蓝牙4.0温度传感器模块

1、基于CC2540的蓝牙4.0温度传感器模块的设计摘 要由于较低的成本和短距离通信的便捷性使得蓝牙技术的全面普及，已经成为我们比较熟悉的技术。到目前为止，蓝牙技术已经过多个版本的升级和改进，最新的版本即蓝牙4.0。由于蓝牙通信技术的种种优点，使得该技术广泛运用于移动电话通信、音频传输和特定数据收发。由于蓝牙是无线通信技术，在几个设备之间不需要电缆，相对位置比较随意，所以因为其优越性得到广泛使用。因而，数据的采集和传输使用蓝牙技术的研究具有比较大的现实意义和应用前景。本文首先对蓝牙无线技术作了简单介绍，然后展示了一下该技术的应用现状，最后对蓝牙的应用前景进行简单地阐述。而且，还对温度检测技术进行介

2、绍，提出一种8051方案，一种CC2540方案，最后确定采用后者。在本次设计中完成硬件电路的设计，以及CC2540内部软件的编写，最后还有电路板的制作和相关硬件的调试。关键字:无线通信技术，蓝牙技术，数据检测与传输AbstractBecause of the low cost and convenient short-range communication make the use of Bluetooth technology be universal to become a reality , in recent years it become one of the fastest gro

3、wing wireless communication technology. So far, more than one version of Bluetooth technology have been upgraded and improved, that the latest version is Bluetooth 4.0. Because of much advantages of Bluetooth communication technology make the technology widely used in mobile phone communication , au

4、dio transmission and specific data transceiver. because Bluetooth is a wireless communication technology, it significantly reduces the transmission cables between devices , it can be applied to build a data acquisition system and a variety of testing application. Thus , the study of using Bluetooth

5、technology to build wireless data collection and transmission system will have a relatively large practical significance and application prospect.Firstly, this article has a brief introduction of Bluetooth wireless technology, the application prospect. Then the article has a simple statement of basi

6、c components temperature data acquisition and transmission ,and it design two programs of wireless data acquisition and transmission then compared with the other. At this basis,I combine two solutions , and ultimately I come up with this program that based on Bluetooth chip CC2540's wireless tem

7、perature data acquisition and transmission system , I have completed the design of the hardware circuit and related software,then I finish the circuit board production and hardware debugging.keywords：Wireles Technology , Bluetooth  technology，data  acquisition  and  transmission目

8、 录摘 要IAbstractII目 录IV引 言11 绪论21.1研究背景21.2应用现状31.3研究目的和意义32 系统方案设计52.1数据采集模块52.2无线收发模块62.3系统方案设计63 硬件电路系统设计83.1器件选择83.1.1蓝牙芯片TICC254083.1.2温度传感器DHT11103.1.3液晶显示屏LCD12864103.2硬件电路设计113.2.1天线及巴伦匹配电路设计113.2.2晶振电路设计123.2.3电源电路设计123.2.4LED电路设计133.2.5五向按键电路设计133.2.6串口电路设计143.2.7LCD12864电路设计143.2.8复位电路设计153

9、.2.9下载调试电路设计154软件设计164.1 蓝牙协议栈164.2IAR集成开发环境简介184.3 BLE 协议栈执行流程浅析185系统测试206结论266.1结论266.2展望28致 谢30注 释31附 录33IV引 言随着移动通讯设备的迅速发展，功能型手机和智能手机的迅速普及，蓝牙技术也越来越被人们所熟悉，目前已经成为使用范围最广泛的全球短距离无线标准之一。由于有线连接给人 们带来诸多的不便，大家不能随心所欲地与信息网络相连和通信。正因为此，而蓝牙技术由于其对硬件设备良好的兼容性和操作的便捷性受到用户的日渐欢迎。新的无线连接方式不需要设备间的电缆，使各设备之间的行对位置更加随意，使用更

