一種藍牙打印機的實(shí)現方案
作者：上海大學(xué)通信學(xué)院
時(shí)間：2002-12-05
來(lái)源：電子設計應用
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作為一種短距離無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，藍牙技術(shù)以其低成本、低功耗、高速率、方便靈活等特點(diǎn)在眾多無(wú)線(xiàn)解決方案中脫穎而出。藍牙10m的工作距離可以很好的滿(mǎn)足大多數數字設備的應用場(chǎng)合，如辦公室或家庭。打印機是常用的一個(gè)設備，擺脫打印機連線(xiàn)所帶來(lái)的不便，實(shí)現無(wú)線(xiàn)打印，可以減少桌面上令人不快的電纜，并且可以將打印機遠離主機任意搬動(dòng)，擺放在房間中適合的位置。本文介紹一種用藍牙技術(shù)來(lái)實(shí)現主機與打印機的無(wú)線(xiàn)連接，實(shí)現遙控打印的方法。
藍牙打印機的設計方案
設計的總體思路如圖1所示：
在主機端用一單片機來(lái)仿真打印機進(jìn)行工作，截取從主機并口傳出的數據及控制信號，并通過(guò)藍牙無(wú)線(xiàn)連接傳送到打印機端。在打印機側的單片機則根據所收到的藍牙數據來(lái)仿真主機對打印機進(jìn)行控制操作，從而實(shí)現打印機與主機的藍牙無(wú)線(xiàn)連接。主機端的藍牙作為主設備進(jìn)行查詢(xún)和發(fā)起連接，打印機端的藍牙則作為從設備等待連接的建立。單片機采用89C2051，藍牙芯片采用愛(ài)立信公司生產(chǎn)的支持點(diǎn)對點(diǎn)連接的ROK101-008。該模塊內包括了無(wú)線(xiàn)部分、基帶控制器、閃存、電源控制模塊和內部時(shí)鐘這五個(gè)主要部分，提供UART、PCM、I2C標準接口并內置晶振，其硬件框圖如圖2所示：
該方案適用于具有Centronic并行接口的通用打印機。用戶(hù)無(wú)須更改打印機的驅動(dòng)程序，只需將含有單片機和藍牙的兩塊板子分別連接到主機端和打印機上，就可以進(jìn)行無(wú)線(xiàn)打印了。整個(gè)過(guò)程對于原打印機驅動(dòng)程序是透明的，這樣就為打印機用戶(hù)提供了很大的方便。
單片機對藍牙模塊的控制
藍牙規范定義了主機控制接口(HCI)，它為基帶控制器、硬件控制器、硬件狀態(tài)和控制寄存器等提供了標準的命令接口。主機通過(guò)HCI傳輸層將控制命令和數據發(fā)送給藍牙模塊，而藍牙模塊又通過(guò)HCI傳輸層將其狀態(tài)信息及數據發(fā)還給主機。HCI傳輸層的主要目的是實(shí)現透明性。傳輸層不需要對主控制器驅動(dòng)程序傳送給主控制器的數據可見(jiàn)，這就使接口(HCI)或主控制器能在不影響傳輸層的基礎上升級。
如圖3所示，在HCI傳輸層中至少傳送4種不同類(lèi)型的包——HCI命令、HCI事件、ACL數據和SCL數據。每個(gè)HCI包都以HCI指示頭開(kāi)始，不同的指示頭代表著(zhù)不同類(lèi)型的HCI包：
0x01 HCI指令分組
0x02 HCI ACL數據分組
0x03 HCI SCO數據分組
0x04 HCI事件分組
傳輸層主要有下列3種：HCI USB ; HCI PCM; HCI UART。我們用單片機通過(guò)HCI-UART傳輸子層對藍牙模塊進(jìn)行控制。連接的原理圖如圖4所示：
