蓝牙技术（共11篇）
“2011年蓝牙设备出货量达到18亿件, 市场调查公司ABI Research预测, 2012~2016年蓝牙产品出货量将迅速增长, 而2012年会达到20亿件。”蓝牙技术联盟首席运营官卓文泰 (Suke Jawanda) 近期总结了蓝牙技术2011年成绩, 并对未来技术和市场发展做出规划。卓文泰介绍, 未来蓝牙技术联盟计划将通过去年推出的新商标, 促进成员企业用蓝牙技术打造更多移动终端、消费类产品、个人电脑、汽车、健康、健身以及智能能源等行业的新一代智能设备。
蓝牙4.0飞速成长
低功耗、安全、高速的蓝牙4.0技术在2011年取得了飞速发展。据卓文泰介绍, 蓝牙4.0版本最初是在2010年7月发布, 经过匹配芯片方面的研究, 最终在2011年7月推出了新产品。
“2011年7月, 我们在香港推出了低耗能的心率监测产品, 同时苹果公司也宣布其Mac Book Air和Mac Book Mini兼容了蓝牙4.0的版本。微软随后宣布, 未来的Windows8系统, 不管是台式电脑还是平板电脑都会全力支持蓝牙4.0的版本。”卓文泰表示, 目前宏基、苹果、摩托罗拉等厂商都推出了支持蓝牙4.0的设备。
对于与蓝牙技术相类似的Wi-F Direct技术, 卓文泰表示蓝牙技术与该技术并非竞争, 而是互补关系。
针对中国市场, 卓文泰表示蓝牙技术联盟在全世界共有1.5万家成员公司, 而中国的成员公司已经达到1000多家, 是2007年时的两倍。“对于蓝牙技术联盟来说, 中国是一个具有战略性重要意义的市场, 我们欢迎更多的企业加入。”
新启商标推进下一步应用
为帮助消费者识别具有蓝牙4.0版本兼容性的新设备, 蓝牙技术联盟在2011年10月推出了Bluetooth Smart Ready和Bluetooth Smart两个新商标。
据卓文泰介绍, Bluetooth Smart Ready设备包括手机、平板电脑、个人电脑及电视机等处于消费者互联世界核心的电子设备, 可以执行蓝牙4.0版本双模无线标准;而BluetoothSmart设备则涵盖低耗能的蓝牙4.0版本单模无线标准的设备, 包括心率监测仪、计步器等使用纽扣式电池, 以及用于收集特定信息的感应器类电子设备。
当历史的脚步迈进21世纪的大门时，一种由维京人的后代瑞典人提出的“让复杂的电缆消失在空气中”的无线通信技术被誉为“蓝牙”技术(Bluetooth)。其核心正是全球标准的统一和包容。
这种全球统一的标准带来了无穷无尽的创造力。它在现代通信网络的最后10米，将像一种无处不在的数字化神经末梢一样，把各种网络终端设备、各种信息化设备，都“无线”地连接起来。
蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。利用蓝牙技术，能够有效地将移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字化的信息设备连接起来，从而甩掉常用的有线电缆；同时形成一种个人身边的网络，使得身边的各种信息化的移动便携设备都能无缝地实现资源共享。
因为其开放性，蓝牙技术目前只是一个规范，还没有成为行业标准。不同品牌、型号的设备之间互通还存在一些问题。但蓝牙技术本身具有很多优势：蓝牙一般工作在2.4GHz的ISM频段，是全球通用的工业、科学和医疗频段，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证；可实时进行数据和语音传输；由于采用了先进的跳频和纠错编码技术，蓝牙具有很好的抗干扰能力，在配备蓝牙的设备之间可以进行更加可靠的通信。另外，蓝牙具有很强的移植性，可应用于多种通信场合，如WAP、GSM等，引入身份识别后可以灵活实现漫游，安全性也不错。而且蓝牙设备功耗低，容易实现，便于推广，对人体危害也小。
就目前的发展情况来看，蓝牙技术在手机、耳机、PDA、数码相机和数码摄像机等设备上都有应用。由于手机的普及率较高，因此蓝牙手机成为目前蓝牙技术的主要应用。
一部有蓝牙功能的手机配上一副小小的蓝牙耳机后，便可以把电话放在口袋里进行免提通话了。这样，在凛冽的寒风中，在开车的时候，在双手忙碌的时候，都可以方便地接听电话，而且还可以避免手机辐射。
蓝牙手机可以很方便地和电脑连接，实现文件互传，除了图片、铃声和Java小游戏外，一般的文档也能传到蓝牙手机中，这样就可以把蓝牙手机当成优盘使用了。蓝牙手机能够在一定范围内与笔记本电脑无线连接，让笔记本电脑无线上网成为现实。
两个同时持有蓝牙手机的用户还可以通过手机交换名片、电话和手机铃声，或者无线联机游戏。再加上相匹配的蓝牙头盔、蓝牙眼镜、蓝牙外套等等一系列产品，蓝牙的无线魅力可以让你尽情体验时尚的生活。
实际上，蓝牙还可以用于无线设备、图像处理设备、安全产品、消费娱乐、汽车产品、家用电器等诸多领域。随着蓝牙技术的不断成熟，各种蓝牙产品将深入人们的生活，改变人们的生活与工作方式，并人大提高人们的生活质量。
一。蓝牙技术的概念
蓝牙是一个开放性的。短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活。安全。低成本。小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。
二。蓝牙中的关键技术
1.跳频技术
蓝牙的载频选用全球通用的2.45GHz ISM频段，由于2.45GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源。采用跳频扩谱技术是避免干扰的一项有效措施。
2.微微网和分散网
当两个蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了，两者之间的通信通过无线电波在信道中随机跳转而完成。蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式，因此它允许大量的微微网同时存在，同一区域内多个微微网的互联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在不同的跳转模式。
