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单片机控制蓝牙硬件接口设计研究

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摘要:单片机作为一款集成芯片,可将数据信息通过集成处理器进行高效率传输,当前已被广泛应用到各大领域中。为实现蓝牙系统的运行,在内部接口的联动作用下,以蓝牙模块的中间层协议为基准,进行硬件接口的连接,可保证信号的协议传输。文章对单片机特性进行论述,对蓝牙模块系统的组成进行分析,并通过单片机终端设计、单片机与蓝牙系统连接模式对单片机控制蓝牙模块硬件接口设计进行研究。

关键词:单片机;蓝牙模块;接口

引言

蓝牙可实现短距离的无线传输,在运行过程中主要依托于内部的无线射频器、链路控制器、链路管理器、相关通讯协议等。为实现蓝牙模块系统的硬件接口设计,需对蓝牙模块的协议层进行分析,确定单片机与蓝牙模块的连接方式,并将通讯协议进行协调,以保证数据信息的正确传输。

1单片机特性论述

单片机是指集成式处理芯片,通过集成模块将数据处理器等集中在同一高效率传导硅片上,其中包含CPU、ROM、RAM、I/O接口、计数器等,由于其高效率传输、体积小、质量轻等优势,现已被广泛应用到工业领域、智能控制领域、通讯领域等。单片机在对数据信息进行处理时,可通过系统内部的运算器实现逻辑控制,对数值进行法则运算,以保证运算结果和判决结果的精准性。单片机内部的控制器是系统的决策模块,可对各模块之间起到协调功能,包括指令采集、译码、信号转换、控制数据流向等,在实际应用过程中,以内部总线和外部总线为主,将各运行机构相协调,以协调系统对外部设备的控制[1]。

2蓝牙模块系统组成

2.1蓝牙模块系统

蓝牙作为一种无线传输技术,可实现短距离的信息传输,在科学技术的支持下,为满足人们工作和企业发展需求,蓝牙技术也正在逐渐更新,并往低功耗、高隐私、高延展、智能化、速率化等方面发展。蓝牙系统在运行过程中依托于无线射频模块、链路控制模块、链路管理模块、协议软件等进行工作的。无线射频模块是指传输波段,蓝牙通过频段传输信号可实现数据信息的无线传输,在自动识别技术的应用下,可保证点对点的数据传输与交换。链路控制模块,作为系统的基带单元,一般包括控制器、处理器、射频器等,以确保信号可稳定性传输,其主要功能一般以构建局域网络为主,提升网络内数据信息传输的容错性,并针对系统法则运算的操控性指令进行确认,同时可对用户的信息进行加密处理。链路管理模块是通过数据协议、信号传输协议、链路配置协议等,对蓝牙连接设备进行管理,并在信息节点的对接方式下,建立数据信息的传输通道,可有效实现协议请求、地址定位、连接模式、功能切换等,以保证数据信息传输的精准性。协议模块可实现数据信息的层次性传输,当数据传输涉及特定性应用时,蓝牙系统此时应提供多协议通讯,以保证系统的稳态运行。蓝牙系统的规范型协议一般分为核心机构和应用机构,核心机构以业务普及、联动操控、射频、传输单元、基带等为主,应用机构则是对蓝牙的型号和协议传输进行基准制定。

2.2蓝牙协议

蓝牙协议栈机构一般由底层协议、中间层协议和高层协议等组成,以实现蓝牙通讯规范下的联动性操作。底层协议是指蓝牙系统的运算基础,首先在射频协议的范围内,可保证协议栈底部的频段、传输信道、射频特性、信号接收特性等完整运行,以保证蓝牙系统在该频段内的数据执行,同时传输信道一般采用跳频技术,以提升蓝牙数据传输范围内的抗干扰性;其次在基带协议范围内,其作为射频层之上的物理层构建单元之一,可实现数据传输的链路控制,并针对协议中的错误运行代码进行容错性查询,同时也起到数据传输的呼出与接入功能;最后在管理协议内,作为数据传输层的管理协议,可执行模块与设备之间的对接认证、配置检测等,以实现信号的精准性传输[2]。中间层协议在蓝牙系统中起到数据处理功能,针对底层协议传输的数据以帧率方式进行拆分和重组,并提出核心信息传输到高层协议上,一般由接口协议、适配协议、仿真协议、控制协议为主,以提升信号的传输效率。高层协议主要是起到传输目标的交换、应用、音频等作用,接收中间层上传的数据信息,在数据交换中的二进制协议作用下,可实现数据的定义式传输,在信息化技术的应用下,可利用业务传递功能,使数据信息搭载网络平台实现数据的对接型传输。

