深圳市组创微电子有限公司
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06-27
2023
蓝牙DONGLE模块
蓝牙Dongle模块是一种用于添加蓝牙功能到非蓝牙设备的小型模块。它通常以USB插头或其他接口形式提供，并可连接到计算机、电视、音频设备等非蓝牙设备，以使其具备蓝牙通信能力。以下是涉及到的主要技术方面：蓝牙通信技术：蓝牙Dongle模块的关键技术是蓝牙通信技术。它使用蓝牙协议栈与其他蓝牙设备进行通信，包括建立连接、数据传输和控制命令等。蓝牙通信技术涉及到蓝牙协议、蓝牙配置文件、蓝牙核心规范等方面的知识。射频和天线设计：蓝牙Dongle模块需要进行射频设计和天线设计，以确保良好的无线信号传输和接收性能。这包括天线选型、天线布局、匹配电路设计等，以优化射频性能和信号覆盖范围。USB或其他接口设计：蓝牙Dongle模块通常使用USB接口或其他特定接口与非蓝牙设备连接。在设计过程中，需要考虑接口电气特性、信号传输速率和兼容性等因素。电源管理和功耗优化：蓝牙Dongle模块通常需要使用设备自身的电源或从连接设备获取电源供应。因此，需要进行电源管理和功耗优化，以延长电池寿命或减少对连接设备电源的负载。驱动程序开发和兼容性：为了使蓝牙Dongle模块在操作系统中正常工作，需要开发相应的驱动程序。这涉及到驱动程序开发和与操作系统的兼容性测试。数据安全和加密：蓝牙通信中的数据安全和加密是重要的考虑因素。蓝牙Dongle模块需要支持蓝牙安全协议和加密算法，以确保数据传输的安全性和防止未经授权的访问。软件开发和API集成：蓝牙Dongle模块通常需要提供相应的软件开发包（SDK）和API，以便开发者可以集成蓝牙功能到应用程序中。这包括提供蓝牙通信相关的API、示例代码和开发工具，以简化软件开发过程。用户界面和配置工具开发：为了方便用户操作和配置蓝牙Dongle模块，可能需要开发相应的用户界面和配置工具。这些工具可以提供蓝牙连接的管理、设备配对、参数设置等功能，以增强用户的交互体验。兼容性测试和认证：在开发过程中，进行兼容性测试以确保蓝牙Dongle模块能够与各种蓝牙设备进行正常通信和配对。此外，根据相关标准和要求，进行蓝牙认证，例如蓝牙SIG（Special Interest Group）的认证，以获得蓝牙技术的合规性和认可。固件升级和维护：随着蓝牙技术的不断发展和新功能的引入，可能需要对蓝牙Dongle模块的固件进行升级和维护。这涉及到固件的更新、传输和安装过程的设计，以确保模块具备最新的功能和性能。蓝牙Dongle模块的开发和制造过程需要综合考虑硬件、软件、射频和工业设计等多个领域的知识和技术。通过高质量的工程实践、全面的测试和认证流程，可以开发出功能强大、可靠稳定的蓝牙Dongle模块，为用户提供方便的无线连接和通信解决方案。
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06-21
2023
智能温控风扇设计
蓝牙数据传输智能温控风扇系统的设计本文设计的蓝牙数据传输智能温控风扇系统是由2块STC15F2K60S2单片机分别作为主控制器、从控制器，采用体温传感模块作为温度采集器件，HC-05主从一体蓝牙串口模块发送接收风扇档位信息，通过系统预设温度与系统检测到的体温的比对，完成风扇电机转速的自动调节以及自动启停，并通过三极管控制风扇电机的运转。并将风扇档位、预设的温度、检测到的体温同时显示在LCD1602上。一、智能温控风扇系统整体设计思路利用体温传感模块采集人体温度并输出电压数据给主控制器（STC15F2K60S2）进行A/D转化及计算，在LCD1602上显示当前人体温度值、预设温度限值及风扇档位。其中预设温度限值和检测到的当前人体温度都可精确到小数点后两位。通过主角色蓝牙发送档位给从角色蓝牙，直流风扇电机的转速通过控制器（STC15F2K60S2）根据档位采用PWM脉宽调制方式来变动。系统预设温度限值通过三个按键改变，第一个移动改变限值对应的位置，第二个提高预设限值，第三个降低预设限值。系统结构方框如图1所示。二、蓝牙智能温控风扇系统设计方案本设计要用蓝牙的无线短距离传输智能的完成风扇电机的温度控制，通过采用温度变化分辨率较高且性能稳定的换挡停机控制部件，实现风扇电机根据人体温度的变化自动改变转速及启停。（1）温度传感器的选择：温度传感器采用体温传感模块，该模块体积小，与主控制器连接只需一个采集口，加上电源正、负两个脚共三个脚就能工作。人体只要触摸到其探头，该模块就能采集数据，数据经过主控制器A/D转化及计算后能精确到小数点后两位。（2）控制器的选择：控制器采用两块STC15F2K60S2单片机分别作为主控制器、从控制器，通过软件编程的方法进行体温数据转化、计算和比较，同时通过主角色蓝牙在其串口输出档位信号。STC15F2K60S2单片机内含2048字节的随机数据存储器RAM，性能高，工作电压低，不需外部晶振，单片价格实惠，适用于本文的设计系统。（3）显示器件的选择：本设计采用LCD1602液晶显示屏显示温度、设置限值、档位。该液晶显示屏能够显示16x02即32个字符，功耗极低，显示的数据明确醒目，显示程序的编写也相对简单，不仅可以显示数字而且还能显示字符甚至图形，同时其显示字符美观。（4）调速方式的选择：本设计采用单片机软件编程来实现PWM（脉冲宽度调制）的调速方法。最常用的就是矩形波PWM信号，在控制电机的转速时，通过调节PWM波的占空比实现调速，占空比越大，转速就越快。通过采用软件延时方法，实现高、低电平延时时间与I/O口电平循环变动得到PWM信号。（5）无线传输器件的选择：无线传输器采用两块HC-O5主从一体蓝牙模块作为无线传输的器件。该模块可设置主从模式，进行主、从角色间的连接及发送接收。HC-O5主从一体蓝牙模块操作简单，功耗低，通信距离10米以内，适合本设计。三、智能温控风扇系统软件设计程序设计有主控制器、从控制器两部分：3.1主控制器程序流程图(如图2所示)3.2从控制器程序流程图(如图3所示)四、智能温控风扇系统软件调试（1）按键显示的调试：根据本设计编写的系统程序：程序的按键接口采用主控制器的P2.5、P2.4、P2.3口，LCD1602显示数据口采用P0口，RS端接P4.5口，RW端接P2.7口，E端接P2.6口，从而完成按键功能及LCD1602的显示。通过编译未出错，进而把接口改为仿真调试的接口，LCD1602能正常显示预设温度上下限值、档位及程序给定的温度。按键功能也实现了，当按下设置键时，光标闪烁，再按下加、减键时也能对光标闪烁中的数进行加一、减一，再按下设置键，光标右移（光标移动的位置有8个），对温度的上下限进行修改。（2）体温传感模块采集部分的调试：由于体温传感模块的集成化，调式极为简便。其高精度、低功耗、小体积的特性为实现控制电机的高稳定和高精度提供了可能。采用主控制器P1.4口为模拟输入口，由于需要对输入的模拟信号进行AD转化和处理才能显示体温，因此需要增加体温转化程序。通过软件程序设计完成对人体温度的持续检测，LCD1602会显示到温度的百分位部分。将该模块接入电路，LCD1602会显示一温度，但这并不是环境温度，本设计中该模块只能检测人体温度。待人将手指捏住（或人体其他部位接触）该模块的探头后，LCD1602能显示当前检测到的人体温度。（3）风扇电机调速电路的调试：本设计采用两个三极管驱动风扇直流电机。软件设置了P0.0口输出不同的PWM波形给两个三极管来驱动风扇电机的转动。软件设定根据不同温度输出不同的PWM波得到不同的占空比来控制风扇电机，占空比越大档位越高。程序实现了P0.0口的PWM波形输出，当人体温度低于下限温度时，风扇自动停止转动（0档）；当人体温度高于下限并低于中限温度时，风扇低速转动（1档）或是自动开始转动；当人体温度高于中限并低于上限时，风扇中速转动（2档）；当人体温度高于上限时，风扇全速转动（3档）。本设计系统的风扇电机的转速可进行四级调速，根据系统预设的上下温度限值与体温传感模块检测的温度的比较，完成转速变换。在程序中改变从控制器接收的档位信息，风扇电机能实现对应档位的调速。（4）主、从角色蓝牙电路的调试：主控制器将现得出的档位与上一次比较，若档位发生变化，则通过主角色蓝牙把变化的档位发送给从控制器，从角色蓝牙接收主角色蓝牙发出的档位信息，然后传给从控制器，当有档位给从控制器时，从控制器将输出与档位对应的PWM波。在主控制器侧产生档位（可通过LCD1602的显示得知），然后用串口助手连接从角色蓝牙，可得到一致的档位信息，再将从角色蓝牙接入从控制器电路，风扇电机也可实现对应的转速。五、智能温控风扇系统硬件调试5.1按键显示的调试系统按键部分实现了以下功能：按下设置键即接主控制器P2.5口的按键，进行温度上下限值的设置（进行LCD光标移动并闪烁）；按加键即P2.4口的按键，实现了光标闪烁的值加一；按减键即P2.3口的按键实现相应值的减一。若按键时间过长，光标不是移动一位，而是增加二位，主要原因是按键的去抖动延时时间过长，可将对应的按键去抖动延时时间适量增加作为改进方法。本设计实现了LCD1602可显示温度上下限值、档位及人体温度，温度上下限值能根据不同的需求通过按键进行调整，且LCD1602的显示效果很好，很稳定。5.2体温传感模块温度采集部分的调试将体温传感模块的AD口通过方形排母间接接在主控制器的P1.4口。方形排母在主控制器的右侧四口即为体温传感模块的AD、GND、DC、VCC口，可将模块直接插在该排母上。系统调试中为验证模块是否能在主控制器板上工作，将人的手指捏住（或身体其他部位）该模块的探头，即可发现LCD1602显示的数值也随着变化，待稳定后即为检测到的人体体温，由此验证了该模块能在系统板上正常工作。由于该模块只有4个引脚，因此在调试过程中因注意其各个引脚的对应位置，以免将其接反导致模块不能工作甚至烧毁模块。5.3风扇电机调速电路的调试由于调速电路的设计中主要在于软件设计，所以外围的驱动电路只是简单的将传输来的PWM信号放大进而驱动风扇电机转动。当人体温度高于系统预设温度下限值时，电机开始转动，由于人体的温度较恒定，不会发生太大的变化，因此风扇电机的档位也不会发生过于频繁的变化。风扇的转速会随着档位的切换而变化。将手指（身体其他部位）离开体温传感模块的探头时，发现检测的温度先增大然后减小直到稳定，原因是该模块本身电路的设计，不过这变化的时间很短，并不影响该系统的性能。六、智能温控风扇系统功能（1）系统实现的功能：本设计可实现单片机系统检测人体温度的变化，根据体温变化，通过无线蓝牙传输档位信号来控制风扇直流电机的启停和调速。