3.安全性
蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。
4.纠错技术
蓝牙系统的`纠错机制分为FEC和包重发。为了减少复杂性，使开销和无效重发为最小，蓝牙执行快ARQ结构。ARQ结构分为：停止等待ARQ.向后N个ARQ.重复选择ARQ和混合结构。
三。蓝牙系统组成
蓝牙系统一般由天线单元。链路控制(固件)单元。链路管理(软件)单元和蓝牙软件(协议栈)单元四个功能单元组成。
1.天线单元
蓝牙的天线部分体积十分小巧。重量轻，属于微带天线。
2.链路控制(硬件)单元
目前蓝牙产品的链路控制硬件单元包括3个集成芯片：连接控制器。基带处理器以及射频传输/接收器，此外还使用了3-5个单独调谐元件。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。
3.链路管理(软件)单元
链路管理(LM)软件模块携带了链路的数据设置。鉴权。链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其他远端LM并通过LMP(链路管理协议)与之通信。
4.软件(协议栈)单元
蓝牙的软件(协议栈)是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，它符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙系统的通信协议大部分可用软件来实现，加载到Flash RAM中即可进行工作。
四。蓝牙系统的应用
蓝牙技术能够在短时间内在世界范围内成为了标准，其主要原因在于它不仅可以让许多种智能设备无线互连，可以传输文件。支持语音通信，可以建立数据链路等，它还有更多地作用。
1.蓝牙可以为局域设备提供互连
在一个piconet中，蓝牙能够对8个接收器进行同步互连。使用蓝牙技术通信的设备可以发送和接收1Mbit/s的数据。但是实际上当允许多个应用设备进行同步通信时，数据传输率会在某种程度上降低。目前不在piconet中的蓝牙设备，将持续听从其他蓝牙设备的动向，当它们足够接近成为piconet的一部分时，它们将确定自己，如果需要，其他的设备可以与其通信。
2.支持多媒体终端
3G终端将提供接口接入许多不同格式的信息和通信，例如WEB浏览。电子邮件传输和接收。视频和语音，使它们成为真正的多媒体终端。语音仍是通信的主要形式，在蓝牙规范中已经意识到这一点，并对此提供特别支持，支持64Kbit/s的高质量演说信道。随着支持分组包数据和演说的能力不断提高(如果需要可以同时进行),蓝牙可以为这些多媒体应用提供完全的局域支持。蓝牙收发器可以支持多个数据连接并可同时达到3个语音连接，为3个手持无绳多媒体/互联系统提供完全的功能性。
3.家庭网络
在一个典型的家庭中，有各种形式的娱乐设备(电视/VCR. Hi-Fi),不同来源的主题信息(报纸。杂志。电视报)和特别是在厨房中的功能性设备(烤炉。微波炉。冰箱/冰柜。中央暖气系统)。虽然这些项目组目前没有办法相互连接，可以设想将其与蓝牙设备组成宽松的连接，不管这些设备在那里，它的控制和接入将成为用户的核心。设想一个简单的数据便签簿，与PDA(或智能电话)类似，但是使用蓝牙收发器和轻触屏幕。它轻巧便捷，带有高级像素驱动菜单，很容易使用。无线红外遥控的应用将成为过去，你的PDA将控制所有的娱乐设备。
4.3G可能支持的应用
以下的例子说明3G和蓝牙技术如何合作，为一系列广泛的应用提供局域互联和广泛的区域连接。这些不很确定，而且绝不详尽，但是目的在于展示互补的标准可以提供更高层次的服务。购物中心的自动售货机，在一个限定范围内的所有的自动售货机都可以通过蓝牙接入系统与中心的售货机管理设备相连，相反这样也可以使用3G接入系统进行维护或者提供货物。少数问题可以直接通过蓝牙发报机传递给购物中心的技术人员。从中心管理机构发出价格变化的信息，通过局域广播给所有的蓝牙自动售货机。投送到PC机3G终端的电子邮件将能够同时处理几个信道(例如语音。传真和数据，每一个都需要不同的信道特征和速度)。随着终端渗透的预言不断升高(在几年之内人口中的每个超过12岁的成员),为了接收移动中的电子邮件，PC机本身不必成为3G终端。蓝牙/3G终端可以以数据传输的方式通过蓝牙技术接收电子邮件并转发到PC机(假设它在附近范围内)。当完成接收任务后，PC机可以通过蓝牙通知用户并发送短消息给移动终端，它有电子邮件，如果事情紧急，这个消息也可以继续发送。这个思想使3G终端成为许多应用设备的局域，它们通过蓝牙技术形成互联。例如，如果，在等火车或飞机时收到了这样的电子邮件，用户可以通过蓝牙服务亭读取(服务于商业旅行者的新的商业企业)。这样他可以使PC运行打印感兴趣的电子邮件(可以将PC留在行李箱中，使用3G/蓝牙终端控制它),将费用记在帐上或信用卡上，或电子钱包中。
许多人相信移动电话将成为电子商务世界中的首选便携设备。但是，目前需要一个分离的智能卡保存电子现金，然而为了让它被销售点终端识别，没有人想要从电话中去除SIM。当然当SIM(现在它成为多功能智能卡)放在电话中时，蓝牙将使其得到识读。
5.应用的关键在于成本控制
蓝牙促进者的目标是使不同制造商的设备之间可以进行相互通信，所以在这个设计中最主要的限制就是成本问题。考虑到目前在移动手机和PC中使用的红外接口，可以设想说服设备制造商使用这个接口，应用的成本必须足够低。其目标价格为5美元。一个精密的无线接口可以提供更大的灵活性，这样就会比红外线接口更为复杂，价格也会昂贵。看起来如果所有的家庭最终选择蓝牙设备，使产量达到很高的数目，每个器件10美元的目标价格比较现实。但是随着最近在科技方面的衰退，连通性问题的继续，蓝牙芯片的价格已经涨到大约30美元，但是德州仪器在2月伦敦会议中宣布任何人如果进行大规模定购达到100万件，将会得到5美元的价格。
