蓝牙技术的应用.docx

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蓝牙技术的应用

目录

摘要10

第一章蓝牙概论11

1.1初识蓝牙11

1.2蓝牙的优势11

1.3蓝牙的市场分析12

第二章蓝牙的基本应用14

2.1蓝牙应用概述14

2.2替代电缆的应用14

第三章蓝牙的技术概要……………………………………………………………16

3.1蓝牙技术简介………………………………………………………………16

3.2蓝牙技术参数…………………………………………………………………16

3.3蓝牙技术特色…………………………………………………………………17

3.4蓝牙的创新应用19

第四章蓝牙耳机的设计程序………………………………………………………21

4.1硬件设计……………………………………………………………………22

4.2I2S总线……………………………………………………………………22

4.3软件设计23

4.4语音传输建立过程25

第五章存在的问题与不足28

参考文献29

蓝牙的梦想与现实

摘要：

随着Internet和移动通信的空前发展和相互融合，出现了许多新技术和新标准。

蓝牙就是其中的一种无线通信标准，它能使网络中的数据和语音设备互连互通，实现快速灵活的通信。

文章介绍蓝牙的主要技术，并分析其协议钱的分层结构和各层提供的服务。

关键词:

无线通信;Internetp;蓝牙;  移动通信

Bluetoothdreamandreality

【Abstract】AndfusedmutuallyalongwithInternetandthemobilecommunicationunprecedenteddevelopment,appearedmanynewtechnologiesandthenewstandard.Thebluetoothisonekindofwirelesscorrespondencestandard,itcancauseinthenetworkthedataandthepronunciationequipmentinterconnectionintercommunication,therealizationfastnimblecorrespondence.Thearticleintroducedthebluetooththemaintechnology,andanalyzestheservicewhichitsagreementmoneythestratificationstructureandeachlevelprovide.

Keywords：

Wirelesscorrespondence;Internetp;Bluetooth;Mobilecommunication

第一章蓝牙概论

1.1初识蓝牙

    蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司，爱立信早在1994年就已进行研发。

1997年，爱立信与其他设备生产商联系，并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。

1998年2月，5个跨国大公司，包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及Intel组成了一个特殊兴趣小组（SIG），他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，即现在的蓝牙。

    蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王HaraldBlatand－英译为HaroldBluetooth（因为他十分喜欢吃蓝梅,所以牙齿每天都带着蓝色）。

在行业协会筹备阶段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。

行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。

Blatand国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐,善于交际,就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，保持着个各系统领域之间的良好交流,例如计算，手机和汽车行业之间的工作。

名字于是就这么定下来了。

1.2蓝牙的优势

 为什么选择Bluetooth无线技术？

    Bluetooth无线技术是在两个设备间进行无线短距离通信的最简单、最便捷的方法。

它广泛应用于世界各地，可以无线连接手机、便携式计算机、汽车、立体声耳机、MP3播放器等多种设备。

由于有了“配置文件”这一独特概念，Bluetooth产品不再需要安装驱动程序软件。

此技术现已推出第四版规格，并在保持其固有优势的基础上继续发展—小型化无线电、低功率、低成本、内置安全性、稳固、易于使用并具有即时联网功能。

Bluetooth无线技术是现在市场上唯一得到认可的主导短距离无线技术，2005年底，其周出货量已超过五百万件，已安装基站数超过5亿个。

全球可用

Bluetooth无线技术规格供我们全球的成员公司免费使用。

许多行业的制造商都积极地在其产品中实施此技术，以减少使用零乱的电线，实现无缝连接、流传输立体声，传输数据或进行语音通信。

Bluetooth技术在2.4GHz波段运行，该波段是一种无需申请许可证的工业、科技、医学（ISM）无线电波段。

正因如此，使用Bluetooth技术不需要支付任何费用。

但您必须向手机提供商注册使用GSM或CDMA，除了设备费用外，您不需要为使用Bluetooth技术再支付任何费用。

易于使用

Bluetooth技术是一项即时技术，它不要求固定的基础设施，且易于安装和设置。

您不需要电缆即可实现连接。

新用户使用亦不费力–您只需拥有Bluetooth品牌产品，检查可用的配置文件，将其连接至使用同一配置文件的另一Bluetooth设备即可。

后续的PIN码流程就如同您在ATM机器上操作一样简单。

外出时，您可以随身带上您的个人局域网（PAN），甚至可以与其它网络连接。

。

1.3蓝牙的市场分析

蓝牙技术使用高速跳频（FH，FrequencyHopping）和时分多址（TDMA，TimeDivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至各种家用电器、自动化设备）呈网状链接起来。

蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁，它消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。

蓝牙是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。

透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。

以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了。

蓝牙耳机：

蓝牙耳机是一种基于蓝牙技术的一种小型设备，只需要把这种轻巧的设备藏在耳机边而不需要直接使用通讯设备（手机、电脑等）就可以实现自由通话。

蓝牙手机的特点

优点：

在10米范围内，只需戴上蓝牙耳机，在汽车上或办公室里就可无线接听电话。

蓝牙手机不仅可以上网，还可以在一定范围内与手提电脑以无线连接，让笔记本电脑无线上网成为现实；对两个同时持有蓝牙手机的用户，可以互相通过手机交换名片、电话和手机铃声，还可以无线对打游戏。

蓝牙的发展：

蓝牙的支持者很多，从最初只有五家企业发起的蓝牙特别兴趣小组（SIG）发展到现在已拥有了近3000个企业成员。

根据计划，蓝牙从实验室进入市场经过三个阶段：

第一阶段是蓝牙产品作为附件应用于移动性较大的高端产品中。

如移动电话耳机、笔记本电脑插卡或PC卡等，或应用于特殊要求或特殊场合，这种场合只要求性能和功能，而对价格不太敏感，这一阶段的时间大约在2001年底到2002年底。

第二阶段是蓝牙产品嵌入中高档产品中，如PDA、移动电话、PC、笔记本电脑等。

蓝牙的价格会进一步下降，估计其芯片价格在10美元左右，而有关的测试和认证工作也将初步完善。

这一时间段是2002年～2005年。

第三阶段是2005年以后，蓝牙进入家用电器、数码相机及其他各种电子产品中，蓝牙网络随处可见，蓝牙应用开始普及，蓝牙产品的价格在2美元～5美元之间，每人都可能拥有2-3个蓝牙产品。

就目前而言，蓝牙产品的市场化正处于第二阶段的起步期。

预计到2006年底，蓝牙将会有超过10亿的无线用户，其中包括5亿多使用无线互联网访问服务的用户。

第三代移动通信技术将为蓝牙互联提供更大的市场，蓝牙互联技术允许手机、便携设备、个人电脑、笔记本电脑和第三方的接入设备互相连接在一起。

安装蓝牙模块的设备将从2001年的不足100万台增加到2006年的16亿台。

蓝牙技术的主要市场将是低端无线联网领域，提供简单方便的无线联网技术是业内最初研发“蓝牙”标准的初衷。

第二章蓝牙的基本应用

2.1蓝牙应用概述

系统设计的要回答的中心问题是系统“怎么做”，既如何实现用户的需求。

在这一阶段，要根据实际的技术条件、经济条件、和社会条件，确定系统的实施方案，既系统的物理模型。

2.2替代电缆方面的应用

a.电脑外设的无线连接

多媒体、无线通信和互联网的融合是当今技术发展的趋势.随着各种短距离无线通信技术的发展,人们提出了无线个人区域网（WPAN,WirelessPersortalAreaNetwork）的概念.WPAN的核心思想是通过无线技术,组建个人化的信息网络.蓝牙协议（Bluetooth）作为实现WPAN的主流技术,一经推出就成为短距离无线通信数据领域的最热门的研究方向,它将广泛应用在信息家电、移动通信、嵌入式应用等诸多领域.电缆替代协议通过模拟串口为基于串行传输机制的应用提供串口服务,这样现有的各种基于串口的高层应用程序都可以较容易地移植到蓝牙技术上来,保证蓝牙技术与现有技术的融合以及各种应用的互通性.在分析协议的基础上,给出了软件设计方案和具体的实现方法.

根据企业的实际需要，企业无线网络由多个匹克网构成，而不同匹克网之间的通信应该只在办公网络内部进行路由，而不应通过局域网，这就需要建立一种特殊的路由机制，使得各匹克网之间的通信能够进行正确的路由，达到方便快捷的通信、拓宽通信范围、减轻网络负载的目的。

b.蓝牙无线耳机

目前蓝牙技术在日常生活中应用最广的就是在支持蓝牙的手机通话设备上，如手机蓝牙耳机，蓝牙使驾驶更安全，很多车主都感到开车时接听电话不方便：

一只手扶着方向盘，另一只手举着电话接听，不但妨碍换挡、影响安全，两只眼睛盯着前车还得四下踅摸警察，12分实在不禁罚；车载免提系统接听电话比较方便，但难免有不方便的电话在不方便的时候打进来；使用有线耳机也不很爽，耳机线四处晃荡影响手臂的活动，耳机线屏蔽效果差经常受到电磁噪音干扰，扔在副驾座位上的手机还常在下车时被夹在衣服上的耳机线扯得摔在地上……让人火冒三丈，一不小心还要对着受伤的爱车眼泪哗哗。