2.3蓝牙控制器

蓝牙系统的控制器接口存在于中间层协议,通过内部的模块控制器以实现对接型处理,一般以基带、链路控制器、管理器、存储器等为主,在硬件接口的连接下,完成信号在系统内部的传输功能。为保证信号可在协议层间进行传输,需通过系统的硬件结构来实现(如图1所示)。链路控制器的主要作用是保证系统硬件、软件的协调性功能,系统内部的CPU则是对信号进行定量传输,以确保主控制可独立运行。蓝牙系统中主机硬件一般以物理接口为主,以提升数据信息的传输效率,同时主机控制器也包含存储器、控制器、收发器等,内部控制芯片在接口的指令传输下,对收发器进行状态控制。蓝牙模块通过接口对数据信息进行传输,以保证系统内硬件传输的联动性,同时主机控制接口也是在数据传输层的信号转换作用下,使数据可在主机和控制器之间进行反馈。主机控制器的传输层在对数据信息进行传输时,由于其节点式的传输方式可实现数据间可视化传输,以外界传输环境为基准,可直观表现出传输层内数据信息运行的是指方向。主机控制器的外部接口一般以PC卡、USB、RS232、UART等为主,通过串行通讯协议的方式,完成模块和主机的数据传输。当蓝牙系统在对数据信息进行传输时,将产生流量信息,为保证数据信息的维度处理,通过设计流量监控体系,在主机指令操控下可对控制器进行流控处理,确保数据传输协议中的层级式分化,进而将复杂的传输系统进行简化。同时为提升蓝牙系统的传输距离、传输效率等,应对数据流量的传输机制进行调整,针对信息传输的上位点进行控制,使数据包传输的数量可满足系统的运行速率。

3单片机控制蓝牙模块硬件接口设计

3.1单片机终端设计

单片机在实际应用过程中,由于其可对数据信息进行集成化处理,为保证数据的核心化运行,选用8051系列中的C8051F120型号单片机,其内部的控制系统采用内核制、混合信号的传输方式,支持162的运算法则、12位的ADC、DAC,内部传输效率可达到100MIPS,可实现数据的高效处理。单片机在对数据信号进行传输时,依据集成模块的串行外接接口、并行外接接口、USB外接接口、MMC外接接口、蓝牙接口等,可有效实现数据信息的多途径传输(如图2所示)。为保证单片机与蓝牙系统的精准对接,应针对蓝牙系统的运行模式对单片机自身进行优化,以保证可对数据传输层进行分流控制,同时应在单片机系统加接MMC卡,为整体运行系统提供数据传输介质,并可对数据传输进行信道扩展,以保证系统文件传输的稳定性。

3.2单片机与蓝牙系统的连接模式

当前蓝牙系统的主机控制器一般以异步数据传输器为主,因其具有简化的通讯协议,在单片机和蓝牙模块进行连接时(如图3所示),在进行硬件接口连接时,为保证数据传输的精准性,可利用数据信息的多项传导模式,将传输器以离散型进行连接,例如TXD与RXD进行数据传输时,可利用引脚的对称性传输方式进行里连接。RTS和CTS在系统运行中起到分量控制的作用,且CTS应具备两种的传输方式:当CTS为0状态时,则信号传输为开放方式;当CTS为1状态时,信号传输为闭合状态,此时禁止数据传输。当前蓝牙模块在运行过程中,需要电力支持,针对信号的传输方式将输送电压模块设置为三种模式,其中ON模块为系统的稳压开关,Vcc为主体电压(3.3V),Vcc_io主要起到回流作用,与单片机相连接。当三个电控模块联动应用时,主体通电顺序可进行非逻辑性运行,当系统采用独立模块供电时,应严格对输电顺序进行把控,且断电逻辑应与通电逻辑处于相反状态。当完成系统的硬件接口连接时,可通过单片机模块的外显设进行指令输送,此时应对系统进行初始化校对,并对软件的运行参数进行设定,并针对数据传输的进制数进行基准设定,以保证数据传输的精准性。在蓝牙系统的主机操控器中,应针对主设备端、从设备端等进行指令调试,并针对两个终端的运行状态进行分析,使数据可实现多途径传输,以保证数据传输的流量得到控制。

4结束语

对单片机的特性进行概述,针对蓝牙模块系统的硬件接口设计时,通过中间层协议和系统内部构成等,与单片机采取定向连接,并对传输流量进行控制,以保证数据传输可实现精准对接。同时对蓝牙模块系统的供电情况进行研究,以确保系统稳定工作的持续性,进而实现单片机控制蓝牙模块完成指定工作。

参考文献:

[1]王烈进,王游司,陈洪燕,等.基于51单片机的智能手环蓝牙模块设计[J].电脑知识与技术,2018,14(23):260~261.

[2]谢小宝.浅谈单片机在蓝牙遥控机器人的软件设计[J].内燃机与配件,2018(13):231~232.

作者:董国钢 单位:长治职业技术学院

单片机控制蓝牙硬件接口设计研究责任编辑:张雨    阅读:人次