关键词：音频网关（AG） 蓝牙 Bluestack协议栈 耳麦
蓝牙是一种近距离无线通信技术规范，用来描述和规定各种电子信息产品相互之间是如何用短距离无线电系统进行连接的。蓝牙技术的主要用途是取代电缆。由于蓝牙具有比802.11b、HomeRF、红外等无线技术高得多的性能价格比，蓝牙技术应用具有非常广阔的前景。
目前已有不少公司生产出高集成度的蓝牙芯片组，例如朗讯的W7020+W7400芯片组、飞利浦的LMX3162芯片、Atmel的T2901和AT76C551芯片等。利用这些芯片可进一步方便地进行蓝牙产品的开发、同时，也有许多公司还开发出了高层协议栈及相应的API。开发者基于这些高级协议栈，可不必对蓝牙技术作深入的研究就可以方便地开发基于蓝牙的应用。本文讨论一个基于CSR的BlueCore01b芯片和CCL的BlueStack协议栈的嵌入式音频网关的实现实例。
(本网网收集整理)
4.0 iBeacon技术的智慧停车解决方案
随着商业大厦、智慧社区、CBD的大规模化发展，越来越多的出入口控制场所选择部署智能门禁控制管理系统以及智能停车场收费管理系统，以期实现高效率、高安全的通行权限管理。但来来往往的人员中，既包括了大量的内部业主、内部员工、商户等，又包括了众多顾客、访客等，使人员及车辆出入口控制管理工作呈现管理维度高、管理对象繁杂、安全隐患多、管理人员工作量大、技术素质要求高等更多新特点。
随着智能终端特别是以智能手机为核心载体，iBeacon（蓝牙4.0）、二维码、视频流车牌识别、APP、微信公众号等创新技术的产业化成熟，使“互联网+”环境下的出入口控制管理行业，呈现了蓬勃的发展态势
商业大厦、智慧社区、CBD的大规模化发展使得停车场面积大，结构复杂，迷宫一般的停车场，车主经常不记得自己的车停在哪里了？
基于iBeacon技术+视频流车牌识别的智能停车解决方案能让停车场“长”出很多双眼睛，变得更智能，让车主体验更轻松的服务。
行业需求
商业大厦、智慧社区、CBD特别是很多旅游景区、大型场馆、酒店、餐厅等都配备专属停车场，但由于忘记停车位，或者停车场楼层多，空间大，方向不易辨别，场景和标志物类似，绝大多数人在找车时根本不记得自己把车停在具体的哪个位置。另外，停车场进行数据统计成本高，无法对收集数据进行系统分析。
应用价值
基于iBeacon技术+视频流车牌识别的智能停车解决方案运用视频流车牌自动识别、物联网、iBeacon定位等技术相结合来帮助用户实时记录车位，尽快找到车辆停放的区域或停车具体位置，解决了因空间大、场景类似等问题造成的找车困难的情况。
解决方案
基于iBeacon技术，通过蓝牙设备的布设，结合手机客户端的使用，为用户提供记录车位和线路导航的功能，提高用户体验，节约用户时间，同时帮助停车场进行电子数据统计和分析。
应用模块
对用户
用户进入停车场时，停车场入口的iBeacon蓝牙控制器检测到iBeacon蓝牙卡，有权限的业主会在后台登记。
记录：用户将车停好后，车位iBeacon蓝牙检测器自动把该车位信息发送给云后台，并记住业主的停车点位。
寻找：用户准备离开时，进入停车场，APP点击“寻找爱车”按钮，应用将提供到达爱车点位的最近路径。
对停车场
数据收集：每日停车数量、车型的数据收集，提高工作效率，节约人力成本。
汽车系统与蓝牙技术相结合, 将会给汽车的生产和服务带来更大的方便, 如果进一步与移动电话甚至Internet连接起来, 车主即可在任何时间、任何地点都能了解汽车的状况, 并给予必要的控制。蓝牙技术是一种低功耗的无线技术, 成本低, 实现容易, 便于推广。但是, 要在汽车内实现蓝牙技术, 还需要使蓝牙技术与CAN (控制器局域网) 等技术相配合。
1.蓝牙技术的特点
蓝牙技术的实质内容是建立通用的无线通信空中接口及其控制软件的公开标准, 使通信和计算机进一步结合, 使不同厂家生产的仪器、便携式设备, 如车载电话、移动电话、手提电脑等, 在没有电线或电缆连接的情况下, 能在近距离内具有互相通信、相互操作的性能。
蓝牙技术支持“点对点”和“一点对多点”的通信, 其基本网络组成是皮可网 (Piconet) 。通过蓝牙技术连接在一起的所有仪器就是一个皮可网。由于具有蓝牙技术的电子模块尺寸较小, 能够安装在小型电子仪器中, 具备发射器和接收器功能, 一旦具有蓝牙技术的两个仪器相遇, 便会自动建立通信联系, 同时构成皮可网, 此间不需要用户介入。
一个皮可网最多可以为8个活跃的蓝牙技术仪器提供地址, 也可以最多同时排列256个非活跃的蓝牙技术仪器。皮可网中需要有一个核心部件———指令器, 由指令器构造皮可网, 其它的仪器需要与指令器适配同步。只有从指令器得到数据包的仪器才允许做出应答, 这样在构造皮可网时就不会混乱。奥迪A8轿车的电话/电子通信系统控制单元就是蓝牙技术的指令器。
新一代的汽车上将包含更多的通过两个或更多的网络连接起来的微处理器, 其优点是汽车参数可以通过软件个别定制, 并且汽车具有更大程度上的自诊断功能。为了充分利用这些特点, 有必要在汽车系统和生产工具以及服务工具 (用以下载新软件、新参数或上载汽车状态、诊断信息等) 间建立双向通信。这些生产工具在很大程度上是基于计算机技术的, 汽车系统与生产工具之间的连接是通过电缆、直接CAN总线或网关来实现的。
最廉价的方法是通过电缆直接使CAN总线与计算机相连, 但电缆必须很短。根据CAN的标准, 在1Mbit/s下应小于30cm。在实际应用中, 电缆可以再长一点, 但从使用方便性来说还是不够长。在新的设计中, 也使用CAN/USB (通信串行总线) 网关。同时, 因蓝牙技术可在汽车系统与生产工具之间建立无线通信, 所以有很大的优势。表1是USB与蓝牙技术的简要比较。