通过单片机输出不同的占空比，从而产生不同的转速；还可通过按键预设不同的温度上下限值，再根据设置的温度限值与检测到的人体温度的比较调节档位来控制电机转速。当体温低于预设温度下限时，电机停止转动；当体温高于预设温度下限时，单片机P0.0口输出不同占空比的PWM信号，从而调控风扇的转速。系统还能动态的显示当前人体温度、设置温度限值及档位。（2）系统功能分析：系统总体上由主控制器侧、从控制器侧两大部分组成。主控制器侧由五部分组成，既主控制器（单片机）、LCD1602显示电路、体温检测模块体温采集电路、独立按键电路、主角色蓝牙连接电路；从控制器侧由三部分组成，即从角色蓝牙连接电路、从控制器（单片机）、风扇电机调速电路。人体温度检测模块中的体温采集电路是整个设计系统的首要部分。首先要检测到体温，才能用主控制器与温度限值比较得出档位，从控制器通过档位信号来控制直流风扇电机的转速；接着是主、从角色蓝牙连接电路，该部分使用主从角色蓝牙间的通信。主控制器的档位信号通过主角色蓝牙发送给从角色蓝牙，进而传给从控制器；再次是风扇电机驱动电路，这部分通过外围电路将从控制器输出的PWM波放大输出，不同的PWM波得到不同的电机转速。电路设计采用两个三极管完成较好的控制效果；最后LCD1602的动态显示电路实现了设置温度限值、人体温度及风扇电机档位的显示，还有独立按键可根据不同的需求实现温度限值的调整。总结设计的本系统以单片机为控制元件，根据体温传感模块检测到的人体温度与设置温度限值的比较得出档位，通过蓝牙间的无线传输来传输档位，在一定距离内实现了风扇转速的调节。本系统的设计可推广到家庭的风扇电机控制系统中，实现风扇转速的的智能控制调节，亦可实现人体温度的监测（特别是小孩及老人群体）。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙数据传输智能温控风扇系统的设计方案。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
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06-20
2023
蓝牙iBeacon与Mesh
蓝牙 iBeacon 与 Mesh 组网技术本文主要内容为从原理与协议上分析BLE的iBeacon广播技术，以及介绍低功耗蓝牙的Mesh自组网技术，从而打破传统蓝牙无法自组网或者说组网功能弱的瓶颈。一、蓝牙iBeaconBLE发送的信号有两种形式即广播和连接，iBeacon技术是苹果公司提出的一种基于BLE的间歇性广播技术即Internal beacon。1.1 iBeacon数据结构的解析BLE广播一帧的数据量最长可以达到47字节，其包括1个字节的报头、4个字节的地址、39个字节广播通道PDU数据包、以及3个字节的CRC校检码，结构如图5.1所示：iBeacon广播技术是采用最简单的广播数据格式，它删除了PDU数据包中的数据报头和MAC地址，只发送31字节的数据；本课题在研究iBeacon广播时，设置其数据格式为6字节的预置数据、1字节制造商数据、2字节公司服务代号、16字节128比特的UUID、2字节的主设备号、2字节的次设备号、1字节信号发射强度，除了预置位数据，其它字段的数据可自行修改。移动终端可以接收BLE基站发出的iBeacon广播信号，通过软件抓取iBeacon数据。1.2 iBeacon的RSSI特性解析iBeacon技术采用间歇性的向空间中辐射广播数据，因此空间的RSSI网络分布是以一定的规律在变化，本课题设置广播间隔为±=1095 msmsT，即在环境因素不变的条件下，RSSI网络以T为时间间隔做周期性变化。实时通信中信号强度的测量方式有2种：RX与RSSI，两者都是天线对信号接收功率的衡量指标，但是前者测量的是信号的功率，单位是毫瓦；而RSSI则表示接收信号强度的百分比，是一种相对比较的测量方式，且比较的标准由芯片制造商自定义。二、蓝牙Mesh自组网传统蓝牙设备与ZigBee相比，自组网能力差是其很难用于实现大范围物联网的原因之一；BLE技术的快速发展与普及，在本课题中提出基于蓝牙Mesh的自组网将打破传统蓝牙的缺陷，完成蓝牙Mesh的跨岛连接。2.1传统蓝牙设备网络微微网（piconet）是一种传统的蓝牙网络拓扑结构，一个微微网内只能有1个主设备，以及小于等于7个wake状态的从设备。主从设备以轮询的规则与从设备进行通信，而从设备之间通信需要主设备做桥接联通；单个微微网采用星型的拓扑结构，多个微微网链接在一起采用树型的拓扑结构，其原理符合1主7从的分配模型，即微微网之间以交叉的形式互联；网络A的从节点4作为网络B的主节点，如此多个piconet构成了散射网(scatternet)如图5.5所示。散射网的缺点是结构复杂冗余，两个相邻但不在同一网络内的从节点，需要以多跳的形似进行信息交互，传输速度慢，造成资源浪费。2.2蓝牙Mesh自组网无线蓝牙Mesh网络中每个节点采用多跳的技术接入自组网，两个设备节点之间有一条或多条路由，采用协作的方式进行数据通信。蓝牙iBeacon信号除去包头的大小，每一帧携带的真正信息量大小为31个字节，而无线Mesh网络本身是一种高容量、高速率的网络，因此，用于传输数据量较少的蓝牙无线通信是非常高效的。理论上一个蓝牙无线Mesh网络能够连接65535个设备节点，实际实验中受设备CPU和内存容量等因素的限制，其数量为200多个，其中每个设备节点传输距离大于50米，对于大型网络可以通过多个自组网连接。在BLE的应用中，Mesh自组网实现了每个设备节点之间的相互通信，摒弃微微网中1个主设备配对7个从设备的概念，协作式通信拓宽了系统内数据交互的通道，实现的模型如图5.6所示。各个设备节点之间的链路，相互连接形成一张密集的网络，其中，虚线部分表示两个设备节点通过中间节点桥接的方式，完成间接的数据通信，信号传递的形式就像波浪的递推。在一个Mesh网络中，导致数据间接通信的原因有两个：如虚线m，是因为设备节点间的距离大于蓝牙信号传播的最大距离；虚线n，为非视距通信，设备节点间存在蓝牙信号无法透传的障碍物。2.3蓝牙Mesh自组网的相关协议（1）信道的协调分配：当蓝牙多信道连接Mesh自组网时，每个iBeacon设备节点每次只能监测到一个可用信道，设备节点可通过特定协商机制，来确保每个节点发出的信号在同一信道上，即设备节点可从不同信道实时切换到可用信道上；研究采用ATIM窗口多信道同步机制，其原理是：在窗口开始的时候强行将所有设备节点信号切换到同一个信道上。Mesh网络的信道划分，是从频率的划分来分配网络对信道的使用，以确保Mesh网络的高效性；其中，主流的信道分配方案是组的划分，分配规则是选取相邻节点间冲突最少的信道。（2）网络搜索与路由转发：网络搜索技术是用来发现Mesh网络内的iBeacon节点，并建立节点信息库，其使用的主要方法为：网络信息的扫描与节点信息库的维护；当搜索到网络内的新设备，该设备的节点信息将以路由转发的形式，在Mesh网络内传播。路由转发技术直接影响网络的利用率，Mesh网络采用的是一种多跳技术，即信号可以经过多个节点的跳跃被目标节点接收；选择路由时有3点需要考虑：1.综合考虑路由的选择，最小跳数不是判断最佳路由的唯一准则，2.提高Mesh网路路由的容错性，避免链路中断导致信号传输失败，3.提高资源的利用率，多路由选择；其中主流的Mesh网络路由协议是动态源路由协议，它是一种对称反应式自组织路由协议。（3）网络安全：Mesh网络独有的多跳技术与自组网技术，保证了Mesh网络的安全性；同时为了解决Mesh网络内节点流量的保密性、iBeacon节点入网的控制与监管，Mesh安全关联提出一种以Mesh密钥为核心的安全架构；其中只有通过认证的密钥才可以组织通信，该认证过程有3个步骤：1.链接管理协议交互阶段，2.EAP认证，3.Mesh安全关联的4次握手。因此本课题在建立Mesh网络时，预先设置好了网络密钥。实现Mesh自组网的方式是：移动终端的应用软件搜索发现iBeacon广播设备，并建立链接，选择安全配置菜单，设置Mesh网络的安全密钥，切换到设备搜索菜单，选择信息列表中相应的设备接入到网络中，组建以移动终端为MP节点的Mesh自组网络。这里声明一个网络安全问题，一个BLE设备在Mesh网络中可以作为信息传递的中间桥梁，但是只能同时拥有1枚网络密钥，即只能被一个MP节点控制。总结本文主要介绍低功耗蓝牙的iBeacon技术，对iBeacon信号数据结构进行解析，并补充了信号的RSSI特性，通过对数路径损耗模型，表示不同芯片接收到信号强度值与信号传播距离的关系；随后将传统蓝牙组网技术（微微网）与蓝牙Mesh自组网技术的进行对比分析，从信道的协调分配、网络搜索与路由转发、网络安全3个方面叙述蓝牙Mesh协议与实现方式。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙 iBeacon 与 Mesh 组网技术详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
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06-19
2023
蓝牙抗干扰技术