10、加方便，蓝牙确实带给我们更多的惊喜。所以通过蓝牙技术可以用来取代目前多种相对较短距离的电缆和双绞线。而且蓝牙技术不仅可以实现多种智能设备无线互接，同时还可以实现文件传输，并在此基础上支持语音通信，并且可以通过设备建立数据链路，因此，该技术目前已成为人们最普遍关注的通信技术之一。经历了1.0、1.1、2.0、2.1、3.0等版本，全新的蓝牙 4.0版本在以前得到基础上有了很大改进。集合了2.1传统蓝牙的优势，3.0蓝牙的速度还有最新的低功耗技术。因此新的蓝牙4.0，不仅拥有以前各种版本的优势，还有之前没有的新特点。蓝牙4.0 的核心规范低就是功耗蓝牙Bluetooth low energy即 b

11、le，当然低功耗就是最大的特点，至于到什么地步呢，仅仅使用一粒小小的纽扣电池，便可以维持蓝牙低功耗设备连续工作很长的一段时间，所以对于某些特定的场合，比如要求低功耗或者移动传感器，蓝牙4.0是不错的选择。 蓝牙技术使用2.4 GHz频段，拥有该频段无线技术的所有优点，比如链接稳定等。不仅如此，新的蓝牙技术还有别的无线技术没有的优势，正因为此，蓝牙技术更加被认可，收到各厂商的欢迎。伴随着无线技术的进步，各种无线设备也迅速出现，测量也变成了无线方式。分为主机和从机，从机通过传感器节点对指定数据进行收集，然后经过处理，并将其发送给主机;用户可通过公共网络(如公共交换网等)获取主机上的相关信息，远程实

12、现对现场的有效控制和管理。蓝牙也可以组成网络，与手机，电脑等设备链接，而且当前支持低功耗蓝牙设备的智能设备除了 iPhone外，Android系统手机也正式加入了Bluetooth Low Energy的队伍，从Android 4.3 系统开始，Android 将正式提供官方API 接口，相信不用多久，BLE 设备将会出现在生活中的各个领域。1 绪论1.1研究背景蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，最早是爱立信发明，逐渐普及以后经过蓝牙技术联盟订定技术标准。现在已经有使用蓝牙技术的鼠标。而且蓝牙耳机证明蓝牙还可以传递音频信号。手机间的蓝牙互传更是让我们明白，蓝牙技术还可以传输更多的东

13、西。主要的蓝牙版本介绍如下：蓝牙2.1+EDR蓝牙2.1于2007年产生，而且对之前的版本也可以进行匹配连接。而且新的蓝牙2.1版本减少配对时间，给我们的使用带来了很大的方便，而且还提升了安全性。在蓝牙2.0基础上增加了省电功能，功耗更低。蓝牙3.0+HS相比蓝牙2.0，蓝牙3.0具有更高的数据传输速率，最高可达24mbps，而且更加省电。蓝牙4.02010年7月7日蓝牙技术联盟推即蓝牙4.0。新版本蓝牙最大的特点是极低的功耗。1.2应用现状目前，针对新一代蓝牙4.0的技术规范，各大厂家和公司纷纷推出自己的硬件平台和软件协议栈，在这一点上，德州仪器( TI)的蓝牙技术的发展站在世界的前列，其公

14、司所开发的的 CC2540系列产品为蓝牙技术的实现和应用提供了一个真正意义上的解决方案，这将使得蓝牙4.0 BLE不再仅仅停留在规范文档之中，这将作为一项新的技术得到广泛的实践和发展。由于蓝牙的极大优点，虽然我们国家接触较晚，但是经过一段时间的发展后将得到前所未有的巨大发展。这项技术只有在人与人之间以及人与机器之间相互交往的时候才会更大程度的体现出它的价值。更值得一提的是，目前，蓝牙4.0 BLE规范文档已经推出，但是各大国际公司和厂商所推出的硬件平台和软件开发系统不尽相同，这使得新一代蓝牙技术的开发与研究更加具有开放性，不会在短时间之内出现被少数大公司技术垄断的局面，这也有利于我国在这一次的