从表1可以看出, 蓝牙技术的最大优点是无线连接, 它不仅可以用在汽车和生产工具之间, 还可以用在汽车和车主喜好的服务工具之间。蓝牙技术的最大缺点是反应时间慢和安全性较差。蓝牙技术是为任意实体间建立开放连接而开发的, 但对于汽车系统来说, 在大部分情况下是专一连接的。
2.蓝牙技术的关键技术
为了使蓝牙技术在汽车中真正具有吸引力, 必须能够在标准蓝牙MAC层 (Media Access Control-数据链路层) 与用户订制的MAC层之间切换。用户订制的MAC层主要是为了获得更好的实时性, 并简化避免窃听和其它蓝牙站的干涉。主要的时间要求是:以1000～5000bit/s的速度交换CAN信息, 如对10～20bit长的数据包, 需要75～100kbit/s的速率和5～10ms的转换时间。
蓝牙技术工作在全球通用的2.4GHz ISM频段, 其数据传输速率为1Mbit/s。蓝牙技术发射器的发射半径为10m, 在特殊情况下, 通过附加信号放大器可以达到100m。
在蓝牙技术的发展上, 生产商花了很大的气力来保证数据安全, 以防止数据在传输时被窃听和操纵。数据通过一个128Bit长的密码编码, 接收器通过一个128Bit长的密码对其正确性进行检测。所有仪器使用同一个密码, 通过密码, 不同的仪器可以相互识别。密码在每次连接时重新生成。因为作用半径为10m, 也提高了数据的安全性。
3.蓝牙技术在汽车上的应用
1) 蓝牙技术在汽车上的应用场合
蓝牙技术在汽车上服务的场合如下:
(1) 当汽车进入服务站时, 它的蓝牙站与服务站主计算机建立连接, 它和汽车计算机通过蜂窝电话系统交换信息。
(2) 服务站主计算机提醒服务人员分配任务, 同时他的计算机与汽车建立连接, 并下载一些需要的信息。
(3) 服务人员在其计算机上获得必要的工作指示, 当给汽车服务时, 他可以通过计算机控制和调节一些功能, 如车灯、窗户、空气、发动机参数等, 也可以为任何电子控制单元下载最新版本的软件。
前两点是无可争论的, 但汽车制造商喜欢隐藏或控制一些信息, 以致它们不能被未授权者改变。第三点则更具有魅力, 在将来, 汽车可以通过计算机实现远程控制, 将会遇到高实时性和不受干扰的问题。因此, 我们要区分两种模式, 一是连接模式, 二是控制模式。
在连接模式, 平常的蓝牙MAC层应可以很好地工作, 而在停车厂, 蓝牙站的密度会导致一些问题。在控制模式, 蓝牙的MAC层就不是很合适。当建立连接时, 仅需要点到点的连接, 别的服务 (如漫游、临近连接等) 将会产生问题。因控制模式MAC的特性是由汽车制造商确定的, 所以, 必须能从蓝牙MAC层向用户订制的MAC层切换。
蓝牙组织没有必要重新设计当前的MAC层或提供更实时的MAC层, 这可由汽车制造商自己或他们的组织来制定。但是, 为了使在每辆汽车内包含一个蓝牙节点对汽车制造商有更大的吸引力, 应该以用户定制的MAC来暂时替代蓝牙MAC。
2) 汽车中的蓝牙网
在汽车里, 每个车门、前座和操纵轮都有灵活的电缆, 而这些灵活的电缆常常会出现问题。这里, 可以在小范围内采用无线电缆延伸器, 但在CAN网络中, 小范围内实现可靠的位到位无线连接很困难, 因此电缆延伸器应该是网桥而不是简单的转发器。而且, 在小范围内的位到位电缆延伸器需要14个无线单元, 还要求网络间的兼容性, 所以这种体系结构没有吸引力。
另一种方案是用一个节点相连, 仅需8个基站。这样, 利用电缆延伸器可把CAN网分为两个网, 其中一个网络将仅由一个节点组成, 这就解决了高复杂性和高费用的问题。另外, 基站可能与其它蓝牙特性产生兼容问题, 因此应用也可减少, 这就同时降低了硬件价格。汽车中的网络拓扑如图1所示。
3) 蓝牙技术在奥迪A8轿车上的应用
在汽车上实现蓝牙技术, 需要蓝牙技术与汽车原有的CAN总线技术、光纤数据总线技术等相连接。图2为奥迪A8轿车的总线网络示意图。
CAN总线它将各个单一的控制单元以某种形式连接 (多为星形连接) 起来, 形成一个完整的系统。连接各控制单元进行数据传输的是两根缠绕在一起的双绞线, 分别为CAN-High和CAN-Low。
在光纤数据总线MOST (Media Oriented Systems Transport, 多媒体定向系统传输) 技术的环形结构中, 控制单元通过一根光导纤维把数据传送至环形结构中的下一个控制单元, 这个过程一直持续到数据返回至原先传送它们的那个控制单元, 由此形成了一个闭合的环路。MOST总线系统的诊断是借助于数据总线的诊断接口和诊断CAN进行的。
奥迪A8轿车利用电子通信控制单元等实现了蓝牙技术, 不仅能用于打电话, 还可以用来听音乐。在奥迪公司与韩国三星公司合作开发的车载蓝牙音乐系统中, 根据三星公司与奥迪公司达成的技术合作协议, 三星向奥迪A8汽车的收音系统发射数据, 播放MP3。三星与奥迪之间进行音乐传输, 遵循了基于蓝牙技术的“Advanced Audio Distribution Profile”协议, 三星可以实时地通过蓝牙连接方式向奥迪A8轿车发送MP3音乐的数据, 而奥迪A8轿车中内置的蓝牙组件可以将三星通过蓝牙连接发送来的音乐数据实时播放, 实现了手机存储资源和汽车播放资源的同时利用。
很多MP3播放器产品就具有类似的功能。有的MP3产品本身具有FM发射功能, 它可以将其内部的MP3音乐调制成FM发射所需要的信号, 汽车则通过其FM收音系统接收由MP3播放器发送来的FM信号并播放出来。三星提供的服务信号不需要将MP3音乐调制成FM信号, 而是将数据通过蓝牙传输到汽车的相关系统中。
4.汽车蓝牙技术的发展前景
汽车电气系统与蓝牙技术相结合, 给汽车的使用和服务带来了更大的方便, 将皮可网 (Piconet) 与移动电话甚至是Internet连接起来, 车主在任何时间、任何地点都可以了解汽车的状况, 并给予必要的控制;当汽车进入维修服务站时, 汽车的皮可网会与服务站的计算机建立通信, 服务人员可以通过服务站的计算机获得必要的工作指示。在给汽车服务时, 可以通过服务站计算机设置和调整一些参数, 如车灯、发动机、空调系统的参数等, 还可以为汽车任何系统的电控单元下载最新版本的软件。