一、蓝牙自适应跳频（AFH）技术蓝牙系统工作在2.4GHz的ISM（即工业、科学、医学）频段，许多设备工作在该频段，在这样的频段上工作，相互干扰必然相对严重，因此蓝牙系统使用了跳频技术来防止衰落和抑制干扰。在建立连接以前蓝牙设备在固定的一个频段内选择跳频频率，快速交换时间和地址握手信息，进而迅速取得时间和频率同步。连接建立后，双方设备根据跳变序列改变信道频率，使跳频频率呈现随机性。蓝牙定义了32个频点为一个频段，划分为79个子频段，蓝牙主设备时钟CLK和主设备地址的最低28位决定了蓝牙工作的频段及跳频序列，如图2.10所示；蓝牙系统定义了5种工作状态下的跳频序列：寻呼、寻呼响应、查询、查询响应和连接跳频序列，不同状态下有不同的策略产生跳频序列。图2.11表明了蓝牙系统的跳频序列产生原理；输入X由时钟信息位决定，它决定了起跳频点在某一频段的32个频率序列中的相痊--段内频率序列的偏移量，同时跳频频点改变的速度也由它决定；A到F决定跳频序列的顺序，在蓝牙系统中，要获得相应状态的跳频序列，正是利用了不同状态下改变A~F的取值；在查询/寻呼扫描状态下，A到F输入序列只与地址有关，因此其跳频序列是唯一确定的，在其他状态下，A~F由时钟和蓝牙地址共同控制，其跳频序列随着时钟的改变而作相应的跳变；Y1、Y2则对收发跳频序列的选择进行控制，Y1保证收发频点不会重复，Y2使收发频点在不同的频段内；PERM5是一个由C、D、Y1控制的蝶形运算器，它起到扰乱的作用。（1）寻呼/寻呼扫描状态：蓝牙设备通过寻呼来寻找其他的设备加入其微微网；寻呼设备每312.5µs选择一个新的跳频点来发起寻呼，在寻呼扫描时，被寻呼设备每1.28s选择一个新的频点来监听，寻呼和被寻呼设备使用被寻呼设备地址的低28位，产生的寻呼跳变序列是一个定义明确的周期序列，它的32个频点均匀的分布在79个频率信道上。（2）查询/查询扫描状态：蓝牙设备通过查询来寻找周围的其他设备，查询设备每隔312.5µs选择一个新的频率来发送查询消息，被查询设备每1.28s选择一个新的频率监听；查询和被查询设备使用通用查询接入码作为查询地址。产生的32个查询跳变序列均匀分布在79个频率信道上。（3）连接状态：使用主设备地址的最低28位有效位，蓝牙通信设备双方每隔625µs改变一个频率，产生的信道跳变序列周期非常长，而且79个跳变序列在任何的一小段时间内都是接近均匀分布的，能够满足跳频系统的要求。在蓝牙1.2协议中增加了自适应跳频的算法；当蓝牙通信过程中发现某个信道信号质量差，即成为“坏”的信道时，可以在跳频时丢弃这些坏信道，而选取其他信道质量好的跳频信道来代替，从而避开了某些频点上的通信干扰，进而增强其抗干扰能力。二、蓝牙基带纠错机制蓝牙技术采用了前向纠错FEC和自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）技术，采用的纠错机制比较简单。其中前向纠错FEC是发送端将数据信息按照一定的规则编码后，组成具有纠错能力的编码；接收端收到编码后的数据，按预先规定的规则进行相应的解码，来确定接收的数据信息中是否有错误，若有错误，确定其位置并进行纠正，该编码方式比较适用于实时传输系统，但是该技术的缺点是纠错能力有限。自主重传请求又称为判决反馈，它使用确认和超时，在不可靠服务的基础上实现可靠的信息传输；在发送端，对数据进行分组编码，加入一定的冗余码，使之具有一定的检错能力；接收端在接收到编码信息后，对其进行解码并且进行判决，检测是否存在一定的误码，然后通过反馈信道将判决结果发送回发送端；发送端依据反馈的判决结果，决定是否对数据进行重传；但是重传也不是无限度，多次重传后，超过系统规定的时间后，系统将不再进行重传。蓝牙基带中具体的纠错方式包括：1/3比例FEC、2/3比例FEC和ARQ。其中，1/3比例FEC对每位信息重复3次进行编码，编码方法较为简单，编码序列长度是原序列长度的3倍。2/3比例FEC编码采用一个生成多项式把10位数据编码为15位，是一个（15，10）截短汉明码，数据接收方进行相应的逆向运算，根据算法提供的检错与纠错机制恢复出原始数据。在ARQ方式下，数据包一直被重传，直到最终接收到确认或重传超时。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙抗干扰技术详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
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06-18
2023
ZigBee无线技术
一、ZigBee技术简介家庭和工业上的很多场景都需要大量使用无线控制和监控，这些需求往往需要较低的数据传输速率、较长的电池寿命以及较低的使用复杂性。为了满足这些要求，IEEE提出了一种无线标准IEEE802.15.4，这种技术也被称为ZigBee。ZigBee是一种用于短距离、低数据速率的无线通信协议，它有三个工作频段，在国内主要使用的是2.4GHz频段。ZigBee有如下特点：(1)低功耗；(2)提供完整的无线网状网络；(3)单个网络最多能将65000多个设备连接起来；(4)易于部署；(5)经济，价格便宜；(6)使用比其他无线技术更小的数据包。二、ZigBee网络拓扑结构ZigBee标准规定了精简型和全功能型这两种设备类型。前者功能有限，而后者拥有所有功能，后者也可以配置为任意功能设备。精简功能型设备在网络中只能与全功能型设备通信，而全功能型设备能与任意设备通信。精简功能型设备用于完成比较简单的工作，例如负责开启或关闭功能的开关，精简功能型设备的存储器大小和处理能力通常不如全功能型设备。ZigBee标准规定：在ZigBee网络中有路由器、协调器和终端设备这三种功能设备。作为网络中的核心设备，协调器是一个全功能型设备，它构成了网络的根，通过它可以连接到其他网络。每个ZigBee网络中只有一个协调器，ZigBee网络最初由协调器创建，它存储有关网络的信息，并充当安全密钥的存储库。在ZigBee网络中路由器路由来自其他设备的数据，路由是对数据被转发到目的地设备的路径的处理。ZigBee终端设备可以与协调器或路由器连接以加入网络，但不能中继数据，这种特性使得终端设备节点可以在大部分时间里处于非活动状态，从而延长电池寿命。如图3-1所示，由不同功能设备组成的ZigBee网络可以有星形、树型和网状这三种拓扑结构，其中树型、网状网络属于对等网络。在树型网络中，协调器充当树的根，路由器或终端设备可以连接到协调器，并且可以像一棵树一样进行扩展。终端设备不能拥有子节点，因其不能中继信息。这种拓扑结构允许网络中有多个级别的节点，终端设备可不用依靠协调器而直接通过路由器加入网络，所有的消息都可以通过路由发送到其他任意设备。这种类型的拓扑结构是ZigBee设备与网络中的其他设备通信最可靠的一种。星型网络以协调器为中心，多个终端设备直接连接到协调器，是最简单的网络。使用这种结构时，终端设备只能与协调器直接通信，两个终端设备之间的通信需协调器转发消息，协调器充当了路由器的功能。因此，星型网络中经过协调器的数据流量较大，网络节点越多，整个网络的通信效率越低下。网状拓扑结构是最为灵活且应用范围最广泛的拓扑结构。在网状网络中，它允许网络种搜索消息的备用路径，消息从起点到目的地有多条路径可以选择。因此，在网状网络中消息传输非常可靠并且时延很低。无论使用哪种结构，ZigBee网络都是由唯一的PAN(PersonalAreaNetwork，个域网)协调器所创建。该协调器管理整个网络，并负责如下工作：(1)启动、终止或路由整个网络的消息；(2)分配16位或64位网络地址给之后加入网络中的设备；(3)生成该网络对应的PAN标识符(PANID)，每个PANID对应一个不同的ZigBee网络，PANID允许网络中的设备使用16位短地址与整个网络中的其他设备通信。PAN协调器一般都具有较长的活跃期，因此通常使用市电电源供电，其他设备通常由电池供电。最小的ZigBee网络只包含一个终端设备和一个PAN协调器。三、ZigBee协议栈由图3-2中可知，ZigBee协议栈的结构有四层，其中物理层和媒体访问控制层由IEEE802.15.4标准定义，网络层以及应用层则由ZigBee联盟定义。3.1应用层ZigBee的APL层包含三个部分：应用程序支持子层(APS)、应用程序框架(AF)以及ZigBee设备对象(ZDO)。APS提供网络层与应用层之间的接口，主要功能为：(1)维持绑定表；(2)在绑定设备之间传送消息；(3)管理组地址。AF是托管应用对象以控制和管理应用层的环境。应用对象由制造商开发，可为设备定制应用，具有唯一标识的端点号(端点1到端点240)，单个设备最多拥有240个应用程序对象。ZigBee设备对象是APS与AF之间的接口。ZDO负责初始化APS、网络层和安全服务规范，主要功能为：(1)定义设备在网络中的角色：协调器、路由器或终端设备；(2)发现网络上的设备与应用，启动或相应绑定请求；(3)执行相关安全任务。3.2网络层网络层负责管理网络的形成、加入、离开与路由维护。网络层也支持管理服务和数据服务，数据由相应的数据实体负责传输，可通过网络层数据实体服务访问点访问。管理服务则由相应的管理实体负责，可以通过该层的管理实体服务访问点为应用层提供网络层管理服务。由协调器的网络层创建ZigBee网络，并将网络地址分配给其后加入网络的设备。每一帧数据在网络中传输的距离(跳数)由网络层规定。协调器在网络层可启用安全功能——使用128位AES加密密钥对网络数据加密，新加入到该协调器创建的网络的设备只有在分发到密钥后才可以在该网络上与其他设备通信。总的来说，网络层负责以下功能：(1)加入或离开网络；(2)提供AES加密；(3)发现和维护设备之间的路由；(4)路由功能，终端设备除外；(5)将设备配置为不同功能设备：协调器、路由器或终端设备；(6)发现周围不需要路由即可通信的邻居并维护邻居表；(7)分配地址给新加入网络的设备，只适用于协调器和路由器。3.3MAC层在MAC层中由MAC管理对象负责MAC层管理服务，MAC层通过MAC管理对象访问点给网络层提供服务接口。MAC层规定了四种类型的帧：MAC命令帧、应答帧、数据帧和信标帧。其中，信标帧为协调器发送的信标，用于将同一网络中所有设备同步到信标。数据帧被用于发送有效数据，应答帧用于确认数据帧的接收，MAC命令帧则专用于发送MAC命令。MAC层使用了特殊的信道接入机制以支持多个设备使用同一信道互相通信，即利用冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA-CA)。在CSMA-CA中，设备发送消息前会在信道上侦听以确保信道为空闲状态。如果信道被占用，它会取消发送并在一段随机时间后重试，直到达到最大重试次数或该信道变为空闲状态。MAC层主要功能为：(1)提供本层安全功能；(2)管理信道接入；(3)采用CSMA-CA信道访问；(4)将设备与信标同步(在使用信标的网络)；(5)生成信标(仅适用于协调器)；(6)在网络中提供解除关联和关联功能；(7)在对等设备之间建立可靠的链路。3.4物理层物理层为协议栈最低层，该层与硬件最为接近。物理层的主要功能包括：直接传输数据；选择通信频道；对信道侦听以判断是否为空闲状态；对信号能量进行检测；控制无线收发机的开关；对链路质量进行检测；数据调制和解调。物理层同样提供管理服务和数据服务。管理服务是通过数据库管理该层相关数据；数据服务是与其他ZigBee设备通信时封装并发送数据包或接收并解析数据包。四、ZigBee数据传输方式ZigBee设备有竞争或无竞争两种方式使用信道。在竞争方式中，网络中所有设备都使用CSMA-CA机制发送消息，第一个找到空闲信道的先传输数据。