智能傳感器的藍(lán)牙協(xié)議棧與SoC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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關(guān)鍵詞：藍(lán)牙 基帶 智能傳感器 SoC
引 言
??藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與數(shù)字通信的開放性規(guī)范。它以低成本、近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備建立了一種完整的通信方式和技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)是建立通用無線接口及其控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)，使移動(dòng)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間能實(shí)現(xiàn)無縫連接，由此，為不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備提供了近距離(10m~100m)范圍內(nèi)的互操作通道。
在工業(yè)控制系統(tǒng)和許多應(yīng)用領(lǐng)域，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前控制器和傳感器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化。在一般的傳感器或測(cè)試儀表中，大量使用CPU 控制下的數(shù)字化技術(shù)，因此，許多控制系統(tǒng)或傳感器系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化傳輸。如果在數(shù)字化的控制系統(tǒng)和傳感器中嵌入藍(lán)牙技術(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和控制命令的無線傳輸，這對(duì)于許多應(yīng)用領(lǐng)域都是十分重要的。
本文通過對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧結(jié)構(gòu)的討論，提出一個(gè)嵌入式SoC 器件結(jié)構(gòu)。這個(gè)嵌入式SoC器件是一種具有藍(lán)牙通信功能的SoC 器件；SoC 中的CPU 對(duì)用戶開放，用戶可以使用這種結(jié)構(gòu)的SoC 器件實(shí)現(xiàn)智能傳感器或控制器單元。
1 藍(lán)牙協(xié)議棧
藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范1.0 版本作了如下規(guī)定。
① 藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(Industrial ，Scientific and Medical)免付費(fèi)、免申請(qǐng)的無線電頻段。
② 采用快速確認(rèn)和跳頻技術(shù)，以確保鏈路的穩(wěn)定。
③ 采用二進(jìn)制調(diào)頻(FM)技術(shù)的跳頻收發(fā)器，抑制干擾和防止衰落。
④ 采用前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)，抑制長(zhǎng)距離鏈路的隨機(jī)噪聲。
⑤ 數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mb/s 。
⑥ 采用時(shí)分雙工傳輸，其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的結(jié)合。
⑦ 一個(gè)跳頻頻率發(fā)送一個(gè)同步分組，每個(gè)分組占用一個(gè)時(shí)隙，也可擴(kuò)展到5個(gè)時(shí)隙。
⑧ 支持一個(gè)異步數(shù)據(jù)通道，或3個(gè)并發(fā)的同步語音通道，
或一個(gè)同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步語音的通道。每一個(gè)語音通道支持64Kbps 的同步話音。異步通道支持最大速率為721Kbps 、反向應(yīng)答速率為57.6Kbps 的非對(duì)稱連接，或者是432.6bps 的對(duì)稱連接。
目前，工作在2.4GHz 頻段上的無線局域網(wǎng)技術(shù)中，除了藍(lán)牙技術(shù)外，還有IEEE802.11、HomeRF 和紅外技術(shù)。總的來說，IEEE802.11 比較適合于辦公室無線網(wǎng)絡(luò)，HomeRF 適用于家庭中的移動(dòng)數(shù)據(jù)、語音設(shè)備等與主機(jī)之間的通信，而藍(lán)牙技術(shù)則可以應(yīng)用于任何允許無線方式替代線纜的場(chǎng)合。
在實(shí)際應(yīng)用中，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用一般采用嵌入式技術(shù)。在應(yīng)用系統(tǒng)中嵌入藍(lán)牙協(xié)議棧，可為系統(tǒng)提供一個(gè)透明的無線網(wǎng)絡(luò)通信層。
藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)只有符合藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的要求，才能實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的無縫對(duì)接。藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范(specification)包括協(xié)議(protocol)和應(yīng)用規(guī)范(profile)兩個(gè)部分。完整的藍(lán)牙協(xié)議棧如圖1 所示。
