- 相關(guān)推薦
一種基于藍牙技術(shù)的無(wú)線(xiàn)U盤(pán)設計
摘要：針對傳統的數據采集器存在線(xiàn)路布置復雜，開(kāi)發(fā)周期長(cháng)等問(wèn)題，本設計利用大容量U盤(pán)來(lái)存儲溫度傳感器所檢測到的數據，同時(shí)用微處理器來(lái)讀寫(xiě)U盤(pán)，將數據在無(wú)線(xiàn)U盤(pán)與移動(dòng)終端之間進(jìn)行通信，從而達到存儲單片機系統采集到的數據的目的，實(shí)現對所需數據的快速分析和管理。利用無(wú)線(xiàn)U 盤(pán)作為中間存儲介質(zhì)，既克服了對計算機的依賴(lài)，同時(shí)可以上傳到互聯(lián)網(wǎng)，方便人們隨時(shí)隨地獲取數據分享數據。
關(guān)鍵詞：藍牙U 盤(pán) 傳感器 無(wú)線(xiàn)傳輸
傳統的數據采集器是以有線(xiàn)的方式連接采集端和控制端的，PC上一般都安裝數據分析處理軟件來(lái)分析處理數據，這樣就需要較為復雜的線(xiàn)路，而且開(kāi)發(fā)起來(lái)時(shí)間也比較長(cháng)。隨著(zhù)信息化時(shí)代的發(fā)展，對數據進(jìn)行采集和分析的主要采取分布式數據采集形式，這種方式不僅體現了數據采集在智能化、集中化上的趨勢，而且在網(wǎng)絡(luò )化、分布化上面有越來(lái)越顯著(zhù)的發(fā)展趨勢。在信息化日新月異的今天，微處理器和單片機的應用與研究蓬勃發(fā)展，我們的日常生活與其已經(jīng)密不可分，處處都能看到他的縮影。為了更加高效快捷的采集到我們所需要的數據，并且能夠實(shí)時(shí)的與移動(dòng)終端進(jìn)行通信，基于此本文提出了將無(wú)線(xiàn)U盤(pán)和藍牙技術(shù)相結合的一種新型的數據采集器。
本設計整體可分為三部分，硬件設備(U盤(pán)將通過(guò)藍牙設備發(fā)送數據)、ANDROID APP(接收藍牙數據并通過(guò)WIFI與AP建立連接)和服務(wù)器(PC)。這樣，我們對U盤(pán)中的數據就有了多渠道處理方式，同時(shí)傳感器的加入給U盤(pán)中的數據賦予了很大的意義，可以應用在醫療、農業(yè)等方面發(fā)揮巨大作用。同時(shí)，低成本也是本設計的特色之處，性?xún)r(jià)比高，可以很方便，快速的應用于各個(gè)領(lǐng)域。
一、技術(shù)方案
如圖1所示，本系統由溫度傳感器、主控單元、USB 接口芯片和U 盤(pán)和計算機、藍牙模塊等6部分組成。本系統要做的是在普通U 盤(pán)上集成藍牙模塊，以實(shí)現U盤(pán)與其他藍牙設備的數據傳輸和無(wú)線(xiàn)通信。
二、硬件設計
2.1 藍牙模塊
本設計的U盤(pán)讀寫(xiě)模塊采用的沁恒公司的CH375模塊，USB 接口芯片采用CH375B。CH375為C語(yǔ)言子程序庫提供了USB存儲設備的文件級接口，這些應用層接口A(yíng)PI包含了常用的文件級操作，可以移植并嵌入到各種常用的單片機程序中。對于USB存儲設備的應用，CH375直接提供了數據塊的讀寫(xiě)接口，以512b的物理扇區為基本讀寫(xiě)單位，從而將USB存儲設備簡(jiǎn)化為一種外部數據存儲器，單片機可以自由讀寫(xiě)USB存儲設備中的數據，也可以自由定義其數據結構。
本設計中U盤(pán)是在主機方式下運行，通常使用的USB全速設備也可以得以支持，外部單片機可以通過(guò)CH375按照相應的USB 協(xié)議與USB 設備通訊，CH375 還內置了處理Mass-Storage 海量存儲設備的專(zhuān)用通訊協(xié)議的固件，外部單片機可以直接以扇區為基本單位讀寫(xiě)U盤(pán)數據。
2.2 溫度傳感器
如圖1 所示，微控制器與溫度傳感器采用單總線(xiàn)總線(xiàn)通信，溫度傳感器采用DALLAS(達拉斯)公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器，利用DS18B20對測量對象進(jìn)行數據采集，然后利用USB接口芯片在U盤(pán)和微控制器之間進(jìn)行數據的傳輸，從而可以把采集到的數據存儲到U盤(pán)中。然后將U盤(pán)與計算機進(jìn)行連接，就可以在計算機上對數據進(jìn)行管理或直接將手機與藍牙模塊進(jìn)行連接，讀取到其中數據，移動(dòng)終端的軟件平臺如圖3所示。
如圖3所示，本設計的軟件框架主要由藍牙核心協(xié)議、會(huì )話(huà)層協(xié)議以及上層應用程序構成。藍牙的核心系統協(xié)議為最低的4個(gè)Layer，再加上應用層profile SDP，包括