ROK 101 007/1型藍牙模塊的特性及其應用

1 引言
藍牙是一種正在發(fā)展中的短距離無(wú)線(xiàn)時(shí)分多址通信技術(shù)或個(gè)域網(wǎng)技術(shù)，是直接面向個(gè)人和商務(wù)的無(wú)線(xiàn)連接應用技術(shù)。藍牙集成電路的主要優(yōu)點(diǎn)是可以隨時(shí)隨地用無(wú)線(xiàn)接口代替有線(xiàn)電纜連接；具有很強的移植性，可應用于多種通信場(chǎng)合；功耗低，對人體危害??；成本低廉，實(shí)現容易，便于推廣。藍牙模塊工作在2.4 GHz的ISM頻段，采用跳頻/時(shí)分復用技術(shù)，傳輸速率高達1 Mbit/s，能實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)通信，以無(wú)線(xiàn)方式將區域內各個(gè)數據或語(yǔ)音設備連接組成微微網(wǎng)，嵌有藍牙模塊的電子設備之間可以方便快捷的通信。目前，藍牙產(chǎn)品在通信、電子和網(wǎng)絡(luò )等領(lǐng)域得到了廣泛應用。

2 ROK 101 007/1型藍牙模塊
2.1 硬件結構
藍牙模塊是實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信的硬件基礎。ROK101 007/1是可以在各種電子設備中實(shí)現藍牙功能的短距離通信模塊，得到了廣泛的應用。其主要特點(diǎn)是支持USB、UART和ⅡC；具有聲音和數據傳輸功能；符合藍牙1.1版本并通過(guò)了FCC/ETST認證。其硬件結構框圖如圖1所示，主要包括基帶控制器、閃速存儲器和射頻模塊。

2.1.1 基帶控制器
基帶控制器實(shí)現藍牙基帶部分的功能，主要作用是完成對基帶及鏈路的管理，包括對同步(SCO)和異步(ACL)連接方式的支持、差錯控制、物理層的認證和加密、鏈路管理等。此外，基帶控制器還提供USB，UART/PCM接口，實(shí)現與主機控制接口(HCI)傳輸層的物理連接。
2.1.2 閃速存儲器
閃速存儲器的功能是存放基帶、鏈路管理層和主機控制接口軟件，以及一些API程序，用于對電路進(jìn)行配置。使用時(shí)，基帶控制器首先把存放在閃速存儲器中的應用軟件調到RAM中。在ROK 101007/1模塊中，RAM是基帶控制器的運行空聞。
2.1.3 射頻模塊
射頻模塊的主要用來(lái)實(shí)現藍牙設備間的無(wú)線(xiàn)連接，具體功能是完成頻率的合成；完成基帶模塊的數據比特信號到無(wú)線(xiàn)電信號的轉換過(guò)濾，并將無(wú)線(xiàn)電信號以一定的功率和跳頻頻率發(fā)送出去。ROK101 007/1的射頻部分由PBA313 01/2型藍牙射頻電路實(shí)現，其工作頻段為2.4 GHz~2.5 GHz，最大傳輸速率為1 Mbit/s；PBA313 01/2的內部電路包括鎖相環(huán)路(由環(huán)路濾波器、壓控振蕩器、晶體振蕩器和射頻專(zhuān)用集成電路組成)、接收/發(fā)送及其開(kāi)關(guān)轉換電路、天線(xiàn)濾波器等。
2.2 HCI及其規范
ROK 101 007/1符合藍牙技術(shù)規范。主機控制接口(HCI)在藍牙技術(shù)規范中有嚴格的定義，HCI標準主要是定義主機控制藍牙模塊的各個(gè)指令意義，其功能部件的第一部分是傳輸固件，位于藍牙模塊中(如ROK 101 007/1的閃存內)，其主要功能是控制藍牙模塊內的硬件(主機控制器)；第二部分是主機驅動(dòng)程序，位于主機內：第三部分是實(shí)際傳輸總線(xiàn)。藍牙模塊廣泛應用在工控、智能儀器儀表等領(lǐng)域，最典型的應用背景是與單片機串口通信，傳輸總線(xiàn)可能是USB，PC卡或RS232接口，它們的主要功能是為主機提供向主控制器發(fā)送HCI指令、HCI數據以及從主控制器接收HCI指令和數據的能力。
在USB，PC卡或RS232接口傳輸總線(xiàn)中，后2種較為簡(jiǎn)單。以實(shí)際的物理傳輸選用的RS232為例，主機通過(guò)RS232接口與藍牙模塊(如ROK 101 007/1)相連接，通過(guò)RS232可以傳輸4種HCl分組，包括HCI命令分組、HCI事件分組、HCI ACL數據分組和HCI SCO數據分組。主機上的RS232驅動(dòng)程序向主機控制器發(fā)出指令，即指令經(jīng)過(guò)RS232物理接口傳遞到藍牙模塊上，藍牙模塊內的固件將信號傳遞到數據鏈路層，由數據鏈路層控制基帶層的操作。同樣，主控制器收到指令并準備執行時(shí)，將向主機返回指令狀態(tài)事件。l條最基本的HCI指令一般應包括藍牙模塊復位、初始化、查詢(xún)、建立鏈接、傳送SCO/ACL數據等。