15、技术浪潮中占据主动的优势，特别是借助于蓝牙技术，使我国的信息产业能够更快更广泛地渗透到国民经济的其他领域中去，带动我国的经济发展。 1.3研究目的和意义我的这次项目研究将通过采用两个蓝牙4.0设备进行通信。其中从机设备通过传感器采集温度，使用CC2540内部的51内核对数据进行处理，再将处理过的数据传递到另一个蓝牙设备。主机设备收到数据后，将数据进行解码，并将解码后的温度信息显示在液晶屏上。这次研究的成功将带来可观的实际意义，可以使用更多的数据采集设备构建无线传感器网络，对某些方面的信息进行全方位检测。而且接收端可以采用支持蓝牙4.0的所有设备进行数据接收，比如Iphone、Android设备

16、、计算机与其他支持蓝牙的嵌入式系统。而这些设备可以上网，可以通过Internet连接，从而实现对特定事物的监测。而用户可以利用现有的网络发送命令，通过物联网系统控制执行部件做出指定操作，从而实现远程控制。该技术一旦成熟将广泛应用于环境监测，智能家居，公共娱乐、人工智能等方面，将对人类未来的生活产生极其重要的影响，甚至完全改变我们现有的生活状况。在不远的将来，我们将可以足不出户，通过智能手机、平板电脑或者个人电脑以及一些其他设备了解到我们想知道的关于某些事物的所有信息并对其进行控制。比如粮食仓库中，粮食的保存和温度有十分密切的关系，适宜的温度能使粮食保存的时间更长而且不会变质。但是传统的测温系统

17、都是通过有线的方式连接传感器，而且传感器的位置一旦被固定后，今后需要更换位置不是很方便。不仅如此，传统的测温系统的功耗都比较大，需要定期的人工维护，这样下来，传统的有线测温系统的成本和效果都不尽人意。而利用本设计提供的 CC2540数据采集模块，可以实现在粮食仓库的任意需要测量温度的位置放置 CC2540数据采集模块，实时地将采集的温度通过蓝牙4.0协议无线传输给 PC端，以便 PC端根据采集的温度对温控系统进行适当的操作或做出其他相应的操作，使需要改变温度的位置得到改善。而且由于蓝牙4.0技术的超低功耗的特点，非常适合粮食仓库这种需要长时间实时采集数据的环境。同样地，在图书仓库和中药仓库中，

18、对温度也有类似的要求，所以本设计的应用对于这种需要十分有效的温度调节的环境有广阔的市场前景。又如在医院的病房中，病人的心率、血压、输液剩余量等信息都是需要被医生或护士在第一时间得知的信息。而传统的传感器模块加有线传输的方式在医院病房这种人员较多，且人员流动频繁的场所来说，显得很不方便也很不实用，消耗也十分大。而本设计所提出的，基于CC2540的蓝牙4.0模块恰好能解决上面所述的问题。医生和护士只需在办公室，就能从 PC上实时地看到各个病人的情况，并且能准确地去了解病人的情况，做出相应的医疗方案和应急措施，这对医生和病人来说都是极大的好处。2 系统方案设计无线技术的不断进步和普及，随之新兴起了很

19、多的相关技术。著名的无线技术有蓝牙，WIFI，NFC等。相比wifi技术，蓝牙的传输速度慢很多，而且覆盖范围也远不及wifi，但是wifi技术对硬件要求较高，而且功耗也是相当惊人；在来说NFC，NFC是近几年来随着高端智能手机而兴起的一门无线传输技术，由于其配对简单使用方便，安全性较高受到人的欢迎，但是这个技术的缺点也比较明显，首先，由于NFC技术定位高端手机，所以对于广大用户来说并不是很熟悉，其次，两台支持NFC的设备进行配对必须在很近的距离或者完成特定的操作才可配对连接，而且NFC具有极慢的传输速率，不适合较大数据量的传输，而且由于成本等原因，目前在使用中的NFC设备使用的技术并不成熟，不