而在无竞争方式中，PAN协调器为其他设备分配发送消息的时间，即保证时隙。设备在保证时隙内不需要侦听信道空闲状态即可发送数据。协调器通过信标来保持网络中设备的同步，从而提供保证时隙。在IEEE802.15.4中数据传输有三种方式：(1)从对等设备到对等设备；(2)从设备到协调器；(3)从协调器到设备。4.1对等设备之间传输数据在对等网络中所有设备通常是同步的，任何设备之间都可以通信。在网状网络中，数据从发送端到接收端有多条可选路线，如果因环境变化不能使用原先路线，网络中的设备通过协作寻找备选路线。这种动态创建和修改路由的能力增加了数据传输的可靠性。4.2数据发送到协调器在启用信标的网络中，设备通过信标定期同步其时钟。若不在保证时隙内，设备使用CSMA-CA方法将数据发送到协调器，该时序图如图3-3(a)所示。图3-3(b)显示了在未启用信标的网络中数据被发送到协调器的过程，设备一旦检测到信道空闲就会发送数据。只有在设备需要时，协调器才会回复确认消息以表示收到数据。4.3从协调器发送数据图3-4(a)说明了在启用信标的网络中将数据从协调器发送到接收设备的过程。首先，协调器会在信标中提醒接收设备有数据需要传输，收到信标后接收设备向协调器发送数据请求，表明准备接收数据。协调器收到数据请求消息后回复确认并将数据发送到目标设备，接收设备收到数据时根据需要回复确认。在不支持信标的网络中，协调器会缓存数据等待接收设备主动请求数据。如果协调器没有数据缓存，则发送具有特定格式的确认回复或者零长度有效载荷的数据消息，表示没有数据需要发送。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的ZigBee无线通信技术详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
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06-17
2023
蓝牙拓扑结构组网
蓝牙拓扑结构组网技术方案深化教学改革、使教学具有更强的互动性是教育技术发展的重要目标之一，也是现代化技术应用于教育变革中价值的体现。一方面，在传统的教学采用班级授课制等来进行学生划分，学生的水平存在差异，很难满足因材施教。另一方面，传统的教学模式割裂了知识内容与其产生的真实丰富的情景关系，造成了主观上的学习被动型与知识停滞状态，不利于有效地构建完整的知识体系与创新。传统教育采用填鸭式的教育方式，学生无法获得感性的、多元化的学习模式，并且教师与学生之间、学生与学生之间的交互性很差。所以应注重实验方法与技术的提升，互动式教育、自主选择课程及其学习环境等新型教育模式应该被广泛采纳并接受。无线网络教育与传统的校园网络相结合，向人们展示了一个崭新的、广阔的学习层面，突破了传统教育方式的束缚，只要有一台数字终端与接入网络的设备，就可随时随地进行学习与培训。无线通信领域中出现的蓝牙技术可以同步传输语音、图像及文字等数据，是实现无线网络教育的有效技术。蓝牙(Bluetooth)是1995年由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等5家公司联合制定的近距离无线通信技术标准，其目的是实现最高数据传输率为1Mb/s、最大传输距离为10m的无线通信。蓝牙工作频率为在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，因此不需要从联邦通信委员会（FederalCommunication Commission）或任何国际管理机构申请适用许可。蓝牙产品与因特网之间相互通信，使得教室与办公室之间、学生数据终端与校园网络之间的设备不需要电缆也能够实现互通互联，大大提高了办公和通信效率。一、蓝牙技术简介蓝牙是一种开放的低成本、短距离无线连接技术的规范，用于不同设备之间传送语音、图像及其文本数据。蓝牙作为固定式电子设备与便携式电子设备之间的、替代电缆连接的近程无线互联通信的标准，其主要特点是工作稳定、设备简单、功率低、对人体危害小、价格便宜。蓝牙技术主要面向无线网络中各类语音及数据设备，以无线通信的方式将他们连接成一个微微网，多个微微网之间也可以互联成一个分布式网，从而方便快捷地实现各类设备之间的通信。具有蓝牙功能的通信设备，在一定距离内就可以建立起连接，从而建立临时的个人无线网络。蓝牙技术无线收发器是很小的一块芯片，大约有9mm×9mm，可方便地嵌入到任何固定或便携式设备中，安装方便，不影响设备的外观，具有很高的实用性和可操作性。蓝牙技术支持点对点和点对多的通信，其实现原理是蓝牙设备依靠专用的蓝牙芯片在短距离范围内发送无线电信号，去寻找另一个蓝牙设备，一旦找到设备之间就开始进行通信。蓝牙技术的特点主要包括：①短程的蓝牙无线通讯距离为10m，节省了电池电量：②功率低、体积小、成本低的无线收发芯片只有0.5平方英寸；③采用简单的链路层协议和二进制跳频技术进而降低了射频芯片的复杂度和成本；④蓝牙技术为微微网提供1Mbit/s的标准速率；⑤用外加的功率放大器可扩展的无线通信距离100m。在一个蓝牙射程范围内，可以存在多个独立的微微网。这些微微网组成分布式网络，以便让更多的蓝牙设备被激活，组合起来提供更高的带宽。二、蓝牙技术体系的结构特点与OSI（开放系统互连）一样，蓝牙技术标准的协议体系结构中使用了分层的办法，其目的也是为了使应用程序做到互相操作。远端设备的应用程序如果在同一协议栈上运行，就可以相互通信，不同的应用程序可以使用不同的协议栈。蓝牙协议栈都使用通用的蓝牙数据链路层和物理层协议。蓝牙核心协议是蓝牙技术标准所特有的协议，由SIG（蓝牙特别兴趣小组）开发制定。蓝牙设备都必须支持蓝牙无线接口和核心协议，而其他的协议可以根据具体情况进行选择，主要包括逻辑链路控制与适配协议（L2CAP）、服务发现协议（SDP），以及基带协议与链路管理协议（LMP）。（1）基带协议。主要负责建立微网内各个蓝牙设备单元之间的物理射频链路，即控制跳频序列的同步和传输。由于蓝牙射频系统使用跳频扩频技术，即在2.4GHz的频段上以1600跳/秒的速率进行跳频来实现信息的发送和接收。分组意为在指定的时间和指定的频率上发送。跳频技术主要是把频段分成若干个跳频信道。在这一层上通过寻呼和查询过程使得不同的蓝牙设备的时钟和发送跳频频率达到同步。（2）链路管理协议（LMP）。主要负责蓝牙设备之间的链路的控制和建立，以及协商和控制基带分组的大小，主要负责完成设备链路质量管理、设备功率管理、数据分组管理、链路控制管理和链路安全管理等五方面的任务。它通过连接的发起、交换与核实进行身份验证和加密，通过协商确定基带数据分组大小。具有蓝牙功能设备的用户通过链路管理器对远端蓝牙设备及本地蓝牙设备的链路情况进行设置和控制，进而实现对链路的管理。（3）逻辑链路控制与适配协议（L2CAP）。逻辑链路控制与适配协议支持高层协议的二次复用，分组的重组和分段以及业务质量。它属于底层的蓝牙传输协议，主要侧重于数据和语音数据的无线通信在物理链路上的实现，是为高层传输层和应用层协议屏蔽基带协议的适配协议。该协议容许高层协议和应用程序收发长至64K字节的数据。逻辑链路控制与适配协议只支持异步无连接（ACL）链路。（4）服务发现协议（SDP）。服务发现协议在蓝牙技术框架中起着非常关键的作用，是所有用户模型的基础。在蓝牙设备网络环境中，本地设备的发现和利用远端设备所提供的服务与功能，向其他蓝牙设备提供自身的服务，也是网络资源共享的主要途径，也是SDP需要解决的问题。通过服务发现协议可以查询到设备信息、服务特征和服务类型。用户可以从邻近的服务中选一个可用的，在两个或多个蓝牙设备间建立起连接。蓝牙支持分组交换和电路交换技术，同时分别定义了两种链路类型，即面向无连接的异步链路(ACL)和面向连接的同步链路(SCO)。每种链路支持16种不同的分组类型，其中4种是用于控制分组。三、蓝牙网络拓扑结构在现代化高校中的应用基于蓝牙技术设计的现代化高校网络，首先要解决的是网络结构的划分，因此选择一个合适的网络拓扑结构已成为设定网络结构的关键。网内的设备一般分为主设备与从设备，其中主设备的时钟和跳频序列被用来同步所有的其他设备，即从设备。执行寻呼并建立连接的设备被默认为该网连接的主设备，网中与主设备的时钟和跳频序列同步的设备就是从设备。由于蓝牙标准既支持点到点也支持点到多点连接，根据需要可以建立多网，进而可以将多网连接成为散射网的拓扑图。由于蓝牙网络的易用性及高度聚合性，可根据不同的网络拓扑图实现高校无线网络结构。典型的基于蓝牙无线网络是以Internet网络管理中心为核心，由管理中心提供有线网络到各功能服务器。用户可以通过智能手机、笔记本电脑以及PDA等具有蓝牙功能的数字终端设备，通过服务器的无线访问节点来访问相应的服务器，无论何时何地，只要有无线网络覆盖，即可访问到相应信息。总结根据蓝牙无线网络接入方式的不同，可以构建不同的基于无线网络的解决方案，目前主要采用点对点应用和无线接入点等应用方式。蓝牙无线网络在高校中的构建是随着电脑网络技术及现代化通信技术的迅猛发展而发展起来，无线网络不是对有线网络的取缔，而是对其进行功能性的扩充。虽然目前蓝牙的一些技术细节、蓝牙组建的融合性以及价格方面等存在问题，但是随着技术的不断发展，基于蓝牙的无线网络在高校中的应用前景将更加广阔。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙技术开发详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
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06-16
2023
车载蓝牙技术应用
蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离无线通信技术。最初是由电信巨头爱立信公司创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动终端设备之间的通信，也能够成功地简化这些设备与Internet的通信，使这些现代通信设备与因特网的数据传输变得更加迅速高效。随着科技的不断发展，蓝牙的性能稳定性和安全性也得到了巨大的提升，使用者可以有更好的体验。而汽车作为人们重要的交通工具，将蓝牙技术与汽车系统相结合，将会为汽车生产和汽车服务带来极大的便利。目前蓝牙技术已广泛应用于车载应用系统和网络控制等领域，今后在汽车领域将会得到更广泛、更深入的应用。一、蓝牙技术在汽车中的应用现状蓝牙技术在汽车领域中的广泛应用源于其自身的高端技术，尤其应用在汽车免提通讯、后视镜、蓝牙娱乐系统、蓝牙自诊断技术、蓝牙防盗系统和汽车驾驶盘控制系统等六个方面。（1）蓝牙免提通讯：如今许多汽车上都装有车载电话，主要是运用了蓝牙的无线通讯技术功能。车载电话可自动识别使用者的手机卡，对其中的具体信息做出详细的分类，如用户的通讯录、电话的归属、手机自身的号码，同时可以自动的连接车载网络。这些功能都能使得用户的手机与车载电话通讯以无线通信的方式连接起来。当用户在驾驶过程中需要接听或者拨打电话时可以直接使用车载电话通讯，这样对于驾驶的安全性也有着重大的意义。（2）蓝牙后视镜：汽车的蓝牙后视镜是类似于一种新型的车载手机显示器。它将汽车的后视镜与手机通过无线蓝牙功能连接在一起，这使得其成为一种前沿的车载通讯设备。此时，后视镜就可以显示接听电话时的来电号码，并自动生成免提功能。后视镜有着一个内置电池，通过汽车为其供电。这种应用增加了使用者驾驶过程中的便捷性，无需通过手机屏幕就可以直接看到来电的手机号码。（3）车载蓝牙娱乐系统：如今，人们对于汽车性能的需求越来越高，希望能够在驾驶过程中有多方面的体验。在汽车驾驶过程中司机往往会感到无聊，而蓝牙娱乐系统能够通过与用户手机的无线蓝牙连接，将音频、视频等在车载中播放和显示出来。车载蓝牙的娱乐系统现今使用最多的是导航一体机，它是在汽车的导航设备上增添蓝牙车载的功能，这样使得该设备不仅拥有通讯功能，也使之与智能手机的连接成为一种现实，大大增加了驾驶过程的娱乐性。（4）车载蓝牙自诊断技术：由于长期驾驶会使得汽车出现一定的故障，而部分隐蔽的故障无法及时的通过肉眼发现，将会给使用者带来极大的安全隐患。车载上的蓝牙自诊断技术能够通过无线蓝牙的传输发送到用户的手机中，让驾驶者能够直观的了解到汽车的性能和可能出现故障的原因。通过一种新型的数据表达，自动为汽车进行初步的评估，保证行车驾驶的安全系数。同时，蓝牙自诊断技术的检测数据还可以通过用户的手机发送给专业的汽车维修公司，由专门的维修技术人员来进行全方面评估，杜绝可能存在的安全隐患，使得一些驾驶新手也能够放心的开车出行。（5）汽车蓝牙防盗系统：如何在停车时既能有效的防盗同时增加使用防盗系统的便捷性成为当下汽车领域的焦点。现如今使用的蓝牙防盗系统主要是将手机与车载的蓝牙进行一种无线连接，然后使用专门的软件来对车门进行上锁和解锁。而发动机的防盗主要是由车载蓝牙来实现对发动机启动电路的通断控制。当车载蓝牙能够连接到之前匹配的手机蓝牙时，发动机才可以正常的发动。而一旦手机蓝牙超出车载蓝牙的连接范围，汽车的发动机则会处于无法启动的状态。针对车门和发动机的防盗，采用了两种蓝牙防盗系统，而这两种系统可以使用两种不同的认证密码，增加使用的安全系数。（6）汽车方向盘控制系统：随着科技的不断高速发展，汽车方向盘也朝着智能化的方向发展，越来越多的汽车方向盘上也通过蓝牙的数据传输来实现汽车方向盘面板相关操作的控制。这种汽车驾驶盘控制系统的成本相对较低，同时稳定性好、安全系数高。二、蓝牙技术在汽车中的发展趋势如今蓝牙技术已在人们生活中被广泛应用，其在汽车方面的应用就是一种有力的证明。它使得汽车驾驶越来越便捷化、智能化、人性化，成为未来不可阻挡的社会潮流。同时在未来的汽车行业发展中，蓝牙技术应发挥其自身的特殊优势，提高自己的应用层次和高质量的数据传输。接下来主要对车轮力传输系统和车辆运行工况记录系统进行概述。（1）车轮力传输系统:车轮力传输系统要求高精度的标准，而蓝牙无线技术能够在数据传输中提高车轮力传感器采集数据的精度。汽车在行驶过程中的受力是多方向、多维度的，如何将这些受力很好的采集，对车辆的性能评估有着重要的意义。这样可以让专业的评测人员了解到车辆在动态行驶过程中的各方面性能系数。（2）车辆运行工况记录系统:车辆的运行工况是车辆整个行驶是否安全的有力数据。蓝牙技术通过汽车装置中的采集设备，有效获取准确的数据。其中数据收发芯片具有安装携带简易、同时传输数据准确性高等多种优点，蓝牙技术无线采集的数据更方便集中处理和控制。三、蓝牙技术存在的问题以及应对措施虽然蓝牙技术能够在驾驶过程中带来极大的便利，但是它也存在着许多的问题仍需人们去解决。在我们的生活中到处都是蓝牙技术，但是许多人还是对蓝牙技术一知半解，缺乏蓝牙技术相关的安全知识，导致出现一系列的问题。下面主要对蓝牙劫持和蓝牙窃听这两个相对严重的问题进行阐述。蓝牙劫持是指用户通过蓝牙的相关技术匿名发送名片信息。这种做法并不会导致手机等设备删除或者直接更改相关的信息，但是可能会通过蓝牙将一些重要的隐私数据传送出去，亦或是会将外界的一些无用的垃圾信息导入到手机等设备当中。而蓝牙窃听是指外界在不提醒设备用户的情况下直接访问手机的一种做法，使得外人可以直接通过手机来获取重要的隐私数据，甚至可以通过蓝牙技术来修改相关的信息。广为人知的蓝牙窃听技术就是监听私人电话，这将会给使用者带来极大的安全隐私问题。针对这两个问题采取的主要措施:相关设备的生产商要通过硬件来加强各个方面的安全系数。同时，专业软件公司也要开发、升级具体的安全软件，从技术的角度减少这种重大隐患。而使用者在操作过程中也要注意安全问题，比如日常在不使用蓝牙技术时，或者在一些不确实是否安全的未知场所，可将手机等设备设置为不可发现的模式，或设置为不与未知设备相配对等模式。结语目前蓝牙技术仍处于发展阶段，它在给人们带来生活便利的同时也存在许多问题。在汽车中的广泛应用，蓝牙技术给使用者带来免提通讯、蓝牙后视镜等便捷的应用时，也带来了一定的隐私安全问题。如今，国内的蓝牙芯片的价格也相对较高，生产较为困难。但是随着国家高新技术的发展，蓝牙技术一定会带来全新的变革。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙技术在汽车中的应用详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
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06-15
2023
蓝牙动态多协议技术
ZigBee蓝牙动态多协议技术一、动态多协议技术简介ZigBee/蓝牙动态多协议技术是由Silicon Labs公司提出的能在单一系统芯片上并发运行低功耗蓝牙和ZigBee两种不同协议的技术。这种技术结合了两种协议的主要优势，可完成两种协议栈的主要功能，并没有增加硬件的结构复杂度和成本。相比于具有相同功能的双芯片结构，动态多协议通过共用射频模块将芯片面积和成本降低了接近四成。在支持动态多协议技术的芯片中，运行其中的软件系统内核基于优先级分时运行ZigBee任务和蓝牙任务，并在切换任务时快速修改无线射频模块配置参数，以便可靠地支持不同协议栈。系统在运行每个任务时还要侦听所有系统相关任务和任务间的通信。因此，有效的动态多协议系统除了需要具有公共代码基础结构、足够的内存和通用无线接口外，还需要能支持任务切换、资源共享以及用于管理时间分片的无线电调度程序。二、动态多协议技术原理2.1动态多协议系统框架（1）硬件架构：动态多协议系统硬件框架如图3-10所示，由RAIL(Radio Abstraction Interface Layer，无线抽象接口层)提供直观、易于配置的无线电接口和应用程序接口(API)以支持多种无线协议。RAIL包含一个公有的无线配置接口和无线电调度器，支持动态多协议操作。无线电调度程序视重要程度和时间敏感度为每个协议中的不同无线电操作分配默认优先级，以便在无线电使用发生冲突时进行决策。在动态多协议设计时可利用两种协议特性的不同。在蓝牙低功耗的任务中无线电使用计划非常严格且可以预测，广播和连接都在预定时间内进行。相比之下，ZigBee任务在处理消息事件的时间方面更加灵活，ZigBee中的CSMA-CA具有随机躲避机制，可将ZigBee事件延迟数毫秒。蓝牙信标的数据包非常短，不超过30个字节，发送时仅占用大约1ms时间的无线电。信标之间的时间间隔通常不短于100ms，所以蓝牙在无线电使用中仅有约1％的占空比，这意味着可以在其他99％的时间将无线电用于主要的ZigBee网络。因此可以保证在正常使用蓝牙低功耗的同时，还能使用ZigBee可靠地发送和接收数据。（2）软件架构：如图3-11所示，在动态多协议系统中每个堆栈使用Micrium OS内核运行单独的RTOS任务以提供任务切换，任务等同于其他操作系统中的线程。这些任务使用消息队列和信号量等进程间通信(IPC)机制来协调互相通信，实现数据共享。2.2动态多协议无线电调度由于两种不同协议不能依靠单个无线电收发器同时发送和接收数据，为了实现双协议，两个协议只能共享使用无线电收发器。为了不对任一协议的功能造成影响，它们必须能够在不显著降低性能或丢失数据的情况下间断地停止使用无线电。在不同情况下，两种协议中的不同无线电操作的重要程度或对时间敏感的程度不同，这就需要使用无线电调度对无线电使用进行规划。无线电调度程序是一个软件程序，可以智能地响应堆栈请求以执行无线电操作，能最大限度地提高可靠性并减少延迟。在调度程序中每个事件都被分解为无线电操作，对应相应的无线电配置和优先级。如果调度程序接收到在时间上有冲突的更高优先级操作时，会中断当前操作并执行更高优先级操作，无法按照计划运行的较低优先级操作将失败，之后由堆栈进行重试。一旦调度程序开始执行无线电操作，堆栈就可以持续使用无线电直到操作结束或者调度程序接收到更高优先级的无线电操作。BLE无线电操作几乎总是比ZigBee无线电操作拥有更高的优先级。每个堆栈可以请求无线电调度程序执行三种无线电操作：(1)后台接收：连续接收数据，除非被其他任务中断；(2)定时接收：在未来某个时间点以最短的时间接收数据；(3)定时发送：在未来某个时间点以最短的时间发送数据。每种操作都有开始时间、预留时间、处理时间和优先级。其中，开始时间指示无线电操作将在何时进行，预留时间表示操作使用无线电且可以被堆栈接受的时间，处理时间表示完成操作所需的大概时间。发送操作通常具有明确的处理时间，而接收操作的处理时间通常是未知的，无线电调度程序通过处理时间确定是否允许该操作。三、动态多协议技术优势动态多协议技术通过时间复用来切换运行不同协议，共享无线电收发器的方式简化了系统设计并降低了物料成本。通过综合使用两种协议，动态多协议拥有了ZigBee和蓝牙的关键优势。与ZigBee技术相比，动态多协议技术有如下优势：(1)支持直接的基于智能手机的配置和控制；(2)提供诊断功能，可通过智能手机检查设备的健康状况；(3)可通过蓝牙对固件进行高速OTA升级；(4)支持定位功能。与蓝牙技术相比，动态多协议技术有如下优势：(1)在ZigBee端组网更加灵活、简单；(2)采用路由方式的ZigBee网状网络容量更大，而BLE Mesh采用大数据流的泛洪，网络负载更大且拓展性更差；(3)遵守规范的ZigBee设备互通性优秀，而蓝牙互通需要手动修改蓝牙连接的设置。相对于传统的双芯片支持的双协议(例如ZigBee/蓝牙网关)，动态多协议有如下优势：(1)通过共用射频模块将尺寸和物料成本降低了近四成并简化了无线子系统设计；(2)动态多协议采用分时复用降低了工作在同频段的蓝牙和ZigBee之间信号的干扰。综上可知动态多协议比起单种协议以及双芯片支持的双协议优势明显，不仅综合利用了蓝牙和ZigBee各自的强大之处，还能节省成本并增强可拓展性。因此，本文在控制中心处采用动态多协议技术，并将ZigBee技术作为系统节点间的主要通信方式。本文讨论了 ZigBee/蓝牙动态多协议技术， 说明了其工作原理，并分析了动态多协议技术相对于单种协议和传统双芯片双协议的优势。
