用单片机实现蓝牙功能

下面的文字只是关于蓝芽技术的调制算法方面，我认为只需要将蓝芽模块加在单片机上就可以了，而不必通过单片机编程来实现具体的算法，只需要编写使两个模块的接口就可以，也就是单片机发送信号时的激励程序，接受外来信号后的处理程序。置于其余就由作为硬件设备的蓝芽来自行处理。不过我并不确定，我会查查看的.

蓝牙技术是用于替代电缆或连线的短距离无线通信技术。它需要把数字信号转换成模拟信号以便在空间中传输,它采用的调制方式是高斯频移键控,以下简称GFSK, 要了解GFSK,就要先说说频移键控的原理,以下简称 FSK

FSK: 简单的讲，就是用不同的频率来调制不同的码元，比如说二进制，有0和1 两种码元，那么我就需要两个频率f1和f2来调制数字0和1，在接受端根据频率f1代表数字0，频率f2代表数字1的道理把模拟信号还原为数字信号。

GFSK：就是在进行FSK 调制之前，将原始信号通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，这样一来可以获得更加紧凑的频谱，也就是过滤掉高频的信号，但是保留了足够的频带能量以便在收端成功恢复信号。高斯低通滤波器限制了带宽，对基带信号进行了整形，形成高斯脉冲信号。下面说下加入高斯低通滤波器的好处。

假设我用-1来代表该信号频谱覆盖范围里最低的频率成分；用1来代表该信号频谱覆盖范围里最高的频率成分。一旦信号从-1跳变到1，或者从1跳变到 -1的时候，那么被调制的信号的波形变换太快了，很有可能会导致在原始信号的频率范围里出现新的频率成分，那么我们的信号就已经失真了，这是我们最不想看到的结果。而这正是FSK的一个隐忧。高斯低通滤波器使得信号变得平滑，同样的从-1到1，因为滤波器限制了带宽，于是实际效果是 -1，-98，-93，--- 96，99，1那么用这些变化平滑的数字脉冲信号去调制载波，就会减少上述出现的多余频率成分的现象。

那么为什么在蓝牙技术中采用了GFSK而不是FSK？因ＦＳＫ技术对于信号的频谱宽度没有什么限制，频率间的范围可能很大，导致跳变实在太快，这样就造成了失真的可能和频谱的利用率不高（这句话是我从一英文网上看到的，不过现在还不明白），而蓝牙传输的频谱并不大，所以采用ＧＦＳＫ技术。还有，有限的带宽可以节省电流，那么对于手机和单片机的寿命是有好处的。　

我认为不必深究高斯低通滤波的原理，因为该滤波器是一个硬件设备，作为组件是直接加在蓝芽模块之中的。如果真的要对算法进行编程，那么我们就只需要对滤波器里出来的信号进行处理，也就是如何用程序来表示ＦＳＫ算法。

下面我结合具体的蓝芽模块来说下ＧＦＳＫ调制在其中的应用

蓝芽的载波选用全球公用的2．4Ｇhz

实际射频通道为f=2402 k×1mhz，k=0，1，2，…，78　共７９个频带，并采用跳频方式来扩展频带，跳频速率为1600跳/s。可得到79个1mhz带宽的信道。蓝牙设备采用gfsk调制技术，通信速率为1mbit/s，实际有效速率最高可达721kbit/s，通信距离为10m，发射功率为1mw；当发射功率为 100mw时，通信距离可达100m

对于短距离的数据传输，当前最普遍的传输方法是有线传输、红外传输和蓝牙传输。有线传输是较为传统的数据传输方法，需要传输电缆。当设备为移动设备或设备数目较多时这将带来很大的不便；红外传输经常受到温度、辐射等干扰，且无法穿过实体进行传输；使用蓝牙技术可以很好地摒弃这两个缺点，但目前蓝牙技术一般被用于高端的电子设备中。对于低端的电子设备，如何使用蓝牙技术还是一个有待解决的问题。针对这个问题，单片机学习网设计了一个基于蓝牙技术和单片机的数据传输系统，为嵌入式电子厂商提供一种技术参考.

1 系统的整体架构

该系统由键盘、单片机、LED显示器、固化了电缆通信协议(RFCOMM)的蓝牙模块和PC机组成。

2 系统的工作原理

系统的核心是单片机和蓝牙模块。系统上电后，单片机初始化自身和所有外围接口，蓝牙模块主动寻找其它设备并自动建立连接，然后系统进入就绪等待状态。按照数据传输方向，可以把系统分为发送和接收两个子系统。

对于发送子系统，单片机接收由键盘传来的键值，按照一定的协议规则对其进行转换，再显示到显示器上。同时，单片机调用自身的键值分析程序，分析用户要输入数据还是要发送数据。在输入状态下，单片机记下用户所输入的每一个数据并将其打包、存储，直到用户按下“发送”键。此时单片机转变为发送状态，控制蓝牙模块将刚才存储的数据发送出去。

对于接收子系统，单片机按照事先约定的协议接收从蓝牙模块传来的数据，直到遇到数据结束符。而后单片机对数据进行分析、解包，并将其显示在显示器上为了增强可操作性，本数据传输系统考虑了单片机和PC机两种情况。每一个子系统既可以使用单片机和蓝牙模块接口，也可以使用PC机和蓝牙模块接口。采用这样的技术后，不仅单片机之间可以互传数据，而且单片机还可以和PC机互传数据。

3 系统的程序设计

单片机上电后，首先要初始化自身。在本系统中，使用了键盘扫描和LED显示接口芯片8279。因此在主程序中还要对8279进行初始化：
COM8279 = 0xd1; //总清除

COM8279 = 0x00; //8*8字符显示，左边输入，编码扫描键盘， 双键封锁
COM8279 = 0x50; //读FIFO RAM命令
COM8279 = 0x90; //写显示RAM(数码管选择)

之后，可以把程序分为接收、发送和显示三个主要部分。

3.1 接收部分

系统采用查询的方法采集蓝牙模块传送过来的串行数据。对键盘的按键值进行设定由个人的习惯来进行设定。以C语言的形式的伪代码来表示，接收函数的伪代码如下：

void RcvData(void){
while(DataReceivingNotDone){
ReceiveNextBit;
}
}

3.2 发送部分

键盘数据经过处理后，转化为串行数据发送到蓝牙模块，再由蓝牙模块发送出去。发送函数的C语言形式的伪代码为：

void SendData(void){
if( KeyValue < 10 ){ //如果数据是一位数
SendOneByte(); //发送这一位
}
else{ //如果数据是两位数
SendTwoBytes(); //分成两位发送，先发送高位再发送低位
}
}

3.3 显示部分

系统中使用的是八位LED显示，通过控制显示的接口芯片8279，可以控制LED显示的内容。显示函数如下：

void DispLong(unsigned int dat,unsigned char addr){
COM8279 = 0x90 + addr;
DAT8279 = disp_tab[0];
COM8279 = 0x90 + addr;
while(dat){
DAT8279 = disp_tab[dat % 10];
dat /= 10;
}
}

4 结束语

短距离通信的发展趋势是无线通信。蓝牙技术在当前已经应用得比较普遍，但是这种应用往往局限于高端的电子产品中。本文的设计采用低成本的单片机来和蓝牙模块进行技术集成，使得蓝牙技术也可以应用在低端电子产品中。如果您有需要可以与51hei.com联系，本文所设计的数据传输系统在实际中运行良好，可以为嵌入式电子厂商提供一种技术参考。