20、适合大范围普及使用。因此综合考虑，从覆盖范围，传输速率，操作便捷性、硬件电路复杂性以及成本和功耗这些方面看，在一些对功耗有严格限制而且对传输速率没有很高要求的环境，蓝牙无疑是最佳选择。新版本的蓝牙4.0将数据传输在蓝牙2.0,2.1的基础上有了巨大的提升，而且有更短的连接时间，更大的覆盖范围，因此，越来越多的厂商选择蓝牙技术作为产品的无线连接方式。温度检测也是我们非常熟悉的一个课题，在各种各样的场合我们都会用到温度检测这个技术。无论是工业生产，还是农业种植，科学研究，甚至我们的社会生活，比如工作环境，生活环境，还有医疗卫生等等，数不胜数。所以我选择了蓝牙测温技术作为我的起点。由温度测量入手，可

21、以慢慢了解无线传输方面的知识，以后再进行更加深层次的研究。2.1数据采集模块(1)使用模拟温度传感器模拟传感器的优点是性质稳定，测量范围比数字传感器要广得多。但是缺点就是需要更多的电路来支持，比如模数转换电路，还有我们比较常用的放大电路。因为这些，电路无疑会变复杂。(2)使用数字温度传感器数字传感器相比前者，少了很多的电路，这些电路已经集成在它内部，可以直接输出数字信号，所以抗干扰能力比较强。综合考虑两种方式温度传感器的优缺点，由于数字传感器的易用特点，最后我决定采用数字温度传感器。至于数字传感器的选型，我采用DHT11。DHT11，特点是线路简单，体积小巧。由于单总线特点我可以同时使用多个D

22、HT11来完成更复杂的温度检测。2.2无线收发模块图2-1 无线收发示意图将DHT11采集到的模拟温度信号传递给单片机cpu，由其进行处理后经由无线模块发送。目的终端通过无线模块对数据进行接收，然后由目的端处理器进行处理，并将处理后的结果显示在LCD显示屏上。2.3系统方案设计方案一：利用单片机对DHT11的输出的数据进行处理，然后将处理后的数据传输给蓝牙模块，再利用蓝牙模块进行发送，在目的端用蓝牙模块进行接收。最后处理后输出LCD显示屏。其中单片机芯片采用我们非常熟悉的AT89C51，因为数据处理对CPU要求不是很高，而且该芯片对于我们来说易于使用。该方案的系统框图为：图2-2 方案一框图

23、方案二：采用CC2540蓝牙芯片，该芯片内部集成了 51内核为处理器，因此在软件编程上与方案一相似。但是这个方案简化了数据采集模块的设计，电路变得相对简单，由于DHT11是数字传感器，所以需要CPU对数据采集部分进行软件控制。相对于方案一，本方案优势在于CC2540蓝牙芯片里集成了A/D转换电路和微处理器，同时内部还集成了蓝牙4.0通信模块。该方案的系统框图为： 图2-3 采用CC2540芯片的方案框图电源部分图中未画出，本方案设计分为两部分，其中一个为发送端，包括数据采集按键与最小系统，接收端包括最小系统及一块LCD液晶显示屏。发送端的电路仅使用纽扣电池供电，不需要复杂的电源电路，可以实现全

24、范围温度监测。毫无疑问，选择后一个方案。3 硬件电路系统设计3.1器件选择3.1.1蓝牙芯片TICC2540TICC2540的主要特点有：内部集成了8051微控制器。而且相对于普通51单片机，CC2540拥有更大的128KB或256 KB的存储空间，另外还有升级的8KB的SRAM；整合了无线射频模块；拥有21个通用输入输出接口， 2个USART (UART或SPI)接口，2个16位和2个8位计时器；拥有AES-128硬件加密/解密功能； 8通道 8到12位类比数位转换器以及超低功率类比比较器， 而且内置运算放大器；2.4 GHz系统单片芯片封装；超低功耗，仅仅使用一个纽扣电池便可运行

25、超过一年的时间；相比之前的蓝牙版本扩大了覆盖范围，而且有较好的兼容性；使用单片6mm x 6mm封装模式，在实际设计中有效地简化了硬件电路的复杂程度；提供给用户两个方式single mode和dual mode。图3-1 CC2540芯片的内部结构图3-2 CC2540芯片的引脚图图3-3 CC2540最小系统板3.1.2温度传感器DHT11DHT11是一款数字温湿度传感器。因而，该传感器DHT11能够直接输出数字信号，不需要外接滤波以及放大电路。采用4个引脚的封装，小巧便捷，适用于温湿度检测的各种场合。与DS18b20一样，都是单总线型器件，可同时使用多个器件。芯片内部不仅有温度传感器，也有