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06-14
2023
温湿度采集系统设计
基于蓝牙的无线温湿度采集系统的设计与分析目前，现有的温湿度数据采集系统中，传感器采集到的温湿度数据经过抗干扰能力强，技术成熟的有线串口（ＲＳ－２３２或ＲＳ－４８５）方式传送到上位机上。如果采集点比较多，传感器与上位机之间需要大量的数据线进行有线连接，有线连接的这种方式会造成很大的不便；如果需要建立的是临时性的温湿度数据采集，用传统的有线连接方式会造成成本的增加；同时有线连接的方式在恶劣环境下会给施工造成很大的不便。因此需要一种成本低，稳定性高的无线数据传输方式取代现有的有线数据传输方式。无线通讯是在开放的空间通过辐射和接收电磁波进行通信的，一方面受自然界中各种干扰和噪声的影响比有线更为严重；另一方面一定区域范围内的无线通讯信号也会互相干扰。为了克服无线通信信号之间的干扰，必须把可用的无线信道分为若干互不相干的子信道在分别分给各个用户。虽然相比有线通信，无线通信在传输质量、传输速率等方面存在着较大不足，但是无线通信具有不受连线束缚、组网迅速灵活等优点，特别是能提供移动通信，使无线通讯技术成为研究最为活跃的通信技术领域。蓝牙作为一种低成本、低功耗、近距离的无线通信技术，正广泛应用于固定设备与移动设备间的通信。蓝牙数据传输速率可高达１Ｍｂ／ｓ，采用跳频／时分复用技术，具有进行一对一和一对多的通信方式。因此本文提出了一种基于蓝牙的无线温湿度采集系统设计与分析方案。一、温湿度采集系统结构设计数据采集是工业系统中不可缺少的重要组成部分，是进行工业控制的根本依据。随着科技的发展大规模集成电路、单片机、计算机等在工业控制领域中的广泛应用，使数字化的数据采集在工业控制领域中成为必然。本设计由下位机的数据采集、数据传输部分及上位机的数据接收和数据处理部分组成。如图１系统结构图所示。下位机主要由单片机和蓝牙模块组成，数据采集主要是ＤＨＴ１１温湿度传感器；数据传输部分主要通过蓝牙模块进行数据的无线传输，将数据通过蓝牙模块传输到上位机上，在由上位机进行处理。 二、温湿度采集系统硬件设计本设计采用Ａｒｄｕｉｎｏ单片机作为下位机的主控单片机。系统的硬件设计主要分为３个部分：Ａｒｄｕｉｎｏ单片机控制部分、ＤＨＴ１１温湿度传感器、蓝牙无线通讯模块。Ａｒｄｕｉｎｏ单片机具有丰富的接口，有数字Ｉ／Ｏ口，模拟Ｉ／Ｏ口，同时它支持ＳＰＩ，ＩＩＣ，ＵＡＲＴ等通信方式。可以通过外接多种不同类型的传感器，可以控制灯光、马达等多种设备。Ａｒｄｕｉｎｏ单片机与普通的单片机比起来没有复杂的底层代码，具有丰富的库函数，可以通过调用不同的库函数来实现不同的功能，具有编程方便的特点。而且它有专门的集编程下载环境ＩＤＥ，方便了开发人员对Ａｒｄｕｉｎｏ单片机的二次开发。２.１ＤＨＴ１１传感器温湿度采用ＤＨＴ１１温湿度传感器进行测量。测量的温度精度达到±５％ＲＨ，温度±２℃，测量的湿度范围为２０－９０％ＲＨ，温度范围为０～＋５０℃。ＤＨＴ１１温湿度传感器是一款含有数字信号输出的复合传感器。ＤＨＴ１１温湿度传感器内含一个电阻式感湿元件和一个ＮＴＣ测温元件，并与一个高性能８位单片机相连接。同时传感器具有单线制串行接口，传感器采集到的温湿度信息可以通过单线串行接口传送到Ａｒｄｕｉｎｏ单片机中。由于ＤＨＴ１１传感器与Ａｒｄｕｉｎｏ单片机之间的数据传输通过单线串行接口，为了保证数据的完整性，一次通讯时间被设定在４ｍｓ左右，数据分为小数部分和整数部分两部分，一次完整的数据传输为４０ｂｉｔ，高位先出。数据格式：８ｂｉｔ湿度整数数据＋８ｂｉｔ湿度小数数据＋８ｂｉｔ温度整数数据＋８ｂｉｔ温度小数数据＋８ｂｉｔ校验和数据传送正确时校验和数据等于“８ｂｉｔ湿度整数数据＋８ｂｉｔ湿度小数数据＋８ｂｉｔ温度整数数据＋８ｂｉｔ温度小数数据”所得结果的末８位。当Ａｒｄｕｉｎｏ单片机向ＤＨＴ１１传感器发送开始信号后，传感器从低功耗待机模式立即转变为工作模式，ＤＨＴ１１传感器向单片机发送响应信号，发出４０ｂｉｔ温湿度数据。２.２蓝牙通讯模块本设计应用的是采用英国ＣＳＲ公司ＢｌｕｅＣｏｒｅ４－Ｅｘｔ芯片的ＨＣ－０５蓝牙模块。该模块支持ＵＡＲＴ，ＵＳＢ，ＳＰＩ，ＰＣＭ，ＳＰＤＩＦ等接口，并支持ＳＰＰ蓝牙串口协议，具有主从一体功能，内置ＰＣＢ射频天线，而且可以连接７个从设备，同时该模块的工作电压为３。３－６Ｖ，所以此模块具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点。由于ＨＣ－０５蓝牙模块具有具有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式。在自动连接工作模式下模块又可分为主（Ｍａｓｔｅｒ）、从（Ｓｌａｖｅ）和回环（Ｌｏｏｐｂａｃｋ）三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接的数据传输；当模块处于命令响应工作模式时能执行ＡＴ操作命令，可以通过电脑向模块发送ＡＴ指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。通过控制模块外部引脚输入电平的高低可以实现模块工作状态的转换。三、温湿度采集系统软件设计Ａｒｄｕｉｎｏ单片机编程为了保证编写程序的可读、简洁性采用Ｃ语言进行编程。Ａｒｄｕｉｎｏ单片机采用了定时方式进行数据接收，即每隔１秒向ＤＨＴ１１温湿度传感器发送采样信号，同时ＤＨＴ１１将采集到的数据通过单线串口接口将数据传送到单片机中，然后将数据存储到单片机内部存储器中等待蓝牙模块通过无线方式发送。连接到Ａｒｄｕｉｎｏ单片机的蓝牙模块通过串口方式将单片机内部存储器中的数据取出，然后按照设定好的通讯方式向上位机发送温湿度数据。３.１上位机软件设计上位机系统采用现在图形编程比较广泛的Ｃ＃语言进行编写，Ｃ＃是一种安全的、稳定的、简单的编程语言，它是由Ｃ和Ｃ＋＋衍生出来的一种面向对象编程语言。它继承了Ｃ和Ｃ＋＋的功能的同时去掉了他们的复杂性。同时Ｃ＃编程语言结合了ＶＢ编程语言的可视化图形界面和Ｃ＋＋语言的高效运行效率。首先系统进行初始化，建立蓝牙连接，如果连接不成功则进行重新建立连接。连接成功后开始进行数据接收，如果无法接收数据或数据接收失败，重新开始数据接收，直到数据可以成功接收。由于经过蓝牙无线模块传输给上位机的信息是同串口进行数据通信的，所以在上位机中要设置接收串口号，波特率，校验位，数据位和停止位。点击开始接收系统会自动每５秒会接收一次信息。如果需要进行手动采集可以直接点击手动采集进行自动与手动之间的切换。采集到的信息会显示在右侧框中，格式分别是时间，温度，湿度。如果需要对采集到的数据进行保存方便以后的分析整理可以点击保存数据，此时系统会自动将数据保存为ＴＸＴ格式的文件。总结本文主要是设计与实现基于蓝牙的无线温湿度采集系统。通过蓝牙无线通信方式，把采集到的数据发送到上位机采集系统中，采集系统负责对数据的接收处理、信息提取、保存。考虑到实际应用中的通讯特点，文中的通讯方式采用了蓝牙无线通讯与串口通讯相结合的方式。分别对蓝牙通信的建立和实现、串口通信实现方式进行了简单介绍。上位机软件设计采用了Ｃ＃语言进行编程实现了系统的初始化，建立蓝牙通讯，数据接收等进程管理。实验结果表明，该系统硬件设计可靠性强，实用性强，软件设计简单方便进行二次开发，可以满足不同情况下的数据采集和通讯要求。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于蓝牙的无线温湿度采集系统的设计与分析。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
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06-13
2023
电器网络远程控制
