張雪

【摘要】 藍(lán)牙設(shè)備為手機(jī)及電腦等設(shè)備帶來了較大的便利，而基于藍(lán)牙4.0設(shè)備的通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。本文主要采用CC2450F128芯片解決藍(lán)牙系統(tǒng)的通信方案問題，設(shè)計(jì)其可行性方案，且采用測(cè)試的方式確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】 藍(lán)牙4.0 設(shè)備通信 方案設(shè)計(jì)

前言：隨著科技的不斷進(jìn)步，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于諸多電子產(chǎn)品，但是在藍(lán)牙4.0的設(shè)備通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，依然存在較多的缺陷，無法進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用[1]。因此，探究藍(lán)牙4.0的設(shè)備通信方案具有重要的意義。TI公司的CC2450F128芯片適合作為藍(lán)牙通信芯片，支持UART及USB接口，適用于藍(lán)牙4.0設(shè)備通信方案[2]，因此，探究其方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的意義。

一、總方案設(shè)計(jì)規(guī)劃

藍(lán)牙4.0的設(shè)備通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以為藍(lán)牙耳機(jī)及手機(jī)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)傳輸，該方案支持一對(duì)多通信鏈接，選用TI公司生產(chǎn)的CC2450F128芯片[3]。其總體設(shè)計(jì)如圖1所示。從圖中可以看出，系統(tǒng)包括手持設(shè)備和藍(lán)牙設(shè)備，而藍(lán)牙設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸則是本文致力于設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方案。

二、基于藍(lán)牙4.0的設(shè)備通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、電路設(shè)計(jì)。低功耗電路圖如圖2所示，從設(shè)計(jì)電路圖中可以看出，芯片在設(shè)計(jì)時(shí)需要兩個(gè)時(shí)鐘晶振，核心電路圖的設(shè)計(jì)在于天線的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)安裝情況調(diào)整阻抗，該設(shè)計(jì)方式可以提供多個(gè)IO引腳。

2、通信協(xié)議設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，需要對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，其核心內(nèi)容是對(duì)通信寫的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，需要通過按照藍(lán)牙4.0的通信協(xié)議進(jìn)行配置，其主要包括 Service配置以及Characteristic配置。在系統(tǒng)的應(yīng)用中，每個(gè)應(yīng)用均可以包含多個(gè)配置，如在Service配置中，可以添加UUID為00001802-0000-1000-8000-00123456789b；在Characteristic配置中，可以添加UUID為00002a06-0000-1000-8000-00123456789b。

三、系統(tǒng)性能分析

3.1 信號(hào)強(qiáng)度與距離性能測(cè)試

在藍(lán)牙4.0設(shè)備的通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，信號(hào)強(qiáng)度是保證通信質(zhì)量的重要手段，因此需要對(duì)通信系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，其原始信號(hào)數(shù)據(jù)如圖3所示，從圖中可以看出，信號(hào)強(qiáng)度的變化較為明顯，數(shù)據(jù)較為集中，部分?jǐn)?shù)據(jù)存在一定的波動(dòng)。在同一距離中，對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的均值進(jìn)行計(jì)算，之后通過數(shù)據(jù)擬合手段進(jìn)行分析，確定信號(hào)強(qiáng)度圖，如圖4所示，在圖中可以看出，信號(hào)強(qiáng)度在1m以內(nèi)呈現(xiàn)出迅速衰退的現(xiàn)象，而隨著距離的不斷增加，其衰減趨勢(shì)逐漸降低。另外，在信號(hào)強(qiáng)度的傳輸過程中，藍(lán)牙信號(hào)存在一定的波動(dòng)性，因此需要多次采用的方式來處理數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的有效性和穩(wěn)定性。

3.2 設(shè)備的穩(wěn)定性測(cè)試

在藍(lán)牙4.0設(shè)備通信方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，需要保證信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)定性，因而需要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，其主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：第一，需要對(duì)設(shè)備的發(fā)現(xiàn)壓力進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試中，需要在10m以內(nèi)的信號(hào)采用100個(gè)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行發(fā)現(xiàn)壓力測(cè)試，通過掃描發(fā)現(xiàn)，近距離藍(lán)牙設(shè)備的發(fā)現(xiàn)頻率較高，而隨著距離的不斷增加，設(shè)備的發(fā)現(xiàn)頻率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，并且發(fā)現(xiàn)率達(dá)到95%，5%的設(shè)備由于近距離設(shè)備對(duì)資源的占用而導(dǎo)致未被發(fā)現(xiàn)。第二，對(duì)設(shè)備進(jìn)行連接測(cè)試，藍(lán)牙系統(tǒng)理論中連接設(shè)備的數(shù)量不會(huì)受到控制，但是在實(shí)際應(yīng)用中，連接設(shè)備的穩(wěn)定性會(huì)隨著設(shè)備的增加而降低，在本次測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)連接5臺(tái)以內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備時(shí)，通信系統(tǒng)相對(duì)較為穩(wěn)定，而超過此數(shù)量，設(shè)備的穩(wěn)定性逐漸降低。第三，對(duì)設(shè)備的誤報(bào)率進(jìn)行測(cè)試，在本次測(cè)試中，當(dāng)設(shè)備超過10m距離時(shí)，設(shè)備的發(fā)現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)，并且系統(tǒng)會(huì)誤認(rèn)為斷開連接，導(dǎo)致10m以上的設(shè)備連接誤報(bào)率較高，最終經(jīng)過100次測(cè)試，確定其誤報(bào)率達(dá)到15%左右?？梢?，在藍(lán)牙4.0設(shè)備通信方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，該方案可以基本滿足通信方案的整體需求，解決了信號(hào)強(qiáng)度及距離的基本問題。

結(jié)語：在基于藍(lán)牙4.0設(shè)備通信方案設(shè)計(jì)中，本文采用CC2450F128芯片來進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升藍(lán)牙的功耗，使其可以支持多方通信，并且提升了設(shè)備的穩(wěn)定性，降低了誤報(bào)率，但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于選擇芯片以及連接手段等因素的影響，導(dǎo)致方案設(shè)計(jì)仍然存在偏差，因而需要研究人員深化探討，以此來提升藍(lán)牙設(shè)備運(yùn)用的有效性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]羅志達(dá)，余學(xué)飛，彭達(dá)明.基于藍(lán)牙技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備間數(shù)據(jù)通信接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2010，02：28-31.

[2]涂志剛，馮曰海.基于藍(lán)牙通信的焊接電源數(shù)字化控制系統(tǒng)[J].電焊機(jī)，2014，07：17-22.

[3]廖鵬飛，陳慶奎.基于藍(lán)牙4.0與3G的無線傳感器網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2015，09：13-18.