关键词:蓝牙技术 蓝牙无线教学网 蓝牙教室
中图分类号:TN919文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0078-01
近年来,全球经济与科技的高速发展带动了蓝牙技术的进步,更使得她的诱人魅力在社会经济与生活中被逐渐认可和接受。面对蓝牙科技为人类生产和生活所带来的便捷与惬意及广阔的市场、机遇与应用前景,我们积极鼓励中国企业在蓝牙技术及应用领域自主创新,以最终赢得在全球蓝牙市场中的核心竞争地位。
1蓝牙技术
蓝牙技术是一种无线数据与语言通讯的开放性全球规范,是一种用微波技术去取代传统网络中错综复杂的连接电缆来实现固定设备及可移动设备的互联而建立的一个特殊的短程无线通讯。
蓝牙系统一般由4个功能单元组成:①无线射频单元主要担负射频处理和基频调制;②链路控制单元是实现基带协议和其它底层连接规程的基带部分,包括建立网络连接、差错控制和安全控制3方面的内容;③链路管理单元主要担负基带连接的设定及管理、基带数据的分段及重组、多路复用和QOS等;软件结构单元主要为各种应用提供应用软件所需的通讯协议与应用程序接口。
2蓝牙技术的特点
①将设备无线互联组成小型PAN,并可为其提供接入数据网的功能,能够实现与Internet互联。②工作于2.4GHZ的ISN频段,无需申请频率许可证。③采用1600hop/s的快速调频技术,提供了一定程度的物理层安全保证。④采用正向纠错编码(FEC)技术降低了误码率,保证通信质量。⑤采用FM调制方式,设备简单。⑥支持点到多点通信,具有自动查询设备及服务类型的功能。⑦协议体系完备,充分支持现有高层协议,具有多种工作模式。
3蓝牙拓扑结构
3.1Piconet(微微网)
Piconet是由一些共享同一个通道的单元设备组成的网络。它把设备分为主设备和从设备,首先提出通讯要求的为主设备,被动进行通讯的设备称为从设备。一个主设备最多可同时和7个从设备进行通讯,并和多个从设备(最多可超过200个)保持同步但不通讯。一个Piconet最少由主设备单元和从设备单元两个连接设备单元构成,运行时其所有设备本身都是平等的,无主从之分,以同样的工作方式在这个Piconet存在期间一直维持这一状态。
3.2Scatternet(分散网)
由两个或两个以上的Piconet构成的网络,彼此间可以同步或不同步的进行通讯就构成了蓝牙的Scatternet。任一蓝牙设备在Piconet和Scatternet中,既可作主设备又可作从设备,还可以同时既是主设备又是从设备。因此,蓝牙中没有基站的概念,所有的设备都是可移动的。
4蓝牙技术的应用实例
近年来,蓝牙技术不断变革,蓝牙产品的用途也越来越广。其产品的应用领域从手机、笔记本、耳机等手持终端,扩展到各行各业,如汽车、医疗、工业控制、办公应用、电子商务等,所涉及的技术、功能、市场等要求越来越高,产业链也日益复杂。在我国,蓝牙产业已经具备雏形,随着蓝牙消费时尚的形成,3G及NGN的快速发展, “蓝牙风暴”出现爆发式增长。
4.1蓝牙无线教学网
校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等,都可以通过该网络运行工作。如果一所学校包括多个专业学科(或多个系),也可以形成多个局域网络,并通过有线或无线方式连接起来。在传统校园网上增加适当的无线接入点,使得一节点设备尤其便携设备能够不用电缆连接也能接入校园网络,这样就形成了无线校园教学网。如果以上无线接入采用基于蓝牙技术的网络产品,我们称之为蓝牙无线教学网。蓝牙无线教学网在校园网的基础上增加了网络教学的可移动性。
4.2支持多媒体终端
3G终端将提供接口接入许多不同格式的信息和通信,例如WEB浏览。电子邮件传输和接收。视频和语音,使它们成为真正的多媒体终端。语音仍是通信的主要形式,在蓝牙规范中已经意识到这一点,并对此提供特别支持,支持64Kbit/s的高质量演说信道。随着支持分组包数据和演说的能力不断提高(如果需要可以同时进行),蓝牙可以为这些多媒体应用提供完全的局域支持。蓝牙收发器可以支持多个数据连接并可同时达到3个语音连接,为3个手持无绳多媒体/互联系统提供完全的功能性。
4.3智能家居网络
在智能家居系统中,无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势,这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性,省去了花在综合布线上的费用和精力,而且它更符合于家庭网络的通讯特点,同时随着无线网络技术的进一步发展,也必将大大促进家庭智能化、网络化的进程。
4.4车载应用领域
在车载应用领域中,配有蓝牙技术的无线电装置、电话、信息娱乐和导航系统市场必将迅速发展。不久前,这个领域中上市的蓝牙产品还只有汽车生产商在其豪华车型上内置的电话系统。这些系统中,一部分是利用司机的移动电话通过蓝牙技术实现通讯,还有一部分是利用供乘客使用的蓝牙手机取代了早期的DECT电话。
乘客娱乐是蓝牙技术的另外一个增长领域。目前,所有后座娱乐系统,如游戏机和DVD播放器,其立体声耳机均采用有线或红外链接。前者经常被导线弄得一团糟,而后者容易受到太阳光的影响而发出嘶嘶声甚至连接中断。这两个应用领域显然都是蓝牙技术的发展目标。
5结语
蓝牙产品的开发重在有特色的应用,在通用模块的基础上进行外围设备的开发和上层软件的编写,可以大大地缩短产品的开发周期,为各种蓝牙应用奠定了基础,从而方便地实现产品的蓝牙无线通讯,使人们摆脱各种线缆的束缚。目前基于蓝牙技术的产品开发,正在短距离无线通信中显示出一股强劲的势头,蓝牙技术的大发展期必将很快到来。
参考文献:
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[2] 刘国巍.蓝牙设备的电源管理及其低功耗设计[J].电子技术,2006.
