、跳頻序列都是由此地址計算得到的。1.4數據包結構所有的藍牙數據包都按統(tǒng)一的結構進行封裝，由訪問碼、報頭和有效載荷組成。一個有效的數據包必須包含訪問碼，訪問碼用于數據同步和DC偏移補償。一個最簡單的藍牙數據包，如用于尋呼、查詢和相應過程的ID包，可以僅包含一個68bit的訪問碼。藍牙通信過程中有一個非常重要的包——跳頻同步（FHS）包，它包含藍牙設備的BD_ADDR和時鐘信息。1.5連接的建立為進行藍牙數據傳輸，必須先建立連接。首先，主設備會廣播發(fā)送ID包作為查詢。此時所使用的是79個藍牙信道中的32個廣播信道。從設備收到這個包后，會發(fā)送一個FHS包，其中包含了從設備的BD_ADDR和時鐘信息。收到FHS包的主設備進入尋呼狀態(tài)，并按照從設備的跳頻序列計算出特定的應答時間，發(fā)送ID包。從設備會固定間隔地掃描外部尋呼，在收到主設備的應答ID包后，響應該應答，發(fā)送ID包。主設備收到從設備ID包后，發(fā)送FHS包確定連接的跳頻序列。最后，主從設備分別發(fā)送ID包和FHS包進行驗證，建立連接。在微微網中，所有設備共享主設備的時鐘，以312.5μs為一個時鐘周期，兩個周期構成625μs一個時間槽。通常情況下，主設備都會從雙數槽傳輸數據，從設備從單數槽傳輸數據。二、藍牙嗅探方案2.1藍牙嗅探的難點藍牙嗅探的第一個障礙就是截獲藍牙跳頻序列。想要獲得一個完整的藍牙數據傳輸需要監(jiān)聽所有的79個藍牙信道，必須攔截和過濾獲得完整的數據包，這就要求必須知道正確的藍牙跳頻序列。獲得藍牙跳頻序列的方法有兩個，一種是依靠強大的軟硬件設備，另一種方法需要等待設備重新建立連接，并從建立連接的數據包中獲得跳頻序列。另一個問題是常見藍牙硬件基于數據包的訪問碼自動進行過濾。由于過濾行為發(fā)生在硬件層面，無法通過上層軟件的設計來解決，必須依靠相應的硬件設備才能解決該問題。2.2藍牙抓包工具WiresharkWireshark作為一款常用的抓包工具而被廣泛使用。而1.12以上及版本的Wireshark中增添了藍牙協議標準，意味著可以通過Wireshark對捕獲的藍牙數據包進行分析，為嗅探工作提供了很大的便利。同時，Wireshark也提供了監(jiān)聽本機藍牙接口的功能，能夠監(jiān)聽與本機相連的藍牙設備。圖1為用Wireshark抓取的藍牙數據包信息。圖1中展示的是計算機與藍牙耳機建立連接過程中的部分數據包。編號27為計算機作為主設備廣播發(fā)射的一個數據包，查詢附近的藍牙設備。編號28至編號31都是藍牙耳機對計算機的查詢響應，除編號28外的三個數據包中都含有耳機的BD_ADDR。自此，計算機與藍牙耳機通過互相發(fā)送數據包，逐步建立藍牙連接。2.3藍牙無線開發(fā)平臺UbertoothUbertoothOne是由Ubertooth項目組設計提供的一款用于藍牙研究的硬件。Ubertooth是一個開放源代碼的2.4GHz無線開發(fā)平臺，適用于藍牙監(jiān)測。UbertoothOne同樣通過USB接口與計算機相連。利用SpecanUI工具能夠直觀地觀測到實時的藍牙頻譜信息，如圖2所示。在圖2的觀測中存在一個與手機相連的藍牙耳機?？梢园l(fā)現，活躍的無線信號主要集中在2403Hz到2446Hz之間，意味著該手機與藍牙的數據傳輸主要集中在這些信道上。另外，2402Hz、2426Hz、2480Hz為固定的廣播信道，用于對未連接設備間發(fā)送廣播數據，連接建立和發(fā)現遠程設備。這3個信道在頻譜上也有明顯的特點。UbertoothOne也能支持選擇要監(jiān)聽的信道，或是捕獲藍牙數據包等功能。捕獲的藍牙數據包可以通過Wireshark等軟件進行分析。通過UbertoothOne發(fā)送藍牙數據包目前為止還是不可能的，意味著不能使用UbertoothOne實現藍牙數據包的注入操作。結論藍牙嗅探方案的實現，目前還存在不少的難點。另一方面來看，過高的門檻也杜絕了大量不法分子利用藍牙盜取公民信息的企圖。但是，諸如FireChat之類的，通過藍牙進行通信的軟件常常被應用在違法犯罪活動中，已經嚴重危害了公共安全。深入研究藍牙技術，積極研究藍牙嗅探方案，不但能解決當前問題，更為將來的藍牙安全問題做好應對準備。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的藍牙嗅探方案技術。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。
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06-11
2023
環(huán)境數據檢測小車