   配合手机使用的蓝牙耳机可以让这些烦恼随风而去，使驾驶更加安全。

通过配有蓝牙功能的耳塞，使手机用户可以实现无线免提功能，而不必像现在这样从头部垂下一根线到手机上。

用户还可以通过车载蓝牙通讯设备来使用手机，不用从包中掏出手机就可以实现通话。

  索尼爱立信为了宣传其蓝牙技术甚至推出了一款精巧的蓝牙遥控车———Car100。

Car100内置电池，但并没有配置特别的充电器。

充电是使用索尼爱立信的手机进行充电，而充电的过程实际上是将手机的电充到Car100上面去。

透过驾驶舱可以见到Car100入面的控制芯片，显示出浓烈的科技韵味。

手机已经成为大家生活中不可缺少的沟通工具，不过许多“移动族群”经常不方便拿着手机讲电话，或者希望将电磁辐射的伤害减到最低，因此不少用户习惯在手机上接一副免提听筒耳机，却又深受剪不断理还乱的耳机连接线困扰，其实还有种更好的选择，就是“蓝牙耳机”。

蓝牙耳机究竟有什么好处？

戴上蓝牙耳机，你可以一边写EMAIL一边讲电话、你可以边开车边讲电话、你可以一边做家事一边讲电话，再也没有恼人电线的牵绊！

就像最近某支主打蓝牙耳机的手机广告：

将双手空出来，让手做它该做的事。

   使用蓝牙耳机，还有一个我们绝对不能忽视的好处：

健康！

常讲电话的朋友一定有这种经验，手持电话贴着耳朵讲，不仅手和脖子容易引起酸痛，讲久了连头也渐渐痛了起来。

蓝牙耳机的电磁波远比手机低，讲电话时只要将手机放在公文包内或是口袋里，戴上耳机轻松讲，既不用将手举得老高，还能够有效减少电磁波对人体的影响.

第三章　蓝牙的技术概要

　3.1蓝牙技术简介

　　就整体而言，蓝牙技术就是一套完整的通信协议体系，蓝牙协会所发表的蓝牙技术标准内的（核心规范）文件中，从最底层的无线电波信号，中间层的信号处理方式，到最高层各种应用程序采用的通信协议，都有详尽的定义，几乎所有通信及信息领域相关设备都可以安装蓝牙模块。

　　具体而言，蓝牙技术产品是采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频传输的，其传输速率最高为每秒1Mb，以时分方式进行全双工通信，通信距离为10m左右，配置功率放大器可以使通信距离进一步增加。

　　蓝牙主要面向网络中各类数据及语音设备，如PC机、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话、家电设备等，使用无线微波的方式将它们连成一个微微网，多个微微网之间也可以互连，从而方便快速地实现各类设备之间的通信。

3.2蓝牙技术参数

　蓝牙1.0标准由两个文件组成。

一个是核心部分（FoundationCore），它规定的是设计标准。

另一个叫协议子集部分（FoundationProfile），它规定的是运作性准则。

蓝牙协议可以分为4层，即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。

其中蓝牙的核心协议又包括基带（baseband）、链路管理（LMP）、逻辑链路控制与适应协议（SDP）四部分。

　　蓝牙工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段，受干扰的可能性比较大，所以"蓝牙"采用了强大的防干扰和纠错措施。

（1）蓝牙产品采用了跳频技术，能够抗信号衰落。

　　采用快跳频和短分组技术，能够有效地减少同频干扰，提高通信的安全性。

"蓝牙"技术产品一个跳频频率发送一个同步分组，每组一个分组占用一个时隙，也可以增至5个时隙。

（2）采用3种方式的差错控制技术，以便在远距离通信时减少随机噪声的干扰。

即：

1/3FEC（ForwardErrorCorrection，前向纠错）、2/3FEC（ForwardErrorCorrection）及ARQ（AutomaticRepeatRequest，自动重复请求）。

