導(dǎo)語(yǔ)：藍(lán)牙技術(shù)使用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

當(dāng)今信息化的一個(gè)重要方面就是因特網(wǎng)(Internet)和移動(dòng)通信(mobilecommunication)的迅猛發(fā)展。它使得人們的生活方式、工作方式以及思維方式都發(fā)生了巨大的變化，同時(shí)也刺激人們對(duì)電腦以外的各種數(shù)據(jù)源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求日益增長(zhǎng)。智能家庭網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展給信息社會(huì)注入了新的生機(jī)和活力，而藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)的日趨成熟無(wú)疑給這個(gè)新的浪潮起到了推波助瀾的作用。

一、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的前景

家庭網(wǎng)絡(luò)是指在家庭和社會(huì)的信息網(wǎng)絡(luò)相連之前，將家庭內(nèi)部所有的信息設(shè)備連接起來(lái)而形成的網(wǎng)絡(luò)。顯然，連接家庭網(wǎng)絡(luò)最理想的技術(shù)是無(wú)線通信技術(shù)，它用微波取代了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)綜復(fù)雜的電纜。目前，關(guān)于該技術(shù)有不少產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)，如Butterfly,Diamond,Proxim,Shavewave等公司的產(chǎn)品，其中最具有代表性的是Bluetooth和HomeRF兩種技術(shù)。Bluetooth的優(yōu)勢(shì)在于全球標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，具有互操作性，以及能非常方便地實(shí)現(xiàn)快速、靈活、安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信，因此Bluetooth技術(shù)在家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮?。系統(tǒng)設(shè)計(jì)藍(lán)牙的載波選用在全球公用的2.4GHz工科醫(yī)學(xué)（ISM）頻帶，并采用跳頻擴(kuò)譜技術(shù)（FHSS）。跳頻速率為1600次/s，以2.45GHz為中心頻率最多可得到79個(gè)1MHz帶寬的信道。藍(lán)牙設(shè)備采用的是GFSK調(diào)制技術(shù)，其傳輸速率為1Mb/s，實(shí)際有效速率最高可達(dá)721Kb/s，傳輸距離為10m。語(yǔ)音傳輸采用連續(xù)可變斜率調(diào)制編碼（CVSD）技術(shù)，通信協(xié)議則采用時(shí)分多址（TDMA）協(xié)議。遵循Bluetooth協(xié)議的各類數(shù)據(jù)和語(yǔ)音設(shè)備都能夠以無(wú)線方式接入到公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中（如Internet,Intranet）序的干擾。

二、藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。其程序?qū)懺谝粋€(gè)9x9mm的微芯片中。例如，如果把藍(lán)牙技術(shù)引入到移動(dòng)電話和膝上型電腦中，就可以去掉移動(dòng)電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過(guò)無(wú)線使其建立通信。打印機(jī)、PDA、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mb/s。時(shí)分雙工傳輸方案被用來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。ISM頻帶是對(duì)所有無(wú)線電系統(tǒng)都開放的頻帶，因此使用其中的某個(gè)頻段都會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源。例如某些家電、無(wú)繩電話、汽車房開門器、微波爐等等，都可能是干擾。為此，藍(lán)牙特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳頻方案以確保鏈路穩(wěn)定。跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（hopchannel），在一次連接中，無(wú)線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做"偽隨機(jī)碼"，就是"假"的隨機(jī)碼）不斷地從一個(gè)信道"跳"到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過(guò)擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。FEC（ForwardErrorCorrection，前向糾錯(cuò)）的使用抑制了長(zhǎng)距離鏈路的隨機(jī)噪音。應(yīng)用了二進(jìn)制調(diào)頻（FM）技術(shù)的跳頻收發(fā)器被用來(lái)抑制干擾和防止衰落。藍(lán)牙基帶協(xié)議是電路交換與分組交換的結(jié)合。在被保留的時(shí)隙中可以傳輸同步數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包以不同的頻率發(fā)送。一個(gè)數(shù)據(jù)包名義上占用一個(gè)時(shí)隙，但實(shí)際上可以被擴(kuò)展到占用5個(gè)時(shí)隙。藍(lán)牙可以支持異步數(shù)據(jù)信道、多達(dá)3個(gè)的同時(shí)進(jìn)行的同步話音信道，還可以用一個(gè)信道同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音。每個(gè)話音信道支持64kb/s同步話音鏈路。異步信道可以支持一端最大速率為721kb/s而另一端速率為57.6kb/s的不對(duì)稱連接，也可以支持43.2kb/s的對(duì)稱連接。