26、湿度传感器，在出厂是已经经过校准，而且内置的放大电路和控制电路都密封在芯片内，抗干扰性极强，而且精度较高，已经在温湿度监测领域广泛使用。图3-4 DHT11引脚说明图3-5 DHT11的使用电路3.1.3液晶显示屏LCD12864LCD12864是128*64点阵的液晶屏幕图3-6 LCD12864LCD12864参数显示类型：STN显示色彩：显示色：白 背景色：蓝偏振模式：透反射/正性视角：6 点钟驱动方式：1/64 DUTY 1/9 BIAS背光：LED白色控制器：ST7920,ST7921或兼容数据总线：串口或8位、4位并口温度特性：工作温度：-20C - +70C点阵格式：128 x

27、64点尺寸：0.48 x 0.48mm点中心距：0.52 x 0.52mm视域：72.0 x 39.0mm有效显示区域：66.52 x 33.24mm外形尺寸：93.0 x 70.0 x 13.00mm Max.3.2硬件电路设计3.2.1天线电路设计CC2540外部仅需几个简单的阻容网络即实现复杂的RF前端。TI已经提供了非常可靠的参考设计，所以本设计只需按照TI的参考设计来开发电路即可。天线设计可以根据不同的应用来选择，可选择使用PCB天线，或者SMA天线。由于做工难度较大我们采用自带天线的最小系统板，电路设计如图3-1所示。图3-7 天线及巴伦匹配3.2.2晶振电路设计由于CC2540需

28、要2个晶振，32MHz和32.768K，所以本设计安装要求设计了这2个晶振电路，晶振电路接口如图3-2所示。图3-8 晶振电路3.2.3电源电路设计图3-9 电源电路设计TI第一代CC2540DK开发套件中的Keyfob开发板可以使用USB转DC电源从USB接口上取电，另外也可以使用锂电池等供电，直接插在BT1上进行供电，板子上的电压输入范围为3V到6V，具体电路由上图所示。3.2.4LED电路设计图3-10 LED电路设计本设计采用与TI完全兼容的四色LED，高电平驱动，另外D4和S1按键共用一个端口。LED和按键S1电路如图3-4所示。图3-4 LED驱动和按键S1驱动电路3.2.5五向按

29、键电路设计协议栈另外一个非常重要的拓展电路就是五向按键，几乎每个协议栈demo都会用到五向按键来辅助操作。五向按键的电路比较复杂，但是原理非常简单，第一步当按键按下时，电路产生一个高电平，触发一个GPIO中断，然后通过放大器输出不同的电压值，当CC2540接收到中断后开始去读五向按键的电压，不同的方向按下产生的电压值不同，这样就实现了joystick。图3-11 五向按键设计电路3.2.6串口电路设计在本设计中，使用的是RS232将CC2540的UART转成RS232，然后方便与PC连接。这部分值得注意的地方是，串口的流控制，在设计时底板上复用了CTS和RTS这两个引脚。CTS和RTS并没有与

30、max232芯片直连，而是通过一个接插件P10，如果软件中需要使用流控制，需要用杜邦线或者跳冒短接P10的1、2两个脚以及3、4两个脚。串口电路如图3-6所示。图3-12 串口电路3.2.7LCD12864电路设计图3-13 LCD电路本设计采用小型的12864作为系统的显示系统，该LCD采用SPI接口。LCD电路设计如下。3.2.8复位电路设计图3-14 复位电路CC2540内部集成了上电复位电路，为了方便程序调试，本设计在板子上加了一个按键用来在线复位，尤其当使用UART转串口时，直接断电会导致PC设备异常，这样复位按键就能够起到很好的系统复位功能。复位电路如图3-10所示。图3-10 复