基于Arduino的環(huán)境數據檢測藍牙控制小車設計隨著科學的發(fā)展，社會生產力水平的不斷提高，環(huán)境監(jiān)測的內容也由工業(yè)污染源的監(jiān)測，逐步發(fā)展到對大環(huán)境的監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測越來越受到人們的重視，但新技術、新方法的加入仍然處在研究發(fā)展階段，主要還是采用人工及半自動方法采集環(huán)境因子，效率低，精度差。建立一種快速、簡便、精確的環(huán)境檢測方法有利于實現環(huán)境的監(jiān)管控制。Arduino是一個開源的單片機電子設計平臺，其硬件開發(fā)板上有許多為傳感器模塊設計好的接口，只需插上封裝好的相應模塊，它就可以讀取傳感器從外界獲取的信號，并在程序的指揮下做出相應的反饋，提高了程序的效率。論文提出了一種基于Arduino的環(huán)境數據檢測藍牙控制小車設計，通過手機藍牙控制小車的左右及前進、后退運動，將車上傳感器采集到的環(huán)境數據實時傳送，并在濃度值超過閾值時觸發(fā)報警裝置。一、環(huán)境數據監(jiān)測小車系統(tǒng)設計系統(tǒng)利用Arduino單片機為核心控制板，通過手機藍牙同時完成小車狀態(tài)的控制和環(huán)境數據的收發(fā)及顯示，系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。圖中，電源部分由鋰電池組和線性直流穩(wěn)壓電源組成，為小車系統(tǒng)的驅動電機提供穩(wěn)定的驅動電流；車體部分采用了一般的四輪車體結構，其中，前面兩個車輪分別裝有直流電機，以便控制小車的左右方向轉動、前進、后退以及停止運動；溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器與Arduino主控相連，用于環(huán)境數據的采集。藍牙模塊實現小車與手機的通信，使小車能夠接收手機所發(fā)送的指令并將采集的數據傳回手機，并可通過手機控制小車的運動。二、藍牙智能小車硬件設計硬件部分主要有Arduino開發(fā)板、HC-05藍牙模塊、DHT11溫濕度傳感器、MQ-2煙霧氣敏傳感器模塊以及L298N電機驅動模塊、直流減速電機等。其中，Arduino開發(fā)板為小車系統(tǒng)的控制中心，藍牙模塊為手機與小車的通信模塊。電機驅動模塊驅動直流減速電機的正轉與反轉控制和改變小車的運動狀態(tài)，DHT11溫濕度傳感器與MQ-2煙霧氣敏傳感器為環(huán)境數據數據采集模塊進行溫濕度與煙霧或可燃氣體濃度的檢測。本設計將Arduino控制板的0號管腳（RX）、1號管腳（TX）分別與藍牙模塊的TX、RX腳相連；L298N電機驅動模塊的IN1、IN2、IN3、IN4接口與具有脈沖寬度調制的6、9、10、11號管腳相連；溫濕度模塊與數字5號管腳相連；煙霧氣敏傳感器需要與模擬串口相連，因此將之與A0口連接，與之功能相關聯的蜂鳴器接2號管腳。Arduino開發(fā)板管腳分配完成后，將L298N電機驅動模塊的OUT1、OUT2輸出口與左側直流減速電機相連，另一側以同樣方式與右側的直流減速電機相連，硬件連接的具體串口設置如圖2所示。2.1Arduino主控制器單元Arduino控制器主要包含單片機、數字串口、模擬串口、晶振和5V穩(wěn)壓器等部件（如圖3所示）。開發(fā)板通過USB數據接口與計算機連接進行程序的編譯與導入工作，在IDE中編寫程序代碼后，將程序通過USB接口上傳到Arduino開發(fā)板，開發(fā)板上的單片機進行程序的執(zhí)行與數據的處理。本設計的ArduinoUNO開發(fā)板的3，5，6，9，10和11號管腳具有脈沖寬度調制（PWM）功能，能夠提供舵機、電機驅動模塊等部件調速的功能。2.2數據采集單元環(huán)境數據采集功能主要依靠數字溫濕度傳感器和MQ-2煙霧氣敏傳感器實現溫濕度與煙霧或可燃氣體濃度的檢測。（1）DHT11溫濕度傳感器：DHT11數字溫濕度傳感器主要包含采集技術和傳感技術，該傳感器包括濕式電阻和NTC電阻，其內部原理圖如圖4所示。濕式電阻是將一層膜覆蓋在基片上，該膜由感濕材料制成。當感濕膜接觸到空氣中的水蒸氣時，元件的電阻值會隨著吸濕與脫濕過程中氫離子濃度的變化而變化，內置的轉換電路將最終的電壓變化計算后與濕度的變化相對應，這樣便可以測量環(huán)境中的濕度。NTC電阻即負溫度系數電阻表示當環(huán)境溫度升高時電阻值下降，電壓輸出也會隨之變高，轉換電路再根據相應變化使電壓值與環(huán)境的溫度相對應。（2）MQ-2煙霧氣敏傳感器：氣敏電阻是MQ-2煙霧氣敏傳感器測量可燃氣體濃度的核心元件，它將檢測到的可燃性氣體的濃度轉換為電壓上傳給單片機。氣敏電阻具有P型半導體和N型半導體兩種。