BlueCore2型模塊及其HCI傳輸驅動(dòng)的實(shí)現

藍牙技術(shù)是一種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。遵循開(kāi)放系統互聯(lián)參考模型(osi／rm)，采用分層的協(xié)議棧。主機控制接口(hci)位于藍牙協(xié)議棧的l2cap(邏輯鏈路控制與適配協(xié)議)層和lmp(鏈路管理協(xié)議)層之間，是藍牙協(xié)議棧中軟件與硬件的接口。它為上層軟件調用下層(基帶和鏈路管理層)狀態(tài)寄存器和控制寄存器等硬件提供了統一的指令接口。藍牙設備高層軟件和底層硬件模塊接口之間的消息和數據傳遞必須通過(guò)藍牙主機控制器接口的解釋才能進(jìn)行。hci以上的協(xié)議軟件實(shí)體運行在主機上，而hci以下的功能由藍牙模塊來(lái)完成，二者之間通過(guò)傳輸層進(jìn)行交互傳輸數據。

2 bluecore2-external的特點(diǎn)及結構

bluecore2-external[1]是英國csr公司推出的基于藍牙技術(shù)的收發(fā)電路。工作在2.4ghz的ism(工業(yè)、科學(xué)、醫學(xué))頻段，主要應用于pc、無(wú)線(xiàn)手機、pda、鼠標、鍵盤(pán)、數碼相機等。其主要特點(diǎn)如下：

工作電壓為1.8v；

完全和別的藍牙器件匹配；

采用0.18μm cmos工藝；

支持8mb的外圍flash；

外圍元器件較少。

該電路集成了藍牙協(xié)議棧的射頻和基帶部分，具有spi、uart、usb、pio、pcm接口。其中，spi、uart、usb接口主要用來(lái)傳輸數據；pio接口為可編程接口；pcm接口用來(lái)傳輸語(yǔ)音。在bluecore2-external中uart接口的最大傳輸速率為1.5mb／s，能夠達到藍牙標準中規定的723.2kb／s的數據傳輸速率。其內部結構如圖1所示。

3 硬件電路設計

系統的硬件組成如圖2所示。串口收發(fā)器采用常用的max232acpe，完成bluecore2與9針串口之間的電平轉換。串口和主機相連，主機可以是pc、arm或單片機。這里為pc上的串口。藍牙模塊為主機控制器。這樣，藍牙主機可以和藍牙主機控制器之間實(shí)現通信。

4 hci接口分析

hci通過(guò)分組的方式傳輸數據(data)、命令(command)和事件(event)[2]，所有主機和主機控制器之間的通信都以分組的形式進(jìn)行。在hci分組中。數據分組是雙向的，命令分組只能從主機發(fā)往主機控制器，事件分組只能從主機控制器發(fā)向主機。主機發(fā)出的大多數命令分組都會(huì )由主機控制器產(chǎn)生相應的事件分組作為響應。

藍牙標準定義了3種類(lèi)型的hci傳輸層[3]：usb、rs232及uart。筆者提出了存在于hci和uart之間的層-hci傳輸驅動(dòng)層，它的上層為hci層，下層為uart驅動(dòng)層，實(shí)現hci和uart
之間的數據傳輸。

藍牙hci接口、藍牙主機及藍牙主機控制器之間的協(xié)議棧層次[3]如圖3所示。藍牙主機控制器即bluecore2模塊集成了藍牙協(xié)議棧的射頻、基帶和鏈路管理部分。藍牙模塊通過(guò)uart硬件連接到藍牙主機。在藍牙主機中運行藍牙uart驅動(dòng)程序、hci傳輸驅動(dòng)程序、hci的api函數及上層協(xié)議棧。

5 程序設計與實(shí)現[4]

在發(fā)送數據階段，hci傳輸驅動(dòng)層負責把由上層傳輸過(guò)來(lái)的hci數據包傳給uart驅動(dòng)層，然后通過(guò)uart驅動(dòng)層把數據傳輸到藍牙主機控制器。在接收數據時(shí)，hci傳輸驅動(dòng)層的作用正好相反。

在驅動(dòng)程序的設計中，把傳輸狀態(tài)分為空閑態(tài)、傳輸類(lèi)型態(tài)、傳輸頭態(tài)和傳輸數據態(tài)。hci數據發(fā)送時(shí)根據傳輸狀態(tài)來(lái)判斷在哪一狀態(tài)。發(fā)送的數據包由類(lèi)型字段、頭字段和數據構成。在發(fā)送數據階段，數據傳輸的類(lèi)型字段標志傳輸的是命令、acl數據還是sco數據，然后根據發(fā)送的類(lèi)型來(lái)確定發(fā)送頭字段的長(cháng)度，最后再發(fā)送數據。在接收數據階段，數據傳輸的類(lèi)型字段標志傳輸的是事件、acl數據還是sco數據。不同的是在接收數據階段需要緩沖來(lái)接收數據。hci傳輸驅動(dòng)程序的數據結構如下所示：

在發(fā)送流程中，先對發(fā)送的狀態(tài)、看門(mén)狗、uart等初始化。使其處在待發(fā)送數據狀態(tài)。具體的發(fā)送流程如圖4所示。

接收流程和發(fā)送流程類(lèi)似，所不同的是需要緩沖來(lái)接收，在此不再贅述。

本文主要解決了存在于藍牙uart和hci層之間的hci傳輸驅動(dòng)問(wèn)題，給出了硬件設計方案、協(xié)議?？蚣軋D和程序流程，實(shí)現了藍牙模塊和藍牙主機之間的數據傳輸，在無(wú)線(xiàn)傳輸中有較好的應用價(jià)值。