基于嵌入式处理器MCF5272家庭蓝牙网关的实现

基于嵌入式处理器 家庭蓝牙网关的实现蓝牙是一种近距离无线通信技术，由于其低成本、低功耗和高可靠性的优点而被现代家庭网络所广泛接受。文中介绍了蓝牙技术和由各种信息家电所构成的家庭网络的基本概念，以及 公司的嵌入式处理器 的一些基本性能特征，并阐述了基于 实现家庭蓝牙网关的具体方案。这种家庭蓝牙网关主要由蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网接口模块三部分构成，在文中还分别讨论了每一个模块的设计原理。引言信息家电（， ）是融合了计算机和通信技术的新型消费电子产品，随着信息家电进一步数字化、网络化、智能化和自动化的发展趋势，出现了家庭网络。而由于蓝牙技术低成本、低功耗、低复杂性、高效率、高可靠性、强互操作性和良好兼容性等特点，使其被家庭网络所接受。为了合理有效地管理网络中的家电，并使其顺利地实现与家庭网络以外的因特网、移动通信网甚至固定市话网之间的通信，蓝牙网关的如何实现则成为问题的关键。本文基于蓝牙技术，介绍了用公司的嵌入式处理器 来实现家庭蓝牙网关的具体方案。一、蓝牙与家庭网络蓝牙（ ）是一种近距离无线通信技术规范，用来描述和规定各种信息产品（包括通信产品、计算机产品和消费电子产品）相互之间是如何用短距离无线电系统进行连接的。蓝牙技术的最大好处是消除了千头万绪、令人头疼的电缆线，从而实现信息电子设备之间的信息传递与同步。它具备通用电缆在成本、安全和承载能力等方面的种种特征。主要有以下几个特点：蓝牙通过嵌入芯片来为现有的设备增添无线连接的功能。这种微芯片的面积只有见方，能使设备在短距离范围内发送无线电信号，来寻找另一个蓝牙设备，一旦找到，相互之间便开始通信、交换信息。蓝牙可以像因特网那样传输数据，也可以像移动电话网那样传输语音。蓝牙的无线传输距离一般为 左右，发射功率大约为 。蓝牙使用的是 的工业、科研、医疗全球通自由频段。在世界上绝大部分国家无需申请无线电执照或许可证，使人们可以随时随地毫无障碍地使用蓝牙设备。它采用跳频扩谱技术，每秒160跳0，在建立连接时为320跳，是典型的微功率设备，适于家庭范围。蓝牙设备可以实现点到点的通信，一台蓝牙设备最多可以同时和7台设备建立无线连接。通信协议采用分层结构，支持语音数据访问点、外设连接、个人网络（）等三大范畴的应用。在通信链路层采用认证、加密、和密钥管理来进行安全控制。在应用层采用（个人标识码）进行单双向认证。蓝牙的传输速率理论上可以达到每信道 ，实际应用时的有效值为每信道 ，大约是普通电话线的倍。它支持 的实时语音传输语音编码采用 和。仅传输语音时，支持三路全双工；当语音和数据同时传输或者仅传输数据时，支持 对称双工或 的非对称双工通信。使用蓝牙技术的家庭网络指网络家电和其它设备通过嵌入蓝牙模块，比如卡、卡、卡等，利用无线方式连在一起使其之间相互通信，并利用具有路由功能的家庭蓝牙网关与外部网络互连，能提供集中的或异地的音频/视频通信、计算机控制和管理等，实现信息在家庭内以及与外部之间的充分通信和共享。二、嵌入式处理器微处理器是 公司生产的高集成的微处理器。考虑到在设计下一代互联网设备、 电话系统、低端网络控制、工业控制、图像设备，还是存储解决方

案时，摩托罗拉的系统设计和应用要求。的7案时，摩托罗拉的系统设计和应用要求。的7高2性能及通用性都能满足嵌入式采用技术，在处理能力。其内部了丰富的通用模块，如时钟下能够达到 的优良单元集成快速以太网控制器、接.口1等，并且能够与常用的外围设备（如收发器）实现无缝连接，从而简化了外围电路设计，降低了产品成本、体积和功耗。主要有以下特点：内部集成了字节的、字节M字节的指令 ，以及片外扩展的 和。支持8和位的和， 控制器支持的芯片。 位地址数据总线，内核和总线时钟均为 ，有个通用数据寄存器。内部集成了 、 控制器，只需很少的外围芯片就可以实现两个 串口和一个 接口。还内嵌一个 快速以太网控制器，片外扩展一片，快速以太网媒体存取控制（ ），支持， 和 物理接口。系列处理器支持背景调试模式，它提供了对底层硬件的调试手段。在背景调试模式下，通过向 发送命令，可以实现对 寄存器、系统存储器的访问。使用 推荐的针插座接到 仿真头，实现代码的下载和调试。合乎标准，可操作内或外收发器的设备控制器。提供个通用的 引脚，支持个外部中断。三、蓝牙网关的实现方案家庭蓝牙网关的实现方案如图 所示，主要包括蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网连接模块三部分。其中，以为核心部件的蓝牙网关控制模块对家庭网络通过射频收发模块为与信息家电的连接提供了无线接口，对外与网通过 接口连接，与 网通过接口连接，成为公共网进入家庭的咽喉要道。1、蓝牙网关控制模块蓝牙网关控制模块是家庭蓝牙网关的核心部分，采用了嵌入式处理器 ，具有较好的处理能力的同时也支持蓝牙上层协议栈、终端的接入控制、话路交换等功能。本设计方案对 的和 进行了扩充，外扩了字节的 （X ）0 字节的（X ）。这样， 执行存储在闪存 里的程序，并将一些临时数据存放在同步数据随机存取器 里,用户可以通过键盘和液晶显示等与进行简单的交互，完成一些诸如日期、时间等简单参数的设置。的 可以直接和支持蓝牙技术的 、卡等连接，实现上层与底层的蓝牙协议通信。通过串口直接与射频收发模块相连，通过 的弓I脚和外部中断线可以连接电话线路接口和以太网接口。除此以外，蓝牙网关控制模块还包括时钟电路、复位电路以及电源供应几监控电路等。2、射频收发模块射频收发模块由蓝牙收发器和天线组成，功能就是为网关和终端提供无线通道。各种控制信号、数据信号都通过串口和进行传递。该模块以射频单元控制器芯片为核心，由滤波器、功放、低噪放、收发切换开关和一些外围电路组成。为了使蓝牙的传输距离在空旷地带能达到 左右，可以考虑在射频控制器之前加一级射频放大电路，由控制器芯片的内置微处理器对其内存单元和 实施有效管理，调用底层蓝牙协议栈。即通过蓝牙设备、 蓝牙设备、卡蓝牙设备与家庭网络中的信息家电终端连接。3、外网接口模块外网接口模块包括电话线路接口和以太网接口。电话线路接口用于从发送和接收器发送话音信号、放大发送的 信号。一方面来自的振铃及双音多频等信号，送到 接收器；另一方面放大来自发送器的信号及来自 解码器的话音信号，送到 上。收发器完成 信号的检测和产生，发送到网络以供响应。以太网接口与电话线路接口一起为 提供了外部通道，其中网络变压器起到了隔离与电路板的作用，以避免相互干扰。以太网收发器则起着透明传输的作用，一方面将网线上的差分串行信号变成 可以方便读取的并行数据，另一方面将 的并行数据变成差分信号送到网线上。结束语基于上述蓝牙网关控制模块、射频收发模块、外网接口模块，以 嵌入式处理器 为核心的家庭蓝牙网关得以实现。三个模块的硬件成本低，且整个系统设