協(xié)議規(guī)范中定義了各功能元素的工作方式，提供了藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)中功能元素間的橫向體系結(jié)構(gòu)。應(yīng)用規(guī)范則介紹了實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用模型，描述了各層協(xié)議間的協(xié)同機(jī)制，從而提供了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的縱向體系結(jié)構(gòu)。
藍(lán)牙協(xié)議包括核心協(xié)議層、替代電纜協(xié)議層、電話控制協(xié)議層和選用協(xié)議層。
① 核心協(xié)議。核心協(xié)議包括基帶協(xié)議、鏈路管理協(xié)議(LMP)、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)。
② 替代電纜協(xié)議。替代電纜協(xié)議包括串行電路仿真協(xié)議(RFCOMM)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。
③ 電話替代協(xié)議。本協(xié)議包括二元電話控制規(guī)范(TCS Binary)與AT-命令(AT-command)。用于提供音頻通信的處理規(guī)范和相應(yīng)的控制命令。
④ 選用協(xié)議。選用協(xié)議與用戶的應(yīng)用有關(guān)，包括點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議(PPP)、用戶數(shù)據(jù)報(bào)/傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(UDP 和TCP/IP)、目標(biāo)交換協(xié)議(OBEX)、無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)、無線應(yīng)用環(huán)境(WAE)、vCard 、vCal 、紅外移動(dòng)通信(IrMC)。選用協(xié)議層的具體內(nèi)容由應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需要選擇。
除了以上協(xié)議層外，藍(lán)牙協(xié)議棧中還應(yīng)包括二個(gè)接口：一個(gè)是主機(jī)控制接口(HCI)，用來為基帶控制器、鏈路控制器以及訪問硬件狀態(tài)和控制寄存器等提供了命令接口；另一個(gè)是與基帶處理部分直接相連的音頻接口，用以傳遞音頻數(shù)據(jù)。
在藍(lán)牙協(xié)議棧中，HCI 以上部分通常用軟件實(shí)現(xiàn)，包括邏輯鏈路控制和適配協(xié)議L2CAP、串行仿真RFCOMM 、鏈路管理協(xié)議(LMP )、電話替代協(xié)議和選用協(xié)議；而HCI以下部分則用硬件實(shí)現(xiàn)，包括基帶協(xié)議和鏈路管理協(xié)議(LMP)，這部分也叫作藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中的底層硬件模塊。
2 藍(lán)牙核心協(xié)議棧硬件電路結(jié)構(gòu)
底層模塊是藍(lán)牙技術(shù)的核心模塊，主要由射頻(RF)單元電路、基帶層(base band)電路和鏈路管理層(LMP，Link Manger Protocol)電路組成。
(1)射頻(RF)單元
RF單元電路為藍(lán)牙技術(shù)提供了通信中的物理層，也叫作藍(lán)牙收發(fā)器。通過2.4GHz 的微波，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸。藍(lán)牙協(xié)議提供了有關(guān)藍(lán)牙收發(fā)器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
(2)基帶層電路
基帶層提供了基帶數(shù)字信號(hào)處理硬件，其功能是提供鏈路控制，因此也叫作基帶及鏈路控制層電路。通過基帶層電路，可以建立藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)中的物理鏈路，從而形成微微網(wǎng)(piconet)?；鶐又杏袃煞N物理鏈路，一種是面向連接的同步鏈路(SCO)，另一種是異步無連接鏈路(ACL)。此外，基帶層還可為語音和數(shù)據(jù)分組提供不同水平的前向糾錯(cuò)(FEC)或循環(huán)冗余度校驗(yàn)(CRC)處理，并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。同時(shí)，基帶層電路還為不同類型的數(shù)據(jù)(包括傳輸信息數(shù)據(jù)、鏈路管理和控制信息)提供特定的信道。
(3)鏈路管理層(LMP)電路
鏈路管理層電路也叫作鏈路管理器電路，功能是提供鏈路管理通信協(xié)議。鏈路管理協(xié)議用來對(duì)鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制，并負(fù)責(zé)建立和撤銷各藍(lán)牙設(shè)備間的連接、功率控制以及認(rèn)證和加密，同時(shí)還控制藍(lán)牙設(shè)備的工作狀態(tài)(保持hold 、休眠park 、呼吸sniff 和活動(dòng)active )。鏈路管理層的主要功能由軟件完成，鏈路管理器電路提供運(yùn)行于藍(lán)牙設(shè)備的處理器中的軟件。鏈路管理器之間的通信協(xié)議稱為鏈路管理協(xié)議(LMP)。
藍(lán)牙技術(shù)整體框架以HCI(Host Controller Interface)為界，區(qū)分為硬件模塊以及上層軟件協(xié)議兩部分。
藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，選擇了USB、UART 或是RS232 作為硬件模塊與主機(jī)間的接口。當(dāng)藍(lán)牙模塊以USB、UART或RS232中的任何一個(gè)接口與主機(jī)連接時(shí)，HCI 接口上層的通信協(xié)議由主機(jī)負(fù)責(zé)處理，而HCI 接口下層的通信協(xié)議則由模塊內(nèi)的基帶層芯片與RF 芯片負(fù)責(zé)。
根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙系統(tǒng)的基本組成包括天線、收發(fā)器、基帶控制器。由此可知，在天線、RF收法器和基帶控制器的支持下，藍(lán)牙系統(tǒng)的組成可以十分靈活，即可實(shí)現(xiàn)多種不同的實(shí)現(xiàn)方案。
嵌入式藍(lán)牙系統(tǒng)是將RF和基帶部分集成在一塊芯片上，單芯片藍(lán)牙硬件模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。在嵌入式藍(lán)牙器件中，硬件結(jié)構(gòu)可分為鏈路管理器、鏈路控制器與RF模塊3部分，負(fù)責(zé)處理LMP層、基帶層與RF層的協(xié)議。鏈路管理器內(nèi)包含處理器(CPU)、內(nèi)存等組件。鏈路管理器與基帶層芯片合稱為鏈路控制器。RF模塊內(nèi)含RF射頻發(fā)射組件，與主機(jī)相連接的接口位于鏈路控制器上。
在嵌入式方案中，藍(lán)牙協(xié)議的上層軟件協(xié)議也全部固化在芯片中，芯片通過USB或UART接口與應(yīng)用系統(tǒng)相連接。由于片內(nèi)嵌入了CPU，所以，嵌入式藍(lán)牙系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)智能終端，適合于任何具有CPU器件的系統(tǒng)。例如，智能傳感器中，只要增加一個(gè)單芯片藍(lán)牙器件，就可以組成一個(gè)以藍(lán)牙為通信方式的傳感器。
由圖2可知，它由微處理器(CPU)、無線收發(fā)器(RF)、基帶控制器(BB)、閃存(Flash程序存儲(chǔ)器)、通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)、通用串行接口USB(Universal Serial Bus)及藍(lán)牙測(cè)試模塊組成。其中藍(lán)牙基帶控制器是藍(lán)牙硬件模塊的關(guān)鍵模塊。其主要功能是在微處理器控制下，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙基帶部分的所有實(shí)時(shí)處理功能，包括負(fù)責(zé)對(duì)接收的bit流進(jìn)行符號(hào)定時(shí)提取和恢復(fù)；分組頭及凈荷的循環(huán)冗余度校驗(yàn)(CRC)，分組頭及凈荷的前向糾錯(cuò)碼FEC處理，加密和解密處理等，且能提供從基帶控制器到其它芯片的接口等。CPU一般采用RISC結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器，如ARM7TDMI微處理器，才能滿足對(duì)藍(lán)牙核心協(xié)議的高速處理和大量數(shù)據(jù)bit流的處理。Flash存儲(chǔ)器用于存放基帶和鏈路管理層中的所有協(xié)議軟件。SRAM作為CPU 的運(yùn)行空間，在工作時(shí)把Flash中的軟件調(diào)入SRAM中處理。射頻收發(fā)器負(fù)責(zé)接收或發(fā)送高頻的通信信號(hào)。UART和USB接口提供到HCI的主機(jī)控制器接口傳輸層的物理連接，是上層協(xié)議與藍(lán)牙硬件模塊進(jìn)行通信的通道。藍(lán)牙測(cè)試模塊主要提供無線層和基帶層的認(rèn)證和一致性規(guī)范，同時(shí)還管理產(chǎn)品的生產(chǎn)和售后的測(cè)試，為可選模塊。
3 嵌入藍(lán)牙協(xié)議棧的SoC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)上述藍(lán)牙協(xié)議棧硬件結(jié)構(gòu)可以看出，如果使用SoC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)藍(lán)牙協(xié)議棧，則可以實(shí)現(xiàn)嵌入藍(lán)牙通信模塊，同時(shí)向用戶開放內(nèi)部CPU的目的。
在設(shè)計(jì)嵌入藍(lán)牙協(xié)議的SoC 結(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮如下問題。
① 數(shù)據(jù)處理能力與速度。數(shù)據(jù)處理能力主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)是數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器的規(guī)模，另一個(gè)是對(duì)數(shù)據(jù)處理算法支持的程度。數(shù)據(jù)處理速度是一個(gè)重要的問題。數(shù)據(jù)處理速度不僅與系統(tǒng)時(shí)鐘頻率有關(guān)，還與CPU 和內(nèi)部總線的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。