[3] 魏守东.蓝牙家庭网关在家居中的应用[D].吉林大学,2007.
[4] 周倩,工业无线网络技术研究与应用[D].大连理工大学,2008.
1. 我们直接在电脑桌面状态时按照下键盘上的【WIN】+【C】打开windows8.1系统的超级按钮。
2. 然后我们再进入到了超级按钮中找到【设置】如图所示。
3. 然后在进入到超级按钮中我们找到【更改电脑设置】点击进入，如下图所示。
4. 然后我们再找到“电脑设置”下面的【电脑和设备】如下图所示。
5. 现在我们会看到有一个【蓝牙】按钮了，如下图所示。
6.现在你就可以像手机中的开关一样打开它就可以了bluetooth：
7. 此时蓝牙即被开启，如下图所示：
方法二：
1. 利用setings来操作，按下键盘上的【Fn】+【F1】 ，
2.然后会进入到系统的“Settings”界面，如下图所示：
3. 然后在家seting界面我们点击【网络】选项。
4. 然后进入到了“网络”我们在右边找到【无线】按钮，点击它如下图所示。
5. 然后在这里就可以打开蓝牙了哦：
6. 此时蓝牙即被开启，如下图所示：
方法三：
1. 我们在电脑桌面找到“计算机”或“这台电脑”。
2. 然后右击它在弹出菜单点击【管理】如下图所示。
3. 然后在弹出的界面我们点击左边的【设备管理器】如下图所示。
4. 然后我们点击如下图所示：
而短距离的配对方面，也具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通讯传输的NFC(Near Field CoMMunication)机制，
NFC是短距离的无线RFID技术，在针对1~2米的短距离联机应用上，以电磁波为基础，取代传统无线电传输。由于NFC机制掌控了配对的起始侦测，当范围内的2台装置要进行配对传输时，只要简单的在手机屏幕上点选是否接受联机即可。不过要应用NFC功能，系统必须要内建NFC芯片或者是具备相关硬件功能。
关键词：网络控制 网络管理 主、从节点 时钟
蓝牙技术作为电子数码设备无线互联的低廉和可靠的技术实现方式，可以作为现有所有移动设备中的短距离的无线数据收发机。蓝牙技术从最开始的研发到完善经历了较长的过程，优化和扩大了各个应用领域，进一步提升了无线通信的实用性、可靠性和安全性。较之于其他的无线通信方式，蓝牙技术有自己独特的连接模式。利用开放式代码和快速地寻址方式使其在通信领域得到快速发展。现就蓝牙技术的网络连接结构简要地分析。蓝牙微微网是一种个人无线区域网，蓝牙数据又以分组的形式出现，它必须具有无线区域网的一般特征。主要有以下三个方面体现：信道多址传输技术、多层协议及其接口的使用；路由算法。蓝牙微微网中的智能控制行为表现为对网络的控制和管理两个方面。
1 网络管理
网络管理主要有两个方面的内容：一是对运行设备的管理；二是对运行的管理，运行管理中的重点是对链路的管理。
1.1 网络管理的基本内容 无线局域网按结构划分基本型和专用型。基本型是节点之间彼此平等地进行通信的一种网络，它们之间的连接十分简单明了，不会组成复杂的主干网。专用型网络结构复杂，它在基本型结构的基础上增加了多个功能。
1.2 从局域网到主干网 从WLAN主干网的网络话务方向称为上行链路。上行链路内移动节点的传输需要多址协议支撑。多址协议的描述物理信道具有的动态性能上。由于信道传送的多径衰落性质，使得信道特征不可预测，能在极短的距离上产生变化。显然，衰落信道通信有不可靠性，往往存在不公平接入。实验结果表明，这种信道会因1ft的移动或10-20ms时间内合接收信号的强度发生很大的变化。网络管理还需要研究网络拓扑结构发生变化时的应对措施。对于固定节点，无线网络的拓扑结构发生变化的起点是移动的。
2 网络控制
WLAN的复杂多变结构决定了对它的控制需要分步来进行。首先，一个网络在使用前必须进行初始化处理，初始化的主要内容是它具有可使用、可驾驭的性能，否则网络会失控，就丧失了存在的意义。初始化的主要内容是确定网内各节点之间是否建立了正常的连接，是否存在着能够传输分组的信息通道。有两种方法可以用来进行初始化：一是每个节点激活后周期性广播“分组无线网络组织分组（PROP）。节点广播的目的是告之网络内其他节点：有本节点存在于网内。凡是听到PROP的其他节点，能够将它置于自己的邻居节点为表中。这样一来，每个节点都能建立一张网络内已经被激活的邻居节点表，与此同时，到达其他任一节点的最佳路由也计算出来，这就为一个节点与任一节点之间的通信创造了条件。
网络初始化的另一种方法是周期性地采用自组织法。所谓自组织是网内所有节点同步动作，被授予一个或几个时隙，在这个或这些固定的时隙内，每个节点都广播自身的状态或相关信息，为了不发生拥挤和混乱，事先固定各节点的广播顺序。
对网络连接性进行测定，在满足已能使用的条件下才宣告初始化的结束。测定可以通过直接或间接的方法进行。直接测量的方法是测量信号幅度、信噪比、误比特率等多项指标，看其是否达到设计要求。间接测量测定接收端正确接收分组的比例，达到足够高的比例后才能结束初始化，让网络转入工作状态。
