ROK 101 007/1型蓝牙模块的特性及其应用

摘要：蓝牙是一种迅速发展的小范围无线多媒体通信技术，蓝牙模块是蓝牙技术的硬件基础。ROK101 007/1型蓝牙模块是Ericsson公司的产品，具有安全可靠、支持多种接口类型和传输多媒体信息等特点，在各种电子设备中广泛应用。首先简要描述蓝牙技术，接着介绍ROK 101 007/l蓝牙模块的主要特性和硬件结构及其在医院病房监护系统中的应用，最后说明ROK 101 007/1的应用前景。
关键词：蓝牙技术；蓝牙模块；ROK 101 007/1；HCI

1 引言
    蓝牙是一种正在发展中的短距离无线时分多址通信技术或个域网技术，是直接面向个人和商务的无线连接应用技术。蓝牙集成电路的主要优点是可以随时随地用无线接口代替有线电缆连接；具有很强的移植性，可应用于多种通信场合；功耗低，对人体危害小；成本低廉，实现容易，便于推广。蓝牙模块工作在2.4 GHz的ISM频段，采用跳频/时分复用技术，传输速率高达1 Mbit/s，能实现点对点和点对多点通信，以无线方式将区域内各个数据或语音设备连接组成微微网，嵌有蓝牙模块的电子设备之间可以方便快捷的通信。目前，蓝牙产品在通信、电子和网络等领域得到了广泛应用。

2 ROK 101 007/1型蓝牙模块
2.1 硬件结构
    蓝牙模块是实现无线通信的硬件基础。ROK101 007/1是可以在各种电子设备中实现蓝牙功能的短距离通信模块，得到了广泛的应用。其主要特点是支持USB、UART和ⅡC；具有声音和数据传输功能；符合蓝牙1.1版本并通过了FCC/ETST认证。其硬件结构框图如图1所示，主要包括基带控制器、闪速存储器和射频模块。

2.1.1 基带控制器
    基带控制器实现蓝牙基带部分的功能，主要作用是完成对基带及链路的管理，包括对同步(SCO)和异步(ACL)连接方式的支持、差错控制、物理层的认证和加密、链路管理等。此外，基带控制器还提供USB，UART/PCM接口，实现与主机控制接口(HCI)传输层的物理连接。
2.1.2 闪速存储器
    闪速存储器的功能是存放基带、链路管理层和主机控制接口软件，以及一些API程序，用于对电路进行配置。使用时，基带控制器首先把存放在闪速存储器中的应用软件调到RAM中。在ROK 101007/1模块中，RAM是基带控制器的运行空闻。
2.1.3 射频模块
    射频模块的主要用来实现蓝牙设备间的无线连接，具体功能是完成频率的合成；完成基带模块的数据比特信号到无线电信号的转换过滤，并将无线电信号以一定的功率和跳频频率发送出去。ROK101 007/1的射频部分由PBA313 01/2型蓝牙射频电路实现，其工作频段为2.4 GHz~2.5 GHz，最大传输速率为1 Mbit/s；PBA313 01/2的内部电路包括锁相环路(由环路滤波器、压控振荡器、晶体振荡器和射频专用集成电路组成)、接收/发送及其开关转换电路、天线滤波器等。
2.2 HCI及其规范
    ROK 101 007/1符合蓝牙技术规范。主机控制接口(HCI)在蓝牙技术规范中有严格的定义，HCI标准主要是定义主机控制蓝牙模块的各个指令意义，其功能部件的第一部分是传输固件，位于蓝牙模块中(如ROK 101 007/1的闪存内)，其主要功能是控制蓝牙模块内的硬件(主机控制器)；第二部分是主机驱动程序，位于主机内：第三部分是实际传输总线。蓝牙模块广泛应用在工控、智能仪器仪表等领域，最典型的应用背景是与单片机串口通信，传输总线可能是USB，PC卡或RS232接口，它们的主要功能是为主机提供向主控制器发送HCI指令、HCI数据以及从主控制器接收HCI指令和数据的能力。
    在USB，PC卡或RS232接口传输总线中，后2种较为简单。以实际的物理传输选用的RS232为例，主机通过RS232接口与蓝牙模块(如ROK 101 007/1)相连接，通过RS232可以传输4种HCl分组，包括HCI命令分组、HCI事件分组、HCI ACL数据分组和HCI SCO数据分组。主机上的RS232驱动程序向主机控制器发出指令，即指令经过RS232物理接口传递到蓝牙模块上，蓝牙模块内的固件将信号传递到数据链路层，由数据链路层控制基带层的操作。同样，主控制器收到指令并准备执行时，将向主机返回指令状态事件。l条最基本的HCI指令一般应包括蓝牙模块复位、初始化、查询、建立链接、传送SCO/ACL数据等。

3 在医院病房监护系统中的应用
    基于蓝牙技术的医院病房监护系统由主控台、各病房控制器和病床终端设备组成，其结构示意图如图2所示。主控台与各病房控制器之间、各病房控制器与各病房内的病床终端设备之间，以及各病房控制器之间能进行交互式无线通信，形成分布式无线交互式通信网络。其中，病床终端设备收集与处理病人信息，并将所获得的信息传送给病房控制器，也可接收病房控制器所传送的信息，在病房微微网中一般作为从设备，可灵活移动，根据病人需要放置在病床周围；病房控制器对病床终端设备进行管理，并在主控台和病床终端设备之间进行中继通信，交换数据信息，在网络中，病房控制器的编号是惟一的，一般作为各病房微微网的主设备，根据通信效果和实际需要，可安装在走廊或病房内；主控台位于护士站，与各病房控制器构成微微网，作为微微网的主设备，对病房控制器和病床终端设备进行管理，与病房控制器通信并进行信息交换。在该系统中，各种设备之间的无线通信通过ROK 101007/1实现，各种设备都必须安装ROK 101 007/1。

3.1 病床终端设备设计
    病床终端设备的主要功能是接收用户的各类呼叫，并通过蓝牙模块与病房控制器交换信息，其硬件结构示意图如图3所示，核心部件是89C51型单片机和ROK l01 007/1，二者之间通过串口写入HCI指令实现相互通信。其外围电路主要有语音编解码电路、显示电路、报警电路和呼叫按钮电路等，其中，语音编解码电路是对病人话音信号编码或对接收的话音编码信号解码，实现病人与主控台护士实时对话；显示电路显示病人呼叫及其处理情况；报警电路实现病人报警或紧急情况呼叫，紧急呼叫具有最高优先级；呼叫按钮电路供病人进行一般呼叫。

3.2 病房控制器设计
    病房控制器的主要功能是在主控台与病床终端设备通过无线方式转发信息，具有发射和接收功能。基本组成部件是89C51型单片机和ROK 101007/1，其结构示意图如图4所示。

3.3 主控台设计
    主控台的主功能是与各病房控制器通信，并完成对接收和输入的各种数据的处理和可视化显示。主要部件包括计算机和ROK 101 007/1等，其结构示意图如图5所示，计算机和蓝牙模块通过RS232型串行口连接，需要RS232进行电平转换。

4 结束语
    ROK 101 007/1型蓝牙模块可应用在包括笔记本电脑等在内的各类电子设备中，在实际应用中具有极大的灵活性，用户可以通过对主机控制接口(HCI)以上的协议包括逻辑链路控制适配协议和串口协议等编程来完成自己的开发。ROK 101 007/1克服了早期无线产品中的许多技术瓶颈，给用户应用带来方便，一般情况下用户只需完成应用软件的设计开发即可。因为ROK 101 007/1具有上述诸多优点，所以已在许多电子设备中得到了普遍应用。