　　（3）采用FM调制方式，使设备变得更为简单可靠；

　　蓝牙技术的主要参数可见下表：

　　工作频段2.4GHz~2.480GHz

　　数据连接方式面向连接业务SCO，无连接业务ACL

　　纠错方式1/3FEC，2/3FEC，ARQ

　　数据速率1Mb/s

　　异步信道速率1．非对称连接：

721kb/s、57.6kb/s2．对称连接：

432.6kb/s

　　同步信道速率64kb/s

　　功率1mW--100mW。

　　跳频频率数79个频点/MHz

　　跳频速率1600次/秒

　　发射距离10m--100m

　　工作模式PARK/HOLD/SNIFF

　　双工方式全双工，时分双工传输

　　业务类型支持电路交换和分组交换

　　信道加密0位，40位，60位加密字符

　　语音编码方式连续可变斜率

　　鉴权反应逻辑算术

蓝牙技术产品与因特网之间的通信，使得家庭和办公室的设备不需要电缆也能够实现互通互联，大大提高办公和通信效率。

因此，"蓝牙"将成为无线通信领域的新宠，将为广大用户提供极大的方便而受到青睐。

3.3蓝牙技术特色

　　电磁波的传播距离决定于电磁波的频率与发射功率。

在GSM通信系统中，手机到基站之间属于中长距离的无线通信。

在GPS卫星定位系统内，卫星到GPS接收器之间则属于更长距离的无线通信。

在同一个房间内相距咫尺的地方，各种电子设备间也可以利用无线电波互相连接，而不必只通过红外线传输技术，这就是蓝牙技术希望得到的目标。

蓝牙技术具有下列特点。

　　1．可同时发送语音与数据

　　蓝牙技术定义了电路交换与包交换的数据传输类型，能同时支持语音与数据信息的传输。

目前电话网络的语音通话属于电路交换（Circuit-switch）的类型，发话者与受话者之间建立起一条专门的连线。

网络上的数据传输则属于包交换（Packet-switch）的类型，包交换是将数据切割成包后发送出去。

这两种网络都不能同时传输语音与数据信息。

虽然网络已经有许多利用包交换来发送语音的应用服务，例如VOIP（VoiceoverIP,IP协议上的语音服务,但是当网络发生堵塞时，将增加各个包在传输上的延迟时间差，先送出的语音包反而较晚到达，这会造成语音断断续续的现象。

只有蓝牙技术能同时支持电路交换与包交换的传输类型，才能同时传输语音与数据信息．

　　2．使用全世界通用的频段

　　通信产品要能够方便快速普及，必须使通信频率位于全球各个国家开放的频段上。

使用该频段的产品无须事先申请也无须缴纳频率使用费。

蓝牙技术就符合这样的条件，蓝牙产品运行的频段是在全世界通用频段ISM2.4GHz上。

但是为了避免与此频段上的其他通信系统互相干扰，蓝牙技术还采用频率跳跃（FrequencyHopping）术来消除干扰和降低电波衰减。

　　3．低功率与低成本的模块

　　蓝牙技术在定义时即以轻、薄、小为目标，希望能将蓝牙技术组合在单芯片内，达到单芯片低功率与低成本以及体积小的目标。

单芯片与许多的电子元件组成蓝牙模块后，以USB或是RS232接口与现有的设备相连接，或是内嵌（Embed）在各种信息设备内，组成蓝牙模块后相当容易安装在各种设备内。

虽然短期内蓝牙芯片价格仍很高，但是长期目标是在5美元以下。

蓝牙芯片的发射功率能够根据使用模式自动调节，正常工作时的发射功率为1mW，其发射范围一般可达10m。

、当传输信息量减少或停止时，蓝牙设备将延长信号响应（Responsiveness）的时间，进入低功率工作模式。

根据计算，省电模式比正常工作模式约节省70%的发射功率。

也因为蓝牙模块消耗功率低，所以在设计蓝牙无线耳机时，不太考虑散热的问题。

　　4．可广泛应用于各种电子设备

　　根据蓝牙技术核心规范的定义，蓝牙技术几乎可以应用到各种移动设备上，如移动电话、无绳电话、笔记本电脑、掌上电脑、数码相机、调制解调器、打印机、投影机、局域网、免提式耳机等，这些都可以通过蓝牙技术中的无线电波来互相沟通；甚至，开门及报警装置、遥控电灯、冰箱、微波炉、洗衣机等多种家电同样能够安装蓝牙模块。

开发蓝牙产品，需要更多的想象力与创意。

　　5．支持多个蓝牙设备互相连接

蓝牙技术就是一种点对多点的通信协议，蓝牙设备间的数据传输不仅能够点对点（Point-to-Point）,也支持单点对多点（Point-toMultipoint）的方式。

在定义上，一个蓝牙设备最多可以同时连接另外7个蓝牙设备（处于Active状态），周围最多可有255个等待的蓝牙设备（处于Standby状态），用蓝牙技术可将个人身边的设备都连接起来，形成一个个人局域网.