② 通信操作與系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)系。在嵌入了藍(lán)牙通信棧的SoC 中，通信是系統(tǒng)的一個(gè)功能，SoC 還需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的其它功能。由于CPU 串行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)需要同時(shí)啟用通信功能和其它重要功能時(shí)(例如實(shí)施系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集操作等)，就需要使用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行協(xié)調(diào)。實(shí)際上這也就是嵌入式藍(lán)牙SoC 器件的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性問題。
③ 器件的功率損耗。功率損耗是SoC 設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。除了采用相應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)最低功率損耗問題外，還必須通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低系統(tǒng)的功率損耗。對(duì)于對(duì)功率損耗有特殊要求的系統(tǒng)，低功耗設(shè)計(jì)更是必不可少的內(nèi)容。
由上述三個(gè)要求可知，在嵌入式藍(lán)牙SoC中，如果數(shù)據(jù)處理量比較大，則需要考慮數(shù)據(jù)處理的速度問題。用戶系統(tǒng)CPU屬于串行工作方式，因此，在大數(shù)據(jù)量的通信過程中，如何完成系統(tǒng)的其它功能，是SoC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。例如，使用藍(lán)牙技術(shù)傳輸圖像時(shí)，其中的通信系統(tǒng)必須保持連續(xù)工作狀態(tài)，同時(shí)，還需要SoC中設(shè)計(jì)大量的Flash存儲(chǔ)器。由于傳輸圖像必須進(jìn)行壓縮和解壓縮，所以，在保持通信連續(xù)和圖像的壓縮/解壓縮這兩種不同的操作中，就必須進(jìn)行充分協(xié)調(diào)，采用硬件并行處理的技術(shù)。這種情況下，CPU就僅僅是一個(gè)操作控制器件，用來啟動(dòng)或終止某個(gè)操作。由此可知，應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同類型的應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)相應(yīng)的SoC 結(jié)構(gòu)。
對(duì)于智能傳感器，其基本功能如下。
① 信號(hào)轉(zhuǎn)換。這一部分電路的作用是把相應(yīng)的物理量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行放大和濾波處理。處理的結(jié)果作為數(shù)據(jù)采集電路的輸入信號(hào)。
② 數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集電路的功能是把信號(hào)轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(數(shù)據(jù)序列)，然后把數(shù)字信號(hào)輸出給CPU，以便進(jìn)行相應(yīng)的處理。
③ 數(shù)據(jù)處理。智能傳感器中的數(shù)據(jù)處理功能一般并不統(tǒng)一。一般情況下，需要數(shù)字濾波即可。有些智能傳感器還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行其它處理，例如信號(hào)幅度的判別、信號(hào)特征的提取、顯示處理等。總之，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)處理的要求不盡相同。
④ 數(shù)據(jù)傳輸。在控制系統(tǒng)中，智能傳感器采集并整理好的數(shù)據(jù)，需要傳輸給系統(tǒng)的核心控制器或其它控制單元。由于控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸一般需要經(jīng)過一段空間距離，因此，需要使用專門的電路和方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。例如，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理后，利用電流環(huán)或RS232 等方式傳輸。在現(xiàn)有控制系統(tǒng)中，絕大多數(shù)情況下都采用有線傳輸方式實(shí)現(xiàn)傳感器與控制系統(tǒng)的連接。
對(duì)于智能傳感器來說，傳輸數(shù)據(jù)量一般并不是很大(例如壓力、溫度等傳感器)，因此，滿足智能傳感器需要的嵌入式藍(lán)牙SoC 器件中，并不需要很大的存儲(chǔ)容量；但必須考慮藍(lán)牙協(xié)議實(shí)現(xiàn)所必需的程序存儲(chǔ)空間。從圖1 可以看出，藍(lán)牙協(xié)議棧的處理軟件會(huì)占用比較大的存儲(chǔ)器，因此，必須對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。同時(shí)，為了保證控制系統(tǒng)安全可靠，還需要考慮使用用戶協(xié)議替代藍(lán)牙技術(shù)所定義的處理協(xié)議。
由以上分析可以得出結(jié)論：
① 智能傳感器的數(shù)據(jù)傳輸量比較小，不需要進(jìn)行壓縮或編碼處理，可以設(shè)置在1K字節(jié)以下。
② 為了保證控制系統(tǒng)的安全可靠性，需要把上層處理協(xié)議變?yōu)橛脩魧訁f(xié)議，由用戶自行編寫。