31、位电路3.2.9下载调试电路设计图3-15 下载调试电路Keyfob开发板使用标准的CC-Debugger调试接口，为了方便调试，特意将debugger接口的9脚和2脚短接，这样可以使用CC-Debugger为板子供电。4软件设计4.1 蓝牙协议栈蓝牙协议栈结构TI官方的的蓝牙协议栈包含主机和控制器两部分。由下图可以看出，控制器部分包括物理层、链路层、主机控制接口层等几个层；主机部分包括逻辑链路控制及自适应协议层、通用属性配置文件层、属性协议层、通用访问配置文件层、安全管理层。图4-1 蓝牙4.0协议栈结构4.2BLE协议栈开发平台配置TI公司免费的蓝牙4.0 BLE软件开发套件是完整地支持单

32、模蓝牙4.0 BLE应用开发的平台，它基于CC2540/CC2541射频单片机，是一套完整的SoC解决方案。蓝牙4.0 BLE软件开发平台支持两种不同的应用开发配置：单一设备：控制器、主机、配置文件、应用程序在一片CC2540上实现，这是最简单和最常见的配置。这种方式提供最低的成本和功耗，大部分实际应用都采用这种方式。SimpleBLEPeripheral和SimpleBLECentral示例工程都是采用单一设备的配置方式。网络处理器：控制器和主机部分在CC2540上执行，而应用程序和Profiles在另一个设备执行。应用程序和Profiles通过厂商特定的HCI命令与CC2540通信，这一过

33、程需要使用硬件或UART接口，或者通过USB使用虚拟的UART接口。网络处理器配置适用于应用程序在另一个设备（外部微控制器或PC）上运行的情况。在这种情况下，应用程序可以在外部独立开发，而协议栈仍然在CC2540上运行。要使用网络处理器，HostTestRelease工程必须使用。如上所述，本设计是为了实现CC2540无线通信模块与PC机的通信，所以本设计所选择的BLE 协议栈开发平台配置为网络处理器配置。 4.3SimpleBLEPeripheral 从机编程这里说到的从机，也就是本设计用到的Keyfob开发板。在TI的BLE协议栈中，虽然主机和从机的主体结构类似（均基于osal），但是从机

34、和主机有着很大的区别，从机里包含了一个叫做profile的相关代码，这个profile决定了从机的功能。例如防丢器、血压仪、心率计等均是蓝牙组织规定的profile。打开SimpleBLEPeripheral从机工程。ProjectsbleSimpleBLEPeripheralCC2540SimpleBLEPeripheral.eww进入SimpleBLEPeripheral.c主体源文件。4.2IAR集成开发环境简介IAR Embedded Workbench（又称做EW）的C交叉编译器是一款完整、稳定且很容易使用的专业嵌入式应用开发工具。EW对不同的微处理器提供统一的用户界面。目前可以支持

35、至少35种的位ARM微处理器结构。IAR Embedded Workbench集成的编译器有以下特点：Ø 完全兼容标准C语言；Ø 内建相应芯片的程序速度和内部优化器；Ø 高效浮点支持；Ø 内存模式选择；Ø 高效的PRO Mable代码。为了满足本设计的需求，使用的IAR版本是8.10.4。 蓝牙4.0 BLE协议栈BLE协议栈需要先自己安装，里面存放的是协议栈源码，TI会陆续更新协议栈版本，但是本设计为了配合IAR的版本，所以选择使用1.3.2版本的BLE协议栈。协议栈文件夹下有以下几个目录：l AccessoriesAccessoriesDr

36、ivers 里面存放的是烧写了 HostTestRelease 程序的CC2540 USBDongle的USB转串口驱动程序，很多用户反应说USBDongle插到电脑上没有被识别成串口号，这里就要注意，USBDongle出厂时烧写的是PacketSniffer的固件，是协议分析仪，叧有当USBDdongle烧写了 HostTestRelease 程序时才会表现为一个串口，此时USBDongle的驱动程序即在 Drivers 目录下。AccessoriesHexFiles 里面存放的是 TI 开发板上的预先编译的hex文件。AccessoriesBTool 以前的协议栈版本没有这个目录，这里存放