一般來(lái)說(shuō)，將單片機與藍牙芯片在短距離內直接相連，便已可保證數據的可靠傳輸，也無(wú)須接CTS和RTS信號進(jìn)行流量控制。單片機與藍牙間的UART通信采用8位數據位，1位終止位，無(wú)奇偶校驗，使用無(wú)類(lèi)型小Endian格式，即最低位最先發(fā)送。UART通信格式及波特率均可通過(guò)單片機向藍牙發(fā)送HCI指令來(lái)進(jìn)行調整。ROK-101-008芯片最高可支持460.8Kbps的UART速率。發(fā)送給藍牙模塊的第一條HCI指令應該是軟件復位(Soft Reset)命令，當藍牙執行完一條指令后，將返回一個(gè)帶有狀態(tài)參數信息的命令完成事件(Command_Complete_Event)，以告知主機(單片機)命令執行的情況。
當完成軟件復位后，要使得藍牙模塊做為從設備等待來(lái)自其他藍牙設備的查詢(xún)和連接發(fā)起，我們還需設置一些計時(shí)器的值，進(jìn)行一系列的參數設定。即使是作為主設備的主機端藍牙，在進(jìn)行查詢(xún)和建立連接之前也需要做上述的參數設定工作。這些需要設置的參數主要有下列幾個(gè)：
* Set Event Filter(設置事件過(guò)濾器)
* Write Scan Enable(設置掃描參數，如是否可以進(jìn)行查詢(xún)和尋呼)
* Write Authentication Enable(設置是否需要進(jìn)行驗證)
* Write Page Timeout(設置尋呼超時(shí)，一般該值可以設為7s)
打印機端的藍牙模塊在設置完上述各參數后便已經(jīng)做好了從設備的準備，等待連接的建立。而在主機端的藍牙模塊還需進(jìn)行查詢(xún)(Inquiry)過(guò)程以取得遠端設備的藍牙地址，并根據查詢(xún)得到的藍牙地址來(lái)發(fā)起連接。一旦藍牙連接被建立之后，便可以進(jìn)行數據的收發(fā)，以實(shí)現藍牙無(wú)線(xiàn)打印。
單片機與主機以及打印機
的連接
單片機和主機以及打印機的接口電路十分簡(jiǎn)單，以與打印機連接為例，電路如圖5所示：
將89C2051的P1口直接與打印機的數據口相連，用P3.7來(lái)采樣打印機的BUSY信號。由于主機與打印機的連線(xiàn)一般較長(cháng)，打印機一側一般均有匹配電阻，因此作為STROBE信號輸出的P3.3不能與打印機直接相連，這里我們用一與非門(mén)來(lái)增加驅動(dòng)能力以實(shí)現控制。當單片機接收到主機通過(guò)藍牙發(fā)送過(guò)來(lái)的數據后，在打印機側模擬主機對打印機進(jìn)行控制操作。首先將要發(fā)送給打印機的數據從P1口輸出，隨后從P3.3經(jīng)過(guò)門(mén)電路反向產(chǎn)生一個(gè)負脈沖，作為選通信號發(fā)送給打印機，偵聽(tīng)P3.7上的BUSY信號，當該信號電平為低時(shí)，則表示本次數據已被打印機接收，可以發(fā)送下一個(gè)數據。
結語(yǔ)
以上方案并不涉及打印機的具體型號，也無(wú)須改變用戶(hù)打印機的驅動(dòng)程序，因而適用于大多數的通用打印機。這種用單片機通過(guò)UART傳輸層對藍牙模塊進(jìn)行控制的方法，不僅僅適用于藍牙打印機的研制，還適應于各類(lèi)嵌入式的藍牙系統?！?/P>
參考文獻：
1. Specifications of the Bluetooth System Version 1.1,http://www.bluetooth.com.
2. Ericsson ROK 101 008 Data Sheet,http://www.ericsson.com.
3. 金純等著(zhù)，《藍牙技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2001.
4. 李華等著(zhù)，《MCS-51系列單片機實(shí)用接口技術(shù)》，北京航空航天大學(xué)出版社，1993.
圖1 藍牙打印機設計的總體思路
圖2 Ericsson ROK 101 008 硬件框圖
圖3 藍牙HCI傳輸層示意圖
圖4 單片機與藍牙連接原理圖
圖5 單片機與打印機連接原理圖
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