3.4蓝牙的创新应用

3.4.1蓝牙的创新产品

WAP与蓝牙的结合--无线电子钱包

　如今，信用卡，特别是智能卡的使用越来越广泛，现金支付已经越来越多的被信用卡交易替代，但是您是否试过连钱包也无须打开，手机直接控制从钱包中的智能卡上划帐进行交易呢？

爱立信的无线电子钱包就可使您抛开实物支付，随时轻松使用智能卡进行在线交易。

爱立信的电子钱包中的"蓝牙"芯片可与任何"蓝牙"设备如移动电话、掌上或个人电脑进行通信，特别是其中移动电话将成为最采用"蓝牙"的设备。

当您进行网上交易时，利用WAP手机上的"蓝牙"插口与电子钱包中的"蓝牙"芯片通话，读取其中的信息并即刻完成交易。

不论是网上购物，还是购买电影票、机票只须轻松输入就可随时随地完成；此外，交易的最新信息还可随时反馈在手机的屏幕上。

可能您会担心安全问题，但使用个人密码或其他个人识别技术的服务将使您的风险最小化

蓝牙笔

数字笔充分利用了蓝牙Bluetooth无线技术和GPRS网络，可传输手写文本并与移动电话、计算机和互联网进行互动通信。

Chatpen可以生成新的短消息、传真、电子邮件和数据业务，为运营者及其用户提供了巨大潜力。

　　借助印在纸上的产品目录，消费者不用接触计算机就能够以电子方式订购产品。

公司可以利用预先打印的表格收集数据、检索目录并管理其他类型的商业通信，甚至可以实现合同的远程签署。

我们可以利用Chatpen做很多事，比如购买机票或订购鲜花或比萨饼。

由于Chatpen和其书写用纸都具备点模式的特性，它的使用会越来越广泛，无数新应用也即将涌现。

虽然它的外观和书写方式都同一支普通的笔相同，但是Chatpen可以借助一种印在普通纸上几乎看不见的点模式“读”出它的位置。

这些信息通过蓝牙和GPRS移动电话，消费者即可同时在纸上及以数字方式书写。

用户将发现自己不再仅限于基于文本的短消息或电子邮件，只要使用Chatpen就可以通过移动电话、PC或掌上电脑PDA随时发送手写便条。

您画下来或写下来的任何内容都可以立刻传送，信息处理变得更个性化，且因无需使用字母输入而大大简化了发送文本信息的过程。

蓝牙手表

如今，蓝牙装备已经不是什么新鲜事物，尤其最近立体声蓝牙耳机的兴起，使得支持蓝牙立体声耳机已经成为音乐手机的标准配置。

索尼爱立信与美国著名手表厂商Fossil公司合作，推出了索爱第一款蓝牙手表MBW-100。

虽然这并不是世界上第一款蓝牙手表，但凭借索爱的品牌优势和相对丰富功能，这块手表还是引起了广泛的关注。

第四章蓝牙耳机的设计

   蓝牙耳机是一种无线语音传输技术，是基于耳机在无线技术方面的延伸。

它是相配于蓝牙技术而进入多媒体个人区域网络的。

随着蓝牙技术的日趋完善和蓝牙产品市场占有率逐渐提升，蓝牙耳机在技术上也将不断得到改进，使之成为个人多媒体区域网络的主要配套产品。

蓝牙耳机的应用范围除了手机以外，PDA、无绳电话应用、汽车免提工具、电话终端等，也是蓝牙耳机发挥技术优势的应用领域。

本文设计的蓝牙耳机支持蓝牙规范1．2版本，传输距离达10m，传输速率达723．2kb／s，并且具有低功耗和（几乎）无辐射等技术优点和优势。

蓝牙技术

   蓝牙作为一种低成本、短距离的无线连接技术标准，是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba五家公司共同倡导的一种全球无线技术标准，是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范。

它以低成本的短距离无线连接为基础，为固定设备与移动设备通信环境建立一个特别连接。

其实质是建立通用的无线空中接口及其控制软件的公开标准，实现设备问的电缆替代。

   蓝牙技术规范包括协议和应用规范两个部分。

协议定义了各功能元素各自的工作方式，整个蓝牙协议体系结构分为4层，即核心协议层、线缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其他协议层；应用规范则阐述了为了实现一个特定的应用模型，各层协议间的运转协同机制。

较典型的应用规范有拨号网络、耳机（headset）、局域网访问和文件传输等。

蓝牙耳机的协议栈原理如图1所示。

4.1硬件设计

   硬件电路信号处理与控制部分采用Zeevo公司的基于ARM7的音频处理器ZV4301。

ZV4301处理器是在一个单芯片收发器上加入一个集成RF、数字信号处理、通信处理和运算及控制处理功能的48MHzAPM7微处理器，片外扩展闪存，以实现需要技术和高度最佳化的音频处理。