三、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成

家庭網(wǎng)絡(luò)是一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)模式，其特征是：終端類型千差萬(wàn)別，完成功能各不相同，接入方式多樣。更重要的是家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于設(shè)備的加入和移走，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)地完成檢測(cè)并自動(dòng)重設(shè)系統(tǒng)。另外，家庭中設(shè)備擺放的位置可能會(huì)發(fā)生變化，這對(duì)于需要綜合布線的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)將會(huì)遇到很大的困難，但如果有藍(lán)牙技術(shù)支持，在通信有效范圍內(nèi)的位置移動(dòng)就不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。家庭網(wǎng)關(guān)是家庭網(wǎng)絡(luò)的核心，是整個(gè)家居設(shè)備控制和家庭信息控制的核心。智能家居中的家庭網(wǎng)關(guān)是基于藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)。采用了藍(lán)牙主機(jī)—主機(jī)控制器模式。因此，該家庭網(wǎng)關(guān)的硬件組成包括：藍(lán)牙通信模塊、振鈴檢測(cè)電路、自動(dòng)摘掛機(jī)電路、鍵盤、顯示接口電路、外部存儲(chǔ)器模塊等。家庭網(wǎng)關(guān)總體組成如圖所示。

四、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)硬件要求

以雙機(jī)組建無(wú)線局域網(wǎng)為例，只需要兩臺(tái)PC（廢話，只有一臺(tái)PC神仙也建不成局域網(wǎng)），和兩只藍(lán)牙收發(fā)器（dongle）即可。藍(lán)牙dongle的安裝，在前面seabreeze的文章里已經(jīng)詳細(xì)寫過(guò)了，這里不再贅述。只是再說(shuō)一下PC的藍(lán)牙收發(fā)器的種類。從形態(tài)上分，市場(chǎng)上的藍(lán)牙接口有兩種，一種是USB接口的，像個(gè)U盤一樣的dongle。多數(shù)都是這樣的。還有一種是接主板USB插針的主板擴(kuò)展模塊。這個(gè)比上面那個(gè)便宜許多，但最大的缺點(diǎn)是不能隨身攜帶。家庭使用，如果想節(jié)約投入，可兩者兼顧。從功率上分（其實(shí)是傳輸距離），Dongle目前主要有兩類，Class1和Class2。Class1是100米的（直線距離300米），Class2是10米的（直線距離30米）。但，如果中間隔著墻，這個(gè)距離會(huì)大幅度下降。我用一個(gè)10米一個(gè)100米的試過(guò)，總距離是13米。中間穿三堵墻基本上就信號(hào)非常弱了。用兩個(gè)100米的，穿三堵墻則沒(méi)問(wèn)題。兩堵墻都沒(méi)問(wèn)題。

五、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)原理

藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接。幾個(gè)piconet可以被連接在一起，靠跳頻順序識(shí)別每個(gè)piconet。同一piconet所有用戶都與這個(gè)跳頻順序同步。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以被描述為"多piconet"結(jié)構(gòu)。在一個(gè)"多piconet"結(jié)構(gòu)中，在帶有10個(gè)全負(fù)載的獨(dú)立的piconet的情況下，全雙工數(shù)據(jù)速率超過(guò)6Mb/s。

話音話音信道采用連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD）話音編碼方案，并且從不重發(fā)話音數(shù)據(jù)包。CVSD編碼擅長(zhǎng)處理丟失和被損壞的語(yǔ)音采樣，即使比特錯(cuò)誤率達(dá)到4%，CVSD編碼的語(yǔ)音還是可聽的。無(wú)線藍(lán)牙空中接口是建立在天線電平為0dBm的基礎(chǔ)上的。空中接口遵循FCC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）有關(guān)電平為0dBm的ISM頻段的標(biāo)準(zhǔn)。如果全球電平達(dá)到100mW以上，可以使用擴(kuò)展頻譜功能來(lái)增加一些補(bǔ)充業(yè)務(wù)。頻譜擴(kuò)展功能是通過(guò)起始頻率為2.402，終止頻率為2.480，間隔為1MHz的79個(gè)跳頻頻點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。出于某些本地規(guī)定的考慮，日本、法國(guó)和西班牙都縮減了帶寬。最大的跳頻速率為1660跳/秒。理想的連接范圍為10厘米--10米，但是通過(guò)增大發(fā)送電平可以將距離延長(zhǎng)至100米。基帶部分描述了硬件--基帶鏈路控制器的數(shù)字信號(hào)處理規(guī)范。基帶鏈路控制器負(fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。建立網(wǎng)絡(luò)連接在piconet內(nèi)的連接被建立之前，所有的設(shè)備都處于standby（待令）狀態(tài)。在這種模式下，未連接單元每隔1.28秒周期性地"監(jiān)聽"信息。每當(dāng)一個(gè)設(shè)備被激活，它就監(jiān)聽規(guī)劃給該單元的32個(gè)跳頻頻點(diǎn)。跳頻頻點(diǎn)的數(shù)目因地理區(qū)域的不同而異，32這個(gè)數(shù)字只適用于除日本、法國(guó)和西班牙之外的大多數(shù)國(guó)家。作為master的設(shè)備首先初始化連接程序，如果地址已知，則通過(guò)尋呼（page）消息建立連接，如果地址未知，則通過(guò)一個(gè)后接page消息的inquiry（查詢）消息建立連接。在最初的尋呼狀態(tài)，master單元將在分配給被尋呼單元的16個(gè)跳頻頻點(diǎn)上發(fā)送一串16個(gè)相同的page消息。如果沒(méi)有應(yīng)答，master則按照激活次序在剩余16個(gè)頻點(diǎn)上繼續(xù)尋呼。Slave收到從master發(fā)來(lái)的消息的最大延遲時(shí)間為激活周期的2倍（2.56秒），平均延遲時(shí)間是激活周期的一半（0.6秒）。Inquiry消息主要用來(lái)尋找藍(lán)牙設(shè)備，如共享打印機(jī)、傳真機(jī)和其它一些地址未知的類似設(shè)備。Inquiry消息和page消息很相象，但是inquiry消息需要一個(gè)額外的數(shù)據(jù)串周期來(lái)收集所有的響應(yīng)。