3 在醫院病房監護系統中的應用
基于藍牙技術(shù)的醫院病房監護系統由主控臺、各病房控制器和病床終端設備組成，其結構示意圖如圖2所示。主控臺與各病房控制器之間、各病房控制器與各病房?jì)鹊牟〈步K端設備之間，以及各病房控制器之間能進(jìn)行交互式無(wú)線(xiàn)通信，形成分布式無(wú)線(xiàn)交互式通信網(wǎng)絡(luò )。其中，病床終端設備收集與處理病人信息，并將所獲得的信息傳送給病房控制器，也可接收病房控制器所傳送的信息，在病房微微網(wǎng)中一般作為從設備，可靈活移動(dòng)，根據病人需要放置在病床周?chē)?；病房控制器對病床終端設備進(jìn)行管理，并在主控臺和病床終端設備之間進(jìn)行中繼通信，交換數據信息，在網(wǎng)絡(luò )中，病房控制器的編號是惟一的，一般作為各病房微微網(wǎng)的主設備，根據通信效果和實(shí)際需要，可安裝在走廊或病房?jì)?；主控臺位于護士站，與各病房控制器構成微微網(wǎng)，作為微微網(wǎng)的主設備，對病房控制器和病床終端設備進(jìn)行管理，與病房控制器通信并進(jìn)行信息交換。在該系統中，各種設備之間的無(wú)線(xiàn)通信通過(guò)ROK 101007/1實(shí)現，各種設備都必須安裝ROK 101 007/1。

3.1 病床終端設備設計
病床終端設備的主要功能是接收用戶(hù)的各類(lèi)呼叫，并通過(guò)藍牙模塊與病房控制器交換信息，其硬件結構示意圖如圖3所示，核心部件是89C51型單片機和ROK l01 007/1，二者之間通過(guò)串口寫(xiě)入HCI指令實(shí)現相互通信。其外圍電路主要有語(yǔ)音編解碼電路、顯示電路、報警電路和呼叫按鈕電路等，其中，語(yǔ)音編解碼電路是對病人話(huà)音信號編碼或對接收的話(huà)音編碼信號解碼，實(shí)現病人與主控臺護士實(shí)時(shí)對話(huà)；顯示電路顯示病人呼叫及其處理情況；報警電路實(shí)現病人報警或緊急情況呼叫，緊急呼叫具有最高優(yōu)先級；呼叫按鈕電路供病人進(jìn)行一般呼叫。

3.2 病房控制器設計
病房控制器的主要功能是在主控臺與病床終端設備通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式轉發(fā)信息，具有發(fā)射和接收功能?；窘M成部件是89C51型單片機和ROK 101007/1，其結構示意圖如圖4所示。

3.3 主控臺設計
主控臺的主功能是與各病房控制器通信，并完成對接收和輸入的各種數據的處理和可視化顯示。主要部件包括計算機和ROK 101 007/1等，其結構示意圖如圖5所示，計算機和藍牙模塊通過(guò)RS232型串行口連接，需要RS232進(jìn)行電平轉換。

4 結束語(yǔ)
ROK 101 007/1型藍牙模塊可應用在包括筆記本電腦等在內的各類(lèi)電子設備中，在實(shí)際應用中具有極大的靈活性，用戶(hù)可以通過(guò)對主機控制接口(HCI)以上的協(xié)議包括邏輯鏈路控制適配協(xié)議和串口協(xié)議等編程來(lái)完成自己的開(kāi)發(fā)。ROK 101 007/1克服了早期無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品中的許多技術(shù)瓶頸，給用戶(hù)應用帶來(lái)方便，一般情況下用戶(hù)只需完成應用軟件的設計開(kāi)發(fā)即可。因為ROK 101 007/1具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，所以已在許多電子設備中得到了普遍應用。