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1、藍牙協(xié)議棧實現(xiàn)形式

藍牙協(xié)議規(guī)范遵循開放系統(tǒng)互聯(lián) OSI（Open System Interconnection）模型.

藍牙協(xié)議棧按照封裝方式有 3 種不同的實現(xiàn)模型——寄居式、嵌入式和完全嵌入式,分別針對具有不同功能和資源的產(chǎn)品.

對于嵌入式模型,藍牙協(xié)議棧位于藍牙模塊中,應(yīng)用程序單獨運行在主機上,通過適配協(xié)議與藍牙模塊通信.嵌入式模型無需主機處理藍牙上層協(xié)議,減少了主機的軟件負荷和代碼長度,降低了開發(fā)難度,對于內(nèi)存有限的設(shè)備是不錯的選擇.本設(shè)計在藍牙協(xié)議棧實現(xiàn)形式上選用了嵌入式模型,通過使用南京國春電子技術(shù)有限公司的 KC02 藍牙模塊,保證通信可靠性并減少了 CPU 的代碼量.

2、藍牙應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

在工業(yè)現(xiàn)場使用藍牙無線通信,其系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為閥門電動裝置和手持操作器兩部分.

2.1 閥門電動裝置

閥門電動裝置實現(xiàn)閥門本體的控制功能.以 LPC2292 為核心構(gòu)建整個嵌入式系統(tǒng),藍牙模塊采用工業(yè)級 KC02 模塊.

LPC2292 是 NXP 公司基于 ARM7TDMI-S 的一款高性能工業(yè)級微處理器.其處理器內(nèi)核為 32 位 RISC 體系結(jié)構(gòu),具有高密度的 16 位指令集及極低的功耗.

KC02 藍牙模塊是可進行數(shù)據(jù)交換和語音通信的藍牙通信模塊.其體積小,外形尺寸長為 17.8mm,寬為 15.2mm；工作電壓為 3.3V,擁有 UART、SPI 和 USB 串行接口,在本設(shè)計中使用處理器的 UART 與藍牙模塊相連.

2.2 手持操作器

手持操作器的功能為搜索從藍牙,并在主從藍牙建立鏈接之后,操作閥門電動裝置,并同步顯示閥門電動裝置屏幕內(nèi)容.其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以 8 位 AVR 單片機 ATmega128L 為核心,包括按鍵、液晶顯示屏、主藍牙模塊和電源處理 4 個部分.KC02 主藍牙模塊通過串口與單片機相連.手持操作器使用電池,通過電源轉(zhuǎn)換芯片 AMSI1117 穩(wěn)壓后給整個嵌入式系統(tǒng)供電.

2.3 手持操作器軟件流程

手持操作器復(fù)位后首先進行各底層硬件的初始化操作,然后根據(jù)接收到的按鍵命令進行相應(yīng)的操作.

在硬件設(shè)計中,將單片機的 PD4 與藍牙模塊的鏈接狀態(tài)端口相連,PD7 口與藍牙模塊的 RESET 引腳相連 .

3、藍牙節(jié)點鏈接過程

處于工業(yè)現(xiàn)場工礦的閥門電動裝置通常為一個陣列,此時正確完成藍牙節(jié)點的查詢以及鏈接是建立手持操作器與閥門電動裝置通信的關(guān)鍵.該過程由手持操作器 MCU 通過適配協(xié)議操作主藍牙模塊完成.

由于在工業(yè)現(xiàn)場可能有多臺閥門同時具有藍牙無線通信功能,手持操作器與閥門電動裝置的鏈接分為物理鏈接和邏輯鏈接.其中邏輯鏈接為物理鏈接的一個子集,只有在手持操作器與閥門電動裝置之間建立了物理鏈接,并且手持操作器接收到了確認鏈接的指令后邏輯鏈接才建立.此時手持操作器進入操作閥門電動裝置并同步顯示的狀態(tài).閥門電動裝置只能被動地接收手持操作器的搜索和鏈接,其上層程序在處理鏈接狀態(tài)時給出提示用于操作者判斷藍牙網(wǎng)絡(luò)的鏈接狀態(tài).

4、系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)交換功能：手持操作器采用查詢應(yīng)答的方式采集閥門電動裝置的實時狀態(tài).每隔 100ms,手持操作器就會發(fā)出 1 次查詢指令,閥門電動裝置將當前狀態(tài)打包為 1 幀 6 字符的數(shù)據(jù)上傳給手持操作器.由于所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會包含 0xff 和 0xfe,可以將其作為 1 幀數(shù)據(jù)的起始和結(jié)束標志.

手持操作器通過同樣的數(shù)據(jù)格式去除掉起始標志和結(jié)束標志解析出一幀數(shù)據(jù),并同步顯示閥門電動裝置狀態(tài).在手持操作器和閥門電動裝置進入閥門參數(shù)的同步設(shè)置狀態(tài)時,數(shù)據(jù)幀長度不固定,按照書前顯示頁面所需的信息進行數(shù)據(jù)交換.鏈接斷開提示：當由于外界于擾或距離增加導(dǎo)致手持操作器和閥門電動裝置之間鏈接斷開時,手持操作器給出鏈接斷開提示,閥門電動裝置則跳出藍牙無線操作狀態(tài),恢復(fù)到本地操作模式.

總結(jié)

針對將藍牙無線技術(shù)引入閥門電動蝶閥裝置中的實際工程需求,瑞奇m.fan-wear.com分析了其可行性,并且實現(xiàn)了實際軟件和硬件系統(tǒng),對制造工業(yè)現(xiàn)場工礦的無線技術(shù)應(yīng)用有相當參考價值.

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