37、的是 BTOOL 的安装文件，不过不需要手动安装，因为刚才安装协议栈的时候已经安装BTOOL。l Components目录Components存放的是最终要的协议栈组件，包括底层的BLE，还有开发板硬件层 hal，还有类似操作系统的osal。l Documents目录Documents存放的是 TI 提供的关于协议栈和协议栈 demo 的相关介绍和开发文档，因为该目录下的文件非常重要，虽然全部是英文，也需要查看：TI_BLE_Sample_Applications_Guide.pdf协议栈demo操作指南，协议栈里所有demo的说明都在这里。TI_BLE_Software_Developer&

38、#39;s_Guide.pdfBLE协议栈指南，介绍BLE和 TI的BLE协议栈。BLE_API_Guide_main.htm BLE API 文档，协议栈里调用的API函数还有调用时序，均在此文档中。l Projectsble目录Projectsble，最后一个，也是最重要的目录，基于协议栈的demo工程都在这里。所有的协议栈demo都要放到Projects/ble这个目录下编译运行，因为IAR程配置中使用的是相对路径，一旦IAR工程位置和整个协议栈源码的相对位置发生变化，就无法找到ble的其他组件，编译时会产生大量的无法找到文件的错误，所有程序必须要放到这里来编译。 BToolBTool是

39、一款TI公司出品的，与CC2540开发配套的PC端应用程序，通过使用主机控制接口（HCI）命令的方式与蓝牙BLE外设通信。Btool允许用户使用基本的BLE集中器设备功能，例如发现蓝牙外设或广播设备、建立与外设的连接、进行GATT应用数据的读写操作、绑定服务等。因此，可以在PC端使用Btool工具来进行蓝牙外设应用程序的开发调试。4.3 BLE 协议栈执行流程浅析在IAR工程的左侧有很多的文件夹，如APP、HAL、OSAL、PROFILES等，如图3.3所示，这些文件夹下面包含了很多的源代码，这种实现方式与蓝牙4.0 BLE协议的分层思想是相对应的，尽量将实现某些功能的函数放在同一文件夹下，否

40、则编译将出现问题。图4-2 工程主界面 在main()函数中调用了很多其他文件中的函数，重点是osal_start_system()函数，在此之前的函数都是对板载硬件以及协议栈进行的初始化，直到调用o s a l _ s t a r t _ s y s t e m () 函数，整个蓝牙4.0 BLE 协议栈才算是真正的运行起来了。5系统测试现在给主机板和从机板上电， 然后通主机板癿五向按键来与从机板通信。SimpleBLECentral 和SimpleBLEPeripheral之间的通信的方式非常简单，首先主机先搜索从机，找到从机后开始连接，连接成功，通过五向按键先给从机写一个char，然后在

41、回读刚才写入的char，就这样每循环一次读写的数值增加1，此外，主机还可以获取从机的RSSI 值。下面来详细介绍。开发板上电后如图4.1所示。图4-3 上电图搜索从机按下主机板的Joystick UP 按键，开始搜索从机，等待一会儿，会返回搜索到的从机（若不想等待，立刻再按一次UP 按键，会立刻返回搜索到的从机），如图4.2、4.3所示。图4-4 从机搜索图4-5 从机搜索查看搜索到的从机列表按下Joystick Left 按键，进入搜索到的从机列表，可以从lcd看出。 图4-6 搜索到的从机列表选择从机并且连接按下Joystick Center 按键，开始连接选择的从机，连接成功后会在主机板

42、的LCD 上显示Connected，如图4.5所示。图4-7 从机连接然后过一会LCD 会显示：“Simple Svc Found”，表示已经连接成功。如图4.6所示：图4-8 连接成功实时查询RSSI 信号值：按Joystick Down 可以获取从机的RSSI 值，再按一下是取消RSSI 值的显示。注意显示的RSSI 值为-33dB，将两个CC2540 放在一起，RSSI 值能在-35dB 以内，表明天线的效率和性能还是很高的，如图4.7所示。图4-9 RSSI值查询数据通信：连接成功后，再按下Joystick UP，会执行读写char，按一次先write char，然后再按一次是read

