蓝芽无线通讯技术

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1、蓝芽无线通讯技术蓝芽是一种使用短距无线链接来取代计算机和电子产品之间连接线的数据通讯方式。蓝芽技术提供了一个跨产业的标准让无线网络、消费电子产品和内容发展厂商能够以此为准来发展各种新的无线应用。本文主要分成蓝芽系统架构和蓝芽应用两个部分来介绍蓝芽技术，另外还包括：蓝芽的功能特性以及同一时间使用分散控制系统处理记录、打印和监控的模型发展。笔者使用IISS来介绍蓝芽在工业自动化上的应用。工业自动化是蓝芽技术未来一个主要的应用范畴，所谓工业自动化指得是利用机器设备来取代人力进行工厂、办公室和制程的监控。在工厂内具有许多不同的设备和装置：从简单的数据撷取(

2、I/O)到智能型组件例如传感器、回馈控制器、可程控器和人机界面(HMI)的监控系统，这些装置必须彼此连结在一起构成一个系统。IISS是一个用来监控工厂内这些装置控制系统，基本上IISS是透过PC的适配卡进行通讯；其它硬件透过这个装置平行连接，而IISS透过收发器与PC连接。IISS装置可以使用开关手动接续或是使用PC由远程接续。　简介蓝芽是一项支持行动电话和计算机之间无线连结的开放标准，因此，主要应用市场是通讯装置和PC之间数据和语音的传输，例如PC和周边网络的连结，或是通讯簿以及行事历数据的同步更新等。就这方面来看，技术目的与IrDA协议一样，只

3、是蓝芽使用开放的2.4GHz无线技术，其它未来可能应用还包括家庭网络和网络家电例如智能型家电等。　为什么需要蓝芽蓝芽希望能够在传统IrDA和HomeRF的应用市场中，提供一个更方便的数据传输技术。虽然蓝芽产业发展小组(SIG)宣称蓝芽技术是为了弥补IrDA技术的不足，但是实际上由于蓝芽技术的出现，传统PC和周边之间以讯号线连接的方式在未来有可能被蓝芽所取代。虽然IrDA已经是一种广为计算机周边所使用的无线传输方式，但是受限于传输距离只有1公尺和直线传输的要求，因此实际上这项技术的应用范围非常有限。由于蓝芽采用RF技术，因此没有上述IrDA的这些限制

4、。蓝芽的连结距离长达十公尺(如果增加发送功率的话可以达到一百公尺)，连结的装置之间也不受直线传输的限制，因此不用担心障碍物对传输讯号所造成的干扰。这些优点让蓝芽可以产生一些新的应用，例如笔记型计算机或PDA可以使用手提箱中的行动电话作为调制解调器来传输数据。蓝芽采低成本的设计最终目标希望每个模块能够低于10元美金，不过蓝芽有限的传输距离和传输速度则影响这个技术应用的普及性。蓝芽只支持780kb/s的传输速度：721kb/s单向数据传输，57.6kb/s反方向；或是双向432.6kb/s的传输速度。这个传输速率虽然与HomeRF1~2Mb/s的传输速

5、度相当，但是却不适合用来传输实时影像档案和数字打印数据。蓝芽的最大好处是可以同时处理数据和语音数据传输，能够支持一个异步数据频道和三个同步语音频道，或是一个同时支持语音和数据传输的频道。采用adhoc装置连结和自动服务揭露的蓝芽技术，能够提供行动电话免持听筒的功能、传真机打印功能和自动同步更新PDA、笔记型计算机和手机通讯簿等功能(图1)，因此特别适合作为行动装置和因特网应用的解决方案。　图1蓝芽网络　整体架构整合成单芯片或是无线模块的蓝芽链接控制硬件，主要用来执行蓝芽规格书中的RF、基频和链接管理的部分。这些硬件负责处理基频协议部分的无线收发和所

6、需的数字讯号处理(DSP)，这部份的功能包括建立连结、支持异步(数据)和同步(语音)链接、错误校正和授权。基频CPU的链接管理员韧体执行低阶的装置揭露、链接设定、授权和链接组态。不同装置的链接管理员之间使用链接管理协议进行通讯。链接控制硬件还提供一个主控制接口作为软件的标准接口。网络拓朴所有的蓝芽装置会自动聚集二到八个装置，形成所谓的蓝芽微细胞(piconets)。每个蓝芽微细胞包含一个主装置(master)装置和一个以上的从属装置(slave)。每个装置分别属于一个以上的蓝芽微细胞，每个装置在不同蓝芽微细胞中的角色，可以是从属装置或是主装置。这些

7、分属不同蓝芽微细胞的装置可以作为桥接装置将蓝芽微细胞连结成scatternet，图2是蓝芽scatternet的示意图。　　图2蓝芽scatternet架构　由于蓝芽使用开放的ISM频带，因此很容易受到周遭其它使用相同频带装置例如：遥控门、无线监视器和微波炉等的干扰，为了避免蓝芽装置受到其它使用相同频率装置的干扰，每个蓝芽微细胞中装置都以相同的同步跳频序列操作。这个跳频序列每秒会改变1,600次不同的频率，而且每个蓝芽微细胞所使用的序列都不同，每个跳频都是一个传送数据封包的时槽，封包长度最多可以横跨五个时槽，这时在传输的时候频率会维持不变。基频状态

8、机蓝芽微细胞会因为随时有装置进出而维持动态的结构，每个蓝芽装置可以藉由发出或接受查询或是呼叫指令来离开预设低功率的待机状态