摘 要：本文介紹了一種基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由傳感器、SMT32單片機(jī)和CC2540藍(lán)牙芯片組成。傳感器采集汽車數(shù)據(jù)，SMT32通過I2C獲取傳感器的數(shù)據(jù)，處理后將數(shù)據(jù)通過USB發(fā)送給藍(lán)牙芯片。CC2540藍(lán)牙芯片通過藍(lán)牙技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶手機(jī)終端。該系統(tǒng)具有功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙技術(shù)；數(shù)據(jù)采集；STM32

中圖分類號(hào)：TP274.2

在汽車電子行業(yè)中，數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為日益重要的監(jiān)測(cè)技術(shù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感器、程控放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)保持器等部分組成[1]。然而在現(xiàn)如今的汽車行業(yè)中，對(duì)汽車數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和便利性提出了更高的要求：即在滿足低功耗的總體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，需要實(shí)時(shí)的獲取現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的變化[2]。

將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶常見的無線方式有Wifi、藍(lán)牙，它們均是工作在2.4GHz的頻段上，Wifi比較適合于企業(yè)辦公室內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙技術(shù)采用快速確認(rèn)和調(diào)頻方案，具有抗干擾能力強(qiáng)和系統(tǒng)穩(wěn)定性好的。非常適合無線方式替代線纜的場(chǎng)合。考慮到各方面因素，本文采用藍(lán)牙技術(shù)來傳遞采集數(shù)據(jù)[3-5]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于藍(lán)牙的汽車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由三部分組成。即傳感器部分、單片機(jī)處理部分和數(shù)據(jù)發(fā)送部分。其組成的原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

數(shù)據(jù)采集部分采用的是低功耗的六軸傳感器PMU6050實(shí)現(xiàn)。該芯片完成的主要功能是通過傳感器獲取車輛數(shù)據(jù)：如油量信息、報(bào)警信息、指示燈情況。將采集的數(shù)據(jù)通過I2C發(fā)送給單片機(jī)SMT32單片機(jī)進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊采用的是藍(lán)牙芯片CC2540來實(shí)現(xiàn)，該芯片獲取到單片機(jī)的采集信號(hào)后，通過藍(lán)牙技術(shù)將數(shù)據(jù)廣播給用戶終端，與用戶終端不綁定，即使藍(lán)牙發(fā)送模塊與用戶終端斷開連接，還可以與其他用戶終端連接。用戶終端通過打開藍(lán)牙連接，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析和處理。并且實(shí)時(shí)的發(fā)送數(shù)據(jù)采集的參數(shù)和控制命令。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用的主芯片是SMT32[6]，SMT32系列的微控制器是由意法半導(dǎo)體公司研發(fā)的32位ARM Cortex-M0處理器。非常適合各種功率要求低的場(chǎng)合。SMT32通過I2C接口與傳感器相連。SMT32采集到車輛信號(hào)后，將數(shù)據(jù)通過USB口傳輸?shù)剿{(lán)牙通信模塊。

傳感器部分采用一個(gè)六軸傳感器PMU6050實(shí)現(xiàn)加速度和陀螺儀功能，該芯片采用I2C總線與STM32連接；該部分電路如下：

圖2 傳感器電路

藍(lán)牙模塊采用的主芯片是CC2540[7]，CC2540是一款高性能物聯(lián)網(wǎng)無線收發(fā)器，非常適用于Bluetooth?低功耗和2.4GHz超低功耗無線應(yīng)用。CC2540基于配備128/256kB flash+8kB SRAM的8051微控制器內(nèi)核而構(gòu)建。具有功耗小、體積小、傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

圖3 藍(lán)牙電路

4 軟件部分實(shí)現(xiàn)

在基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用如圖4的程序結(jié)構(gòu)。主程序進(jìn)入無休止的循環(huán)中，當(dāng)SMT32通過I2C口獲取傳感器的中斷信號(hào)后，中斷程序處理該事件并且打開藍(lán)牙設(shè)備。如何沒有獲取中斷請(qǐng)求信號(hào)后，進(jìn)入循環(huán)等待狀態(tài)。

圖4 SMT32程序結(jié)構(gòu)

在本設(shè)計(jì)中，藍(lán)牙通信模塊獲取到來自SMT32的信號(hào)后，打開藍(lán)牙設(shè)備，建立藍(lán)牙連接后，主程序進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)聽到發(fā)送信號(hào)后，如果能獲取到發(fā)送數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端用戶，并且等候終端的回復(fù)。如果獲取到終端的回復(fù)后，繼續(xù)進(jìn)入循環(huán)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。如果在規(guī)定的次數(shù)中，沒有獲取終端回復(fù)，返回失敗。當(dāng)藍(lán)牙模塊監(jiān)聽到是接受信號(hào)后，如果能夠獲取到接受數(shù)據(jù)，就繼續(xù)進(jìn)入循環(huán)監(jiān)測(cè)狀態(tài)。

圖5 藍(lán)牙模塊程序流程圖

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)利用藍(lán)牙技術(shù)把通過傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶終端，使用戶能夠?qū)崟r(shí)的了解到車輛的性能情況。避免在行駛過程中因汽車本身的故障引起的事故。該系統(tǒng)具有功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇維嘉.基于MSP430單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008（20）：117-119.

[2]梁宏倩.車鵬飛.基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].OIT技術(shù)論壇，2008（20）.

[3]喻宗泉.藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)[J].機(jī)械工業(yè)出版社，2004：34-16.

[4]朱剛.藍(lán)牙技術(shù)原理與協(xié)議[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，2002.

[5]劉書生.藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2001.

[6]張旭，元學(xué)廣.基于STM32電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2010.

[7]陳子龍，張紅雨.CC2540和SHT11的無線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2014.

作者簡(jiǎn)介：蔣爭(zhēng)明（1985.02-），女，湖南邵陽(yáng)人，碩士，研究方向：分布式網(wǎng)絡(luò)。

作者單位：廣東科技學(xué)院，廣東東莞 523083