為了設(shè)計(jì)滿足智能傳感器的嵌入式藍(lán)牙SoC結(jié)構(gòu)，對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，只使用藍(lán)牙協(xié)議中的核心協(xié)議和替代電纜協(xié)議。SoC 中的藍(lán)牙協(xié)議棧由軟件和硬件兩部分組成。核心協(xié)議中的基帶協(xié)議由硬件實(shí)現(xiàn)，而鏈路管理和其它部分則使用軟件實(shí)現(xiàn)。所有有關(guān)協(xié)議的軟件存放在ROM 中，用戶使用通信棧時(shí)可直接調(diào)用。需要指出的是，通信棧的設(shè)計(jì)為一個(gè)整體，因此調(diào)用時(shí)也必須整體調(diào)用。換句話說就是，把通信?？闯墒且粋€(gè)完整的子程序模塊加以調(diào)用。
根據(jù)上述結(jié)論，提出一種具有開放使用戶協(xié)議的嵌入式藍(lán)牙SoC 模塊結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。
圖3中，RF收發(fā)器、基帶控制器和藍(lán)牙協(xié)議ROM共同組成藍(lán)牙協(xié)議棧。藍(lán)牙協(xié)議棧在CPU的控制下完成通信任務(wù)。簡(jiǎn)化的嵌入式藍(lán)牙協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖4 所示。其中用戶應(yīng)用協(xié)議由用戶自行設(shè)計(jì)，以確保通信的安全性和可靠性。
另外，對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧中的LMP進(jìn)行了相應(yīng)的簡(jiǎn)化。在智能傳感器的應(yīng)用中，通信鏈路一般比較簡(jiǎn)單，因此，LMP不需要對(duì)鏈路進(jìn)行復(fù)雜的處理。本設(shè)計(jì)中，LMP的主要功能由軟件完成。當(dāng)需要使用藍(lán)牙通信發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)時(shí)，用戶程序只需調(diào)用LMP軟件模塊即可。LMP協(xié)議由兩部分組成：
① 軟件。通過CPU對(duì)鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備連接、功率控制以及認(rèn)證和加密，同時(shí)還控制藍(lán)牙設(shè)備控制器電路。
② 硬件。LMP控制器電路在LMP軟件的操作下，控制藍(lán)牙設(shè)備的工作狀態(tài)(保持hold、休眠park、呼吸sniff 和活動(dòng)active)。
圖3中的CPU通過開放總線模塊向用戶開放，用戶程序保存在用戶程序存儲(chǔ)器中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用Flash 存儲(chǔ)電路，用來保存藍(lán)牙通信中的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；同時(shí)，作為傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的使用分配由用戶決定，傳感器的設(shè)計(jì)者可通過用戶程序?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行分塊控制使用，通過用戶程序設(shè)置相應(yīng)的發(fā)送或接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度和起始地址，以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度。
圖3中開放總線模塊提供了一個(gè)向用戶開放的總線，使用戶可以充分利用CPU、存儲(chǔ)器的資源。此外，圖3中的通用通信接口和測(cè)試電路向用戶提供了局部連接和測(cè)試輸入輸出通道。
從以上模塊設(shè)計(jì)的結(jié)果可以看出，這種結(jié)構(gòu)的智能傳感器具有完整的藍(lán)牙通信功能，同時(shí)，為用戶提供了應(yīng)用處理的靈活性。例如，LMP中的認(rèn)證和加密方法與算法完全由用戶自行決定，從而提供了用戶系統(tǒng)的安全性和可靠性。另外，由于通用串行通信接口和測(cè)試電路的存在，為用戶系統(tǒng)提供了硬件測(cè)試的硬件支持。
根據(jù)圖3和上述分析，可以得到用于智能傳感器的嵌入式藍(lán)牙SoC器件的電路結(jié)構(gòu)，如圖5 所示。
通信棧模塊調(diào)用操作流程如圖6 所示。
結(jié) 語
把藍(lán)牙協(xié)議棧嵌入到智能傳感器中，將為控制系統(tǒng)提供十分靈活的組成方式；同時(shí)，通過采用相應(yīng)的安全措施，可以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
本文通過對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧和智能傳感器工作特征的分析，設(shè)計(jì)了智能傳感器中嵌入藍(lán)牙協(xié)議棧的SoC結(jié)構(gòu)。為了滿足智能傳感器的應(yīng)用，嵌入式藍(lán)牙SoC中，CPU、存儲(chǔ)器以及相應(yīng)的總線和外部電路應(yīng)向用戶開放。對(duì)于用戶而言，只要設(shè)計(jì)相應(yīng)的傳感器前置電路，即可形成具有藍(lán)牙通信功能的智能傳感器。由于藍(lán)牙通信協(xié)議的操作功能已經(jīng)保存在ROM中，所以用戶只需要調(diào)用相應(yīng)的軟件程序即可完成藍(lán)牙通信。同時(shí)，這種SoC中的藍(lán)牙協(xié)議棧中有關(guān)認(rèn)證和加密的部分向用戶開放，具體的認(rèn)證、加密方法和算法可由用戶自行定義。
此外，本文對(duì)智能傳感器嵌入式藍(lán)牙SoC 中藍(lán)牙協(xié)議棧進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。
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