如果piconet中已經(jīng)處于連接的設(shè)備在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，藍(lán)牙還支持節(jié)能工作模式。master可以把slave置為hold(保持)模式，在這種模式下，只有一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在工作。slave也可以主動(dòng)要求被置為hold模式。一旦處于hold模式的單元被激活，則數(shù)據(jù)傳遞也立即重新開始。Hold模式一般被用于連接好幾個(gè)piconet的情況下或者耗能低的設(shè)備，如溫度傳感器。除hold模式外，藍(lán)牙還支持另外兩種節(jié)能工作模式：sniff(呼吸)模式和park(暫停)模式。在sniff模式下，slave降低了從piconet"收聽"消息的速率，"呼吸"間隔可以依應(yīng)用要求做適當(dāng)調(diào)整。在park模式下，設(shè)備依然與piconet同步但沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送。工作在park模式下的設(shè)備放棄了MAC地址，偶爾收聽master的消息并恢復(fù)同步、檢查廣播消息。如果我們把這幾種工作模式按照節(jié)能效率以升序排一下隊(duì)，那么依次是：呼吸模式、保持模式和暫停模式。

六、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)家庭中的應(yīng)用

在數(shù)字家庭系統(tǒng)中，除了網(wǎng)絡(luò)視頻、新潮電子和視聽享受之外，家庭自動(dòng)化與安防設(shè)備也扮演著重要的角色。所謂家庭自動(dòng)化，是指利用電子技術(shù)來(lái)集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)(例如照明燈、咖啡爐、電腦設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、視訊及音響系統(tǒng)等)。其功能實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)一個(gè)中央管理平臺(tái)接收來(lái)自傳感器(能夠感應(yīng)外界環(huán)境的變化，如日升日落所造成的光線變化等)的信息，再以既定的程序控制其它電子電器產(chǎn)品。除了能夠通過(guò)各種界面(鍵盤、觸摸屏、按鈕、電腦、電話、遙控器等)來(lái)控制家中的電器產(chǎn)品外，房屋主人還可發(fā)送控制信號(hào)給中央處理設(shè)備并同時(shí)接受來(lái)自中央處理設(shè)備的信息。

家庭安防設(shè)備已經(jīng)搭上了數(shù)字化的列車。現(xiàn)代傳感技術(shù)、數(shù)字信息處理技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是其中的推動(dòng)因素。而最新的安防設(shè)備也已經(jīng)演進(jìn)為能夠?qū)崿F(xiàn)各種安防信息的采集、處理、傳輸以及顯示的高集成系統(tǒng)。一個(gè)完整的安防系統(tǒng)主要包含門禁、報(bào)警和監(jiān)控三大部分，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是其中的主要設(shè)備。全球加大打擊恐怖組織活動(dòng)、煤礦瓦斯爆炸和其他突發(fā)公共安全事故的抬頭都對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備提出了越來(lái)越高的要求。此外，客戶服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)、客戶行為分析等應(yīng)用也在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備的發(fā)展。在這些需求的推動(dòng)下，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備也經(jīng)歷了全模擬、部分?jǐn)?shù)字化兩個(gè)發(fā)展階段，正在大踏步邁入全面數(shù)字化的發(fā)展新階段。

參考文獻(xiàn)：

[1]于永權(quán).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2002

[2]孫育才.MCS—51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.東南大學(xué)出版社，2002

[3]陳偉人.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用子程序集錦.清華大學(xué)出版社，2002

[4]李華.單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2002

[5]陳汝全.實(shí)用微機(jī)與單片機(jī)控制技術(shù).電子出版社，2002

[6]高鋒.單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2004

[7]竇振中.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè).北京航空航天大學(xué)出版社，2002

[8]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2002

[9]張洪潤(rùn)，易濤.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社，2003

[10]余錫存，曹國(guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社，2002

[11]Bouerlun.BluetoothTechnique.Albionpublisher，2003