网络控制的难点是流量控制。网络中心节点发送分组数据是随机的，谁也不能事先断定移动用户在什么时候往哪个节点发送信息。大批量的信息流必将形成网络堵塞。经过分析与考察，网络堵塞与以下的因素有关：随机多址协议执行过程中具有不稳定性；移动节点发送信息具有随机性；分组无线网络拓扑结构具有动态变化性。
3 蓝牙节点的时钟
蓝牙信道位于蓝牙微微网内，蓝牙信道的基本特征是由微微网的主节点来确定的。除此之外，主节点通过轮询方式控制信道通信。在这里，所谓主节点被定义成能向一个或多个从节点提出并实施连接的蓝牙单元。主节点的性质并非一成不变，也就是说，主节点和从节点在已建立的微微网中完全可以互换，网络内的每一个单元都有资格成为主节点，这是因为在微微网中，每个蓝牙单元的权重都完全相同。
蓝牙数据的发送不能杂乱无章地进行，无论是发送蓝牙数据的主节点，还是接收蓝牙数据的从节点，都需要统一的时钟信号来指挥。每一个蓝牙节点都有一个内部系统时钟，时钟的功能正是经发送/接收定时并跳频。由此可知，只要蓝牙运行，蓝牙时钟就永远不会关闭。每个节点都有各自的时钟，不同节点之间就需要同步。蓝牙节点自身的时钟叫本地时钟，其他节点的时钟可能与本地时钟不同，但由于时钟转动的快慢是相同的，因此要想同步只需要给本地时钟加一个补偿值。
主、从节点的时钟有不同的用途：主节点上的蓝牙时钟能够确定微微网信道的定时和跳频。从节点虽然也有自己的时钟，但却需要从通信链路上接收主节点的时钟，并在自己的本地时钟上增加一个补偿值以便与主节点时钟同步。该补偿值需要的规律地更新，因为时钟不能受到控制。
因此在蓝牙技术的网络模式中，管理与控制始终处于工作状态，并保持整个无线通信的顺畅。
参考文献：
[1]宋俊德.蓝牙核心技术[M].北京：机械工业出版社，2001.
[2]郭磊.蓝牙如何继续发展[J].通讯世界，2003，5.
门禁系统是数字安防的一个子系统, 作为一种新型现代化安全管理系统, 门禁系统集自动识别技术和现代安全管理措施为一体, 涉及电子、机械、光学、计算机技术、通信技术、生物技术等诸多新技术。门禁系统在建筑物内的主要管理区、出入口、贵重物品的库房、电梯厅、设备控制中心机房等重要部位的通道口安装门磁、电控锁或控制器等控制装置, 由门禁控制器单独控制或者通过计算机服务器通过网络实行远程控制, 能够对各通道口的位置通行对象及通行时间方向等进行实施控制或设定程序控制, 从而实现对出入口的安全控制。门禁系统可以使任何人在任何时间段内通过任何出入口进行事先的设定、使实时监控和事后检查成为现实。它能对所有人员的出入事件进行详细记录, 并具有丰富的扩展功能。
传统的门禁系统大多是以单片机或计算机为控制平台的, 单片机具有价格便宜、硬件连接简单等优点, 但是其数据处理能力和存储能力有限, 某些功能实现比较困难或根本无法实现, 这在很大程度上阻碍了门禁系统的发展。针对以上情况, 本研究提出一种基于嵌入式ARM9的门禁系统, 以三星公司S3C2410X芯片为架构, 以Linux操作系统为平台, 同时具有以太网和蓝牙的两种通信方式1。
1 门禁系统的原理
门禁系统主要由控制器、识别仪、电控锁、门磁、开门开关、出入凭证和通信管理器、管理主机和管理软件等组成。系统构成如图1所示。
其中门禁控制器是门禁系统的核心部分, 它负责这个系统的输入、输出信息的处理、存储和控制等。它验证识别仪输入信息的可靠性, 并根据出入法则和管理规则判断其有效性, 若有效则对执行部件发动动作信号。
出入凭证式门禁系统开门的“钥匙”, 在不同的门禁系统中可以是磁卡、IC卡等各种卡片, 密码, 或者指纹、掌纹、虹膜、视网膜、脸面、声音等各种人体生物特征。
识别仪是负责读取出入凭证中的数据信息 (或生物特征信息) , 并将这些信息传输到门禁控制器。
电控锁是门禁系统中的执行部件。根据门的材料、出门要求等不同可选取不同的锁具。主要有电磁锁、阳极锁和阴极锁。
门禁软件负责门禁系统的监控、管理、查询等工作, 监控人员通过门禁软件可以对出入门的状态、门禁控制器的工作状态进行监控管理, 并可以扩展完成考勤等等其他功能 (图1) 。
2 本研究中所采用的识别技术
2.1 RFID技术
RFID (Radio Frequency Identification, 射频识别技术) 是一项利用射频信号通过空间耦合 (电磁感应或电磁传播) , 实现无接触信息传递并得到被标识物ID信息以做到识别目的物的技术。RFID技术不局限于实现, 识别距离比光学系统远。RFID卡具有读写功能, 可携带大量数据, 难以伪造, 智能性较高。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无须人工干预, 环境适应性强, 不受雪雨, 冰雹, 灰尘等的影响, 且可穿透非金属物体进行识别, 抗干扰能力强。
与其它技术相比RFID技术的优点:快速扫描;体积小, 易封装;抗污染能力和耐久性强;可重复使用;穿透性强可无屏障阅读;数据的记忆容量大;安全性高。
随着无线射频识别技术RFID (Radio Frequency IDentification) 的发展, 非接触式的门禁系统凭借优越的性能, 成为门禁系统的发展方向2-3。
2.2 蓝牙技术