蓝牙技术在构建电器网络集中远程控制中的应用电器网络是利用数字、网络、智能控制技术对现有普通电器进行管理和控制，使之网络化、智能化，并能实现远程控制和管理.普通电器实现网络化，首先要解决电器之间的互连问题，以及该电器在网络中唯一性(即精准识别)问题，同时，还应解决电器设备之间的通信问题，才能实现电器互联和远程控制。要实现远程控制，必须解决设备组网以及利用现有公共网络实现远程互控这两大问题.就目前对在室内组网连结方式来看，有以下几种组网形式：(1)有线组网方式.即利用网络通讯物理线路将电器连接起来，以实现设备的互联，达到组网的目的.这种有线连接抗网络干扰性能力强，但是该网络在室内组网过程中存在很多弊端：如室内如何布线问题，解决布线蜘蛛网问题，在已经组建好的网络中，又如何增加控制点，设备搬移后接入点如何移动等问题.显而易见，有线网络灵活性太差，用户不能随意添加设备、移动设备，不能实现设备的“即插即用”.同时网络连接点可靠性较差，有线连接往往会有通讯连接插头存在，较易出现网络设备连接不正常，导致掉网现象，即“连接可靠性”存在问题。(2)红外组网方式.此种组网灵活性强，可以实现“即插即用”，同时连接可靠性也较强，但是该连接方式只适用于宽广无阻碍空间，对有实物阻挡的复杂空间不能使用，存在“空间局限性”问题。(3)微波组网方式.此组网方式具有传送距离远，适应于地形复杂，开阔无阻隔，能相互看到的两点之间传送连接；缺点：成本较高，一旦阻隔，将不能通信。(4)无线组网连接方式.此种连接方式，能克服有线组网方式不足的缺陷.对用户来说具有的设备入网灵活性强，设备的联网也方便可靠，不存在空间阻挡的问题，同时用户也可以比较随意地移动和添加设备等优点可实现“即插即用”.因此无线组网是组建家电网络过程中的首选.但就目前的无线组网技术来看，面临以下几个问题：(1)如何实现电器与控制中心以及公共网络间的互联互通和控制信息交换问题.(2)由于无线网络重复覆盖区域可能存在，则需解决如何准确识别哪些电器设备属于网内设备，哪些电器设备属于网外设备的问题.(3)如何解决网络的向外延伸，实现远程控制问题。而对于解决以上组网过程中出现的问题，就常规无线技术而言是比较困难，尤其是网内设备的识别过程，以及判定电器设备在控制过程中是否已经完成接受了控制指令而进入了工作状态.而要解决以上的识别和判断过程，必须采用现代无线通讯技术，才能实现控制中心与电器设备的相互通讯、识别和控制过程.而就目前无线通讯技术中，成本低廉的蓝牙技术为首选。一、蓝牙技术体系特点1.1蓝牙技术简介“蓝牙”(Bluetooth)原是十世纪统一了丹麦的国王的名字，现取其“统一”的含义，是爱立信、IBM等5家公司组成的蓝牙利益集团(SIG)在1998年联合推出的一项小范围无线网络技术，蓝牙推出时，就瞄准了无线局域网通信.蓝牙是一种低成本近距离无线数据和语音传输的开放式标准，它可以将各种数字系统设备(包括通信、计算机终端设备等)采用无线方式进行组网.它采用2.4GHzISM频段和调频、跳频技术，79个1MHz带宽跳频点，1600跳/S，支持64kb/s实时语音传输和数据传输，发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW对功耗低人体危害小，传输有效范围半径为10cm～10m，如果加上某些外设增加功率可达到方圆100m的传输距离.使用全球统一的48比特的设备识别码.数据连接方式为面向连接业务SCO和无连接业务ACL两种方式.工作模式为PARK(休眠)、HOLD(保持)、SNIFF(呼吸)三种模式。1.2系统结构蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用.底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)和链路管理(LM).无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件.基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输.链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。1.3拓扑结构采用蓝牙技术组网的Piconet(微微网)结构，是由共享同一通道的多个设备组成的网络.该拓扑结构把设备分为主设备和从设备，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，并可挂接多个保持同步但不通讯的休眠设备.运行时其所有设备本身都是平等的，无主从之分.由多个独立、非同步的微微网彼此之间进行通讯，就组成了蓝牙的Scatternet(分散网)。1.4鉴权认证技术鉴权技术，是区别传统射频技术和蓝牙技术的重要性能指标，对设备的鉴权与加密服务是由物理层提供.鉴权认证采用口令———应答方式，通过个人识别码PIN、128位随机数和设备的BD_ADDR生成并产生与之匹配的128位鉴权字.通过鉴权，为他们创建链接字，蓝牙设备可存储链接字用于以后的鉴权，避免每次鉴权输入PIN码.在连接过程中，鉴权认证对任何一个蓝牙系统都是极其重要的组成部分，它允许用户自行添加属于自己的可信任的蓝牙设备，并通过反向鉴权，使两蓝牙设备之间建立一一对应关系，在数据传输时，通过特有的链接字，建立专用的数据通道进行传送.网络中其它不同链接字的蓝牙设备仍然处于休眠(PARK)状态不参与数据传输和接受活动.如果用户有更高级别的保密要求，可以使用有效的传输层和应用层安全机制，进行加密传送.通过鉴权认证与识别机制，使得网络中主设备能准确地识别到网内某一设备，并建立链接，将指令和数据准确地传达和控制该设备，并将控制状态信息通过链路返回.此技术解决了设备之间的相互识别问题。有了以上一系列优点，使得蓝牙技术能有效地克服和解决了前面所述的组网过程中存在的问题，为最佳组网选择技术手段。二、蓝牙技术在网络电器中的应用通过蓝牙技术规范的四种基本访问模式可进行电气网络组建和数据交换.通过蓝牙访问应用模式(GAP)使蓝牙单元之间相互发现建立连接；通过服务发现应用模式(SDAP)，发现协议的接口，向其他蓝牙单元发出“发送”或者“接收”请求信号；通过串口应用模式(SPP)，使两蓝牙单元之间建立虚拟串行口；通过通用对象交换应用模式(GOEP)，将数据通过虚拟串口传送到另一蓝牙单元.利用蓝牙技术规范，实现一个全新的电气网络集中远程控制模式.真正实现“零布线，即插即用”。在整个网络系统集中远程控制结构中，网络电器集中控制器为整个系统的核心控制的蓝牙主设备，起着桥梁作用.通过集中控制器键盘、互联网络、电话等通信方式，接受用户操作指令，并按照用户对网内指定家电设备的工作要求，及时准确地将控制命令通过蓝牙设备发送到指定被控网内蓝牙从设备端控制其工作，并将指定电器被控端运行控制状态数据，通过被控端蓝牙返回到集中控制器，将结果通过语音、WEB的方式通知用户，实现网络电器的集中控制和远程管理。在网络电器集中控制器中，每新添一项合法的网络电器，均进行蓝牙鉴权，创建网络电器集中控制器与该电器之间的链接字，确认为网内合法设备，并存储以便后续鉴权，用以区别临界周边非网内电器设备，实现精准控制.而在电器客户端，同时也嵌入蓝牙接收发送控制装置.通过集中控制器发出的指令，经蓝牙无线网络传送到指定客户端，并将收到的指令进行判断和识别，按照指令要求进行控制，同时，通过电器工作状态检测单元，将电器受控后实时工作状态进行检测，并将检测结果进行反馈，通过无线蓝牙网络，实时地反馈传送到集中控制器，并通过语音或者WEB将被控电器现有工作状态实时告知用户，从而完成一次完整的实时远程无线控制。总结蓝牙技术与传统的无线传输技术相比，有着无法比拟的优势，该技术解决了长期以来射频无线技术只能一对多的广播传输模式，利用鉴权技术，实现了一对一的安全认证传输模式.它是一种新型的传输标准，基于蓝牙技术的产品越来越多，总之，对蓝牙技术的广泛应用，将给人们的生活和工作带来更多的方便。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙技术在构建电器网络集中远程控制中的应用详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
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06-12
2023
蓝牙嗅探技术方案
近年来，蓝牙技术享有前所未有的声望和发展速度，在移动设备上的覆盖率更是惊人。事实上，蓝牙已经成为无线配件及智能设备的主要连接方式。不幸的是，最近研究表明，蓝牙所采用的两级流加密模式存在许多缺陷，用户隐私受到潜在危胁。另一方面，则是利用蓝牙传递信息的新型通讯软件被用于违法犯罪活动中，严重影响社会和谐安定。面对蓝牙技术的发展，应当积极采取应对措施，加强在蓝牙嗅探方向的研究。一、蓝牙嗅探技术背景1.1蓝牙技术蓝牙技术是一种支持短距离的无线数据交换方式。一个主设备和一个或多个从设备建立的蓝牙网络被称为微微网（Piconet）。蓝牙技术因其低功耗、低成本、灵活性强而被广泛应用于短距离无线通信中。根据实用需求，蓝牙设备的最大发射功率也被分为三个等级，而其覆盖范围也随着功率而变化。目前，蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的研究，管理认证项目，并维护商标权益。1.2无线电层蓝牙协议栈最底层被称为无线电层。蓝牙技术采用2.4GHz工作频段，该频段是全世界公开通用的无线频段（ISMBand），无需付费和申请，保证了蓝牙可以获得更大的使用范围。蓝牙使用跳频技术，并以1600跳/s的速率进行跳频，传输的数据将会分割成多个数据包，通过指定的79个蓝牙信道分别传输数据包，每个信道占1MHz，蓝牙的实际使用波段为2400MHz～2483.5MHz（包括防护频带）。这种方法导致了选择性拦截的困难，因为攻击者往往需要知道连续的跳频序列。1.3基带层基带层负责管理物理连接，确保由蓝牙设备组成的微微网内各单元之间由射频构成的物理连接。每个蓝牙设备都有一个唯一的48位蓝牙设备地址（BD_ADDR），分为3个部分，包括24位的低端地址部分（LAP）、8位的高端地址部分（UAP）和16位的非有效地址部分（NAP）。该地址可以说是蓝牙技术的运算核心，负责几乎所有蓝牙正常工作的控制参数，如密钥、跳频序列都是由此地址计算得到的。1.4数据包结构所有的蓝牙数据包都按统一的结构进行封装，由访问码、报头和有效载荷组成。一个有效的数据包必须包含访问码，访问码用于数据同步和DC偏移补偿。一个最简单的蓝牙数据包，如用于寻呼、查询和相应过程的ID包，可以仅包含一个68bit的访问码。蓝牙通信过程中有一个非常重要的包——跳频同步（FHS）包，它包含蓝牙设备的BD_ADDR和时钟信息。1.5连接的建立为进行蓝牙数据传输，必须先建立连接。首先，主设备会广播发送ID包作为查询。此时所使用的是79个蓝牙信道中的32个广播信道。从设备收到这个包后，会发送一个FHS包，其中包含了从设备的BD_ADDR和时钟信息。收到FHS包的主设备进入寻呼状态，并按照从设备的跳频序列计算出特定的应答时间，发送ID包。从设备会固定间隔地扫描外部寻呼，在收到主设备的应答ID包后，响应该应答，发送ID包。主设备收到从设备ID包后，发送FHS包确定连接的跳频序列。最后，主从设备分别发送ID包和FHS包进行验证，建立连接。在微微网中，所有设备共享主设备的时钟，以312.5µs为一个时钟周期，两个周期构成625µs一个时间槽。通常情况下，主设备都会从双数槽传输数据，从设备从单数槽传输数据。二、蓝牙嗅探方案2.1蓝牙嗅探的难点蓝牙嗅探的第一个障碍就是截获蓝牙跳频序列。想要获得一个完整的蓝牙数据传输需要监听所有的79个蓝牙信道，必须拦截和过滤获得完整的数据包，这就要求必须知道正确的蓝牙跳频序列。获得蓝牙跳频序列的方法有两个，一种是依靠强大的软硬件设备，另一种方法需要等待设备重新建立连接，并从建立连接的数据包中获得跳频序列。