當它處于正常情況下時，N型半導體的氣敏電阻處于陰離子缺位的狀態(tài)，當氣敏電阻與可燃性氣體分子接觸時，電子將會從可燃性的氣體分子向N型半導體移動，半導體的電阻值也將會減小，從而改變電路的電壓值。對于P型半導體的氣敏電阻是陽離子缺位，半導體的電阻會增加。由于溫度對半導體的電導率的影響較大，所以在使用時MQ-2煙霧氣敏傳感器測量可燃性氣體濃度時需要將其加熱。2.3通信單元手機與檢測小車通過藍牙模塊進行通信，將檢測得到的環(huán)境數據通過藍牙模塊發(fā)送回手機藍牙串口助手APP，實現手機對環(huán)境參數實時監(jiān)測和小車的前進、后退及方向控制。HC-05藍牙模塊與手機藍牙進行配對實現通信功能，HC-05藍牙模塊有六個引腳：VCC、GND、TXD、RXD、KEY、LED，當藍牙模塊處于不同的通信狀態(tài)時，模塊上的指示燈會呈現不同的閃爍狀態(tài)，便于用戶判斷藍牙模塊是否正常工作。若將KEY接高電平之后或同時給藍牙模塊上電，指示燈將會以每秒一次的頻率慢閃，模塊進入AT狀態(tài)不可進行配對任務；KEY懸空或接地時指示燈的狀態(tài)以每秒二次的頻率快閃，當藍牙模塊配對成功之后，指示燈將會變成雙閃狀態(tài)，每兩秒閃爍一次。在可配對狀態(tài)下將KEY接高電平，模塊又將退出可匹配狀態(tài)進入AT狀態(tài)，但此時指示燈的閃爍頻率與可匹配狀態(tài)下指示燈的狀態(tài)一致。2.4藍牙智能小車運動單元小車的運動功能主要依靠L298N電機驅動模塊以及DC3V-6V直流減速電機實現。L298N（如圖5）內置的兩組H橋用來維持電機兩端電壓始終處于在高低電平之間。該模塊除了將12V電源轉換成5V供電給開發(fā)板外還可以驅動和控制兩路電機，當使能端ENA、ENB均為高電平時，通過組合不同的IN1、IN2狀態(tài)控制直流減速電機的不同運動狀態(tài)。在對直流電機進行脈沖寬度調制以用來調節(jié)電機速度之前，需要先確定IN1和IN2口與直流電機的連接，確定電機的轉動方向。在確定直流電機的轉動方向后，再通過程序確定單片機的引腳與左右電機的對應關系，當需要調節(jié)直流減速電機速度的時候再輸出PWM脈沖進行調速。當IN1和IN2接口均為0狀態(tài)或均為1狀態(tài)時，兩個輸出接口所控制的對應直流電機制動。三、藍牙環(huán)境數據檢測小車軟件設計軟件部分采用模塊化設計，主要分為主程序、數據采集程序、藍牙通信程序、小車運動控制程序，程序設計流程圖如圖7所示，當某一功能的程序設計好就導入至Arduino開發(fā)板，導入后看功能是否正常實現，若能正常實現就再設計下一功能程序。若功能不能正常實現，則重新調試該部分程序，當四部分功能程序均完成后，再對四部分功能的程序進行組合拼接，不斷導入程序并調試，當所有功能均實現后，則程序設計完成。手機與檢測小車通過藍牙模塊進行通信，發(fā)送不同指令實現對小車的控制，實現手機對小車的前進、后退及方向控制，并將檢測得到的環(huán)境數據通過藍牙模塊發(fā)送回手機藍牙串口助手APP，當環(huán)境數據超過閾值時進行報警?？偨Y本設計完成了用于環(huán)境數據采集藍牙控制小車的系統(tǒng)設計，通過手機藍牙與數據采集小車通信，無線遙控小車的運動狀態(tài)，藍牙控制范圍在10m內，并將各傳感器采集的數據通過藍牙模塊傳送回手機藍牙串口助手APP，并且實現了根據煙霧濃度進行報警的功能。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于Arduino的環(huán)境數據檢測藍牙控制小車設計詳情。如果您有藍牙產品設計開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的智能電子產品定制開發(fā)經驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商：松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、BLE藍牙IC、雙模藍牙模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設計、PCB設計、單片機開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術、藍牙開發(fā)、wifi技術等。還可以承接智能電子產品研發(fā)、家用電器方案設計、美容儀器開發(fā)、物聯網應用開發(fā)、智能家居方案設計、TWS耳機開發(fā)、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產品研發(fā)。注：部分圖片內容來源于網絡，如有侵權，請聯系刪除。
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