43、 char，每一次循环，读写的char 值增加1，如图4.8所示。图4-10 数据通信BLE 数据通信的常用方法：其实理论上来说低功耗蓝牙的通信方式有下面几种：A、Write CharacteristicB、Read CharacteristicC、Notify（通告）前两者AB 是GATT 的Client 去联系Service，简单的说就是主机程序去和从机通信，读和写的发起者均是主机。后者C 是GATT 的Service 去通知从机，就是从机去和主机通信，发起者是从机。SimpleBLECentral 和SimpleBLEPeripheral的程序中涵盖了这三者，当然实验中使用的五向按键用到

44、了前两者。刚才的实验还没有完，就是如何断开和从机的连接。断开连接最后断开连接是再次按下Joystick Center 按键。断开后，主机的LCD会显示“Disconneced”，如图4.9所示。图4-11 断开连接6结论6.1结论我的这次项目研究是两个蓝牙4.0设备之间进行简单的通信。其中从机通过传感器采集温度数据然后经过CC2540进行处理，其次，经蓝牙模块发送到主机。最后收到数据的主机设备将数据进行解码，然后将温度信息进行液晶显示。（1）首先将调试好的软件进行全编译，软件编译调试环境是IAR Embedded Workbench for 8051图5-1 IAR编译环境（2）将软件编译生成

45、的HEX文件下载到TI CC2540芯片中，实用软件是图5-2 CC2540开发板下载软件Smart RF Flash Programmer（3）去掉下载线，给系统供电，电路开始运行，温度数据开始采集。（4）等系统运行稳定，将接收板供电，与发送板进行连接，开始接收数据。（5）接收板得到数据，将温度信息在LCD液晶显示屏上进行显示。本次毕业设计项目结束。（1）目标完成情况通过我的努力和指导老师杭老师的指导，开始对蓝牙无线测温系统进行研究，首先是确定无线收发系统的整体系统设计研究，通过指导老师的指导，最终确定了方案。其次是对硬件开发分模块的设计研究，通过指导老师的指导，逐步完成了本次毕业设计。（2

46、）存在不足在具体方案实施中，我遇到了了很多问题，比如在软件编程中协议栈的使用及配置，还有硬件电路的焊接，虽然几天的焊接过后，技术熟练了很多，但是漏焊问题还是存在。本次毕业设计是第一次接触到协议栈这个新的领域，在刚开始的时候，对这个名词几乎是没有深入的了解，在最初的学习时经常是一头雾水，云里雾里，后来在反复读了欧阳俊等老师所着的蓝牙4.0 BLE开发完全手册物联网开发技术实战几遍后，又在实际情况下亲手操作了几个例程，总算是对蓝牙4.0 BLE通信有了一个大致的理性的认识。下面对本次毕业设计中所做的主要工作做以下总结：1）对于无线测温系统有了更多的认识。这是我第一次接触到CC2540蓝牙芯片，也是

47、第一次接触无线通信技术。测温技术我还是比较熟悉的，通过这次设计，我不仅仅学会了使用数字温度传感器，也让我对无线蓝牙技术有了全面的了解，同时还接触到了无线测温技术。2）这次毕业设计中，我认识了很多新的软硬件。硬件有DHT11温度传感器、CC2540蓝牙芯片、五向按键、12864液晶显示屏等，软件有IAR、Btool、SmartRF Flash programmer、串口调试助手。3）通过本次设计是对自己的一种肯定，之前对一些比较复杂的设计一直信心不足，一直以为这些是研究生或者专业人士才能做到的。虽然说本次设计做的不够完美，但是能够独立完成设计方面的内容已经很不容易，让我信心倍增。4）通过本次设计也让我的文献检索能能力有了一个很大的提高。同时学会了通过altium desinger summer软件绘制PCB板，在然后工作中都是必不可少的技能。5)通过此次设计，使我深刻的认识到自己在知识方面的储备是远远不够的，大学四年所掌握的知识用以完成这次设计是远远不够的，我只能通过参考文献学习完成这次设计，另外还有老师以及其他同学的无私帮助。6.