另一个问题是常见蓝牙硬件基于数据包的访问码自动进行过滤。由于过滤行为发生在硬件层面，无法通过上层软件的设计来解决，必须依靠相应的硬件设备才能解决该问题。2.2蓝牙抓包工具WiresharkWireshark作为一款常用的抓包工具而被广泛使用。而1.12以上及版本的Wireshark中增添了蓝牙协议标准，意味着可以通过Wireshark对捕获的蓝牙数据包进行分析，为嗅探工作提供了很大的便利。同时，Wireshark也提供了监听本机蓝牙接口的功能，能够监听与本机相连的蓝牙设备。图1为用Wireshark抓取的蓝牙数据包信息。图1中展示的是计算机与蓝牙耳机建立连接过程中的部分数据包。编号27为计算机作为主设备广播发射的一个数据包，查询附近的蓝牙设备。编号28至编号31都是蓝牙耳机对计算机的查询响应，除编号28外的三个数据包中都含有耳机的BD_ADDR。自此，计算机与蓝牙耳机通过互相发送数据包，逐步建立蓝牙连接。2.3蓝牙无线开发平台UbertoothUbertoothOne是由Ubertooth项目组设计提供的一款用于蓝牙研究的硬件。Ubertooth是一个开放源代码的2.4GHz无线开发平台，适用于蓝牙监测。UbertoothOne同样通过USB接口与计算机相连。利用SpecanUI工具能够直观地观测到实时的蓝牙频谱信息，如图2所示。在图2的观测中存在一个与手机相连的蓝牙耳机。可以发现，活跃的无线信号主要集中在2403Hz到2446Hz之间，意味着该手机与蓝牙的数据传输主要集中在这些信道上。另外，2402Hz、2426Hz、2480Hz为固定的广播信道，用于对未连接设备间发送广播数据，连接建立和发现远程设备。这3个信道在频谱上也有明显的特点。UbertoothOne也能支持选择要监听的信道，或是捕获蓝牙数据包等功能。捕获的蓝牙数据包可以通过Wireshark等软件进行分析。通过UbertoothOne发送蓝牙数据包目前为止还是不可能的，意味着不能使用UbertoothOne实现蓝牙数据包的注入操作。结论蓝牙嗅探方案的实现，目前还存在不少的难点。另一方面来看，过高的门槛也杜绝了大量不法分子利用蓝牙盗取公民信息的企图。但是，诸如FireChat之类的，通过蓝牙进行通信的软件常常被应用在违法犯罪活动中，已经严重危害了公共安全。深入研究蓝牙技术，积极研究蓝牙嗅探方案，不但能解决当前问题，更为将来的蓝牙安全问题做好应对准备。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的蓝牙嗅探方案技术。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
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06-11
2023
环境数据检测小车
基于Arduino的环境数据检测蓝牙控制小车设计随着科学的发展，社会生产力水平的不断提高，环境监测的内容也由工业污染源的监测，逐步发展到对大环境的监测。环境监测越来越受到人们的重视，但新技术、新方法的加入仍然处在研究发展阶段，主要还是采用人工及半自动方法采集环境因子，效率低，精度差。建立一种快速、简便、精确的环境检测方法有利于实现环境的监管控制。Arduino是一个开源的单片机电子设计平台，其硬件开发板上有许多为传感器模块设计好的接口，只需插上封装好的相应模块，它就可以读取传感器从外界获取的信号，并在程序的指挥下做出相应的反馈，提高了程序的效率。论文提出了一种基于Arduino的环境数据检测蓝牙控制小车设计，通过手机蓝牙控制小车的左右及前进、后退运动，将车上传感器采集到的环境数据实时传送，并在浓度值超过阈值时触发报警装置。一、环境数据监测小车系统设计系统利用Arduino单片机为核心控制板，通过手机蓝牙同时完成小车状态的控制和环境数据的收发及显示，系统结构框图如图1所示。图中，电源部分由锂电池组和线性直流稳压电源组成，为小车系统的驱动电机提供稳定的驱动电流；车体部分采用了一般的四轮车体结构，其中，前面两个车轮分别装有直流电机，以便控制小车的左右方向转动、前进、后退以及停止运动；温湿度传感器、可燃气体传感器与Arduino主控相连，用于环境数据的采集。蓝牙模块实现小车与手机的通信，使小车能够接收手机所发送的指令并将采集的数据传回手机，并可通过手机控制小车的运动。二、蓝牙智能小车硬件设计硬件部分主要有Arduino开发板、HC-05蓝牙模块、DHT11温湿度传感器、MQ-2烟雾气敏传感器模块以及L298N电机驱动模块、直流减速电机等。其中，Arduino开发板为小车系统的控制中心，蓝牙模块为手机与小车的通信模块。电机驱动模块驱动直流减速电机的正转与反转控制和改变小车的运动状态，DHT11温湿度传感器与MQ-2烟雾气敏传感器为环境数据数据采集模块进行温湿度与烟雾或可燃气体浓度的检测。本设计将Arduino控制板的0号管脚（RX）、1号管脚（TX）分别与蓝牙模块的TX、RX脚相连；L298N电机驱动模块的IN1、IN2、IN3、IN4接口与具有脉冲宽度调制的6、9、10、11号管脚相连；温湿度模块与数字5号管脚相连；烟雾气敏传感器需要与模拟串口相连，因此将之与A0口连接，与之功能相关联的蜂鸣器接2号管脚。Arduino开发板管脚分配完成后，将L298N电机驱动模块的OUT1、OUT2输出口与左侧直流减速电机相连，另一侧以同样方式与右侧的直流减速电机相连，硬件连接的具体串口设置如图2所示。2.1Arduino主控制器单元Arduino控制器主要包含单片机、数字串口、模拟串口、晶振和5V稳压器等部件（如图3所示）。开发板通过USB数据接口与计算机连接进行程序的编译与导入工作，在IDE中编写程序代码后，将程序通过USB接口上传到Arduino开发板，开发板上的单片机进行程序的执行与数据的处理。本设计的ArduinoUNO开发板的3，5，6，9，10和11号管脚具有脉冲宽度调制（PWM）功能，能够提供舵机、电机驱动模块等部件调速的功能。2.2数据采集单元环境数据采集功能主要依靠数字温湿度传感器和MQ-2烟雾气敏传感器实现温湿度与烟雾或可燃气体浓度的检测。（1）DHT11温湿度传感器：DHT11数字温湿度传感器主要包含采集技术和传感技术，该传感器包括湿式电阻和NTC电阻，其内部原理图如图4所示。湿式电阻是将一层膜覆盖在基片上，该膜由感湿材料制成。当感湿膜接触到空气中的水蒸气时，元件的电阻值会随着吸湿与脱湿过程中氢离子浓度的变化而变化，内置的转换电路将最终的电压变化计算后与湿度的变化相对应，这样便可以测量环境中的湿度。NTC电阻即负温度系数电阻表示当环境温度升高时电阻值下降，电压输出也会随之变高，转换电路再根据相应变化使电压值与环境的温度相对应。（2）MQ-2烟雾气敏传感器：气敏电阻是MQ-2烟雾气敏传感器测量可燃气体浓度的核心元件，它将检测到的可燃性气体的浓度转换为电压上传给单片机。气敏电阻具有P型半导体和N型半导体两种。当它处于正常情况下时，N型半导体的气敏电阻处于阴离子缺位的状态，当气敏电阻与可燃性气体分子接触时，电子将会从可燃性的气体分子向N型半导体移动，半导体的电阻值也将会减小，从而改变电路的电压值。对于P型半导体的气敏电阻是阳离子缺位，半导体的电阻会增加。由于温度对半导体的电导率的影响较大，所以在使用时MQ-2烟雾气敏传感器测量可燃性气体浓度时需要将其加热。2.3通信单元手机与检测小车通过蓝牙模块进行通信，将检测得到的环境数据通过蓝牙模块发送回手机蓝牙串口助手APP，实现手机对环境参数实时监测和小车的前进、后退及方向控制。HC-05蓝牙模块与手机蓝牙进行配对实现通信功能，HC-05蓝牙模块有六个引脚：VCC、GND、TXD、RXD、KEY、LED，当蓝牙模块处于不同的通信状态时，模块上的指示灯会呈现不同的闪烁状态，便于用户判断蓝牙模块是否正常工作。若将KEY接高电平之后或同时给蓝牙模块上电，指示灯将会以每秒一次的频率慢闪，模块进入AT状态不可进行配对任务；KEY悬空或接地时指示灯的状态以每秒二次的频率快闪，当蓝牙模块配对成功之后，指示灯将会变成双闪状态，每两秒闪烁一次。在可配对状态下将KEY接高电平，模块又将退出可匹配状态进入AT状态，但此时指示灯的闪烁频率与可匹配状态下指示灯的状态一致。2.4蓝牙智能小车运动单元小车的运动功能主要依靠L298N电机驱动模块以及DC3V-6V直流减速电机实现。L298N（如图5）内置的两组H桥用来维持电机两端电压始终处于在高低电平之间。该模块除了将12V电源转换成5V供电给开发板外还可以驱动和控制两路电机，当使能端ENA、ENB均为高电平时，通过组合不同的IN1、IN2状态控制直流减速电机的不同运动状态。在对直流电机进行脉冲宽度调制以用来调节电机速度之前，需要先确定IN1和IN2口与直流电机的连接，确定电机的转动方向。在确定直流电机的转动方向后，再通过程序确定单片机的引脚与左右电机的对应关系，当需要调节直流减速电机速度的时候再输出PWM脉冲进行调速。当IN1和IN2接口均为0状态或均为1状态时，两个输出接口所控制的对应直流电机制动。三、蓝牙环境数据检测小车软件设计软件部分采用模块化设计，主要分为主程序、数据采集程序、蓝牙通信程序、小车运动控制程序，程序设计流程图如图7所示，当某一功能的程序设计好就导入至Arduino开发板，导入后看功能是否正常实现，若能正常实现就再设计下一功能程序。若功能不能正常实现，则重新调试该部分程序，当四部分功能程序均完成后，再对四部分功能的程序进行组合拼接，不断导入程序并调试，当所有功能均实现后，则程序设计完成。手机与检测小车通过蓝牙模块进行通信，发送不同指令实现对小车的控制，实现手机对小车的前进、后退及方向控制，并将检测得到的环境数据通过蓝牙模块发送回手机蓝牙串口助手APP，当环境数据超过阈值时进行报警。总结本设计完成了用于环境数据采集蓝牙控制小车的系统设计，通过手机蓝牙与数据采集小车通信，无线遥控小车的运动状态，蓝牙控制范围在10m内，并将各传感器采集的数据通过蓝牙模块传送回手机蓝牙串口助手APP，并且实现了根据烟雾浓度进行报警的功能。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于Arduino的环境数据检测蓝牙控制小车设计详情。如果您有蓝牙产品设计开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
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