现有的门禁系统中, 各种控制器与计算机之间的通信基本上是通过RS232接口或RS485接口, 设备之间的物理连线复杂, 且不利于升级改造, 对新增用户来说更是繁琐。而应用无线传输模块来构建门禁传输网络, 则可以克服以上困难, 具有升级改造容易, 新增用户简单的优点。
蓝牙技术 (Bluetooth) , 是一种低功率短距离的无线通信技术标准的代称, 其实质是要建立通用的无线空中接口及其控制软件的公开标准, 使通信和计算机进一步结合, 使不同厂家生产的便携式设备可以在没有电线或电缆相互连接的情况下, 能在近距离范围内具有互用、互操作的性能。一般来说, 它的连接范围为10厘米到10米之间;如果增加传输功率的话, 其连接范围可以扩展到100米。
作为一种新兴的技术, 与其他的类似技术相比较, 蓝牙技术在设计的过程中, 考虑了诸多因素, 具有以下的主要特点:工作频率高抗干扰性强;使用方便;支持语音;无需基站;尺寸小、功耗低;可多路多方向链接;保密性强。
本次系统设计采用非接触式RFID卡, 并利用无线传输模块——蓝牙来构建门禁传输网络, 具有其它门禁系统所不具备的优点。
3 门禁控制系统硬件接口设计
门禁控制器是门禁系统的关键部件, 门禁控制器主要包括电源模块、控制器模块和RFID模块等4。本系统采用具有ARM9体系结构的微处理器的三星S3C2410X开发板为实验平台, S3C2410X是韩国三星公司推出的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器。该处理器主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗的应用。本方案的硬件采用了嵌入式ARM子系统作为整个系统模块的核心, 为了满足网络通讯的要求, 实现管理人员对门禁系统的远程控制和管理, 应用100M的以太网链路芯片DM900。此外, 针对蓝牙功能, 特别保留了一个USB接口, 并配置了一个BT-A202蓝牙适配器。其结构图如图2所示。
4 整体软件设计和操作系统的移植及驱动编写
4.1 Linux操作的移植及驱动编写
由于嵌入式系统的开发, 板上资源有限无法运行开发工具和调试工具, 因此在开发过程中除了具有ARM9体系结构的微处理器为三星S3C2410X的开发板作为实验平台外, 还需要一台装有Linux操作系统的开发主机5-6。
因为宿主机和目标板的处理器一般都不相同, 两个处理器并不兼容, 所以需要交叉编译器来使在计算机上开发的软件形成可被嵌入式处理器执行的二进制代码。再将运行Linux的宿主机开发时使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制编码移植到目标板中执行。然后把生成的可执行代码文件通过NFS用以太网连接下载到目标板上运行。嵌入式开发环境示意图如图3所示。
4.2 系统整体软件设计
门禁管理系统通过局域网与门禁控制器实现互联、并对门禁控制器的基本参数、端口属性、用户属性等进行设置, 完成记录的收集和管理。具体功能可以是:门禁控制器的初始化设置, IP参数的设置, 时间的校正, 输入/输出端口的设置等, 完成对用户属性的设置、读取和更新, 如用户卡类型、用户编号、对应的卡号、有效期等。实现对门禁的实时控制及远程控制、监控门锁的开关状态、及刷卡事件等;完成对刷卡事件的记录和管理。其中门禁控制器采用C/C++来实现系统功能, 管理功能则采用VC++来实现系统界面7-9。系统软件流程图如图4所示。
门禁控制器是门禁系统的核心控制部分, 完成所有的门禁管理逻辑业务。系统加电之后, 从本机数据读取各端口的属性数据并配置, 初始化各个端口设备, 完成系统硬件的初始化设置, 之后开始启动后台通信程序, 负责通信模块的处理。系统正常启动后, 检测是否有命令要执行, 如有异常则及时处理并记录事件, 检测用户是否有用户刷卡事件, 并由相关的模块来处理。
4.3 验证过程
基于安全性和突发性的考虑, 本设计将门禁系统的验证设计成集ID卡, 密码, 蓝牙于一体的三级认证体系。从安全性考虑, 单单的刷卡开门显然无法保证安全性, 因为难以避免用户卡丢失且没有及时挂失的情况下被他人盗用开门的情况, 因此加入了密码验证过程。从突发性考虑, 可能会发生忘记带ID卡而被拒之门外的事件, 所以加入了蓝牙认证过程。现今的手机多带有蓝牙功能, 如果可以基于蓝牙通过验证手机各不相同的硬件地址信息, 便可以轻松的识别出手机是否注册过, 此时再加入密码验证就可以大幅度的提高系统的安全性能。具体验证流程图如图5所示。
5 结语
本研究基于ARM9的嵌入式技术和Linux操作系统搭建嵌入式系统开发平台和嵌入式开发环境, 根据门禁系统具体的设计规范, 结合实际设计了一个可独立运行的、完整的嵌入式RFID识别门禁系统, 。在门禁系统中以ARM微处理器做门禁控制器, 实现与读卡器之间的串口通信功能;并完成了蓝牙驱动模块, 实现了蓝牙功能。
实验结果表明, 本研究设计的系统具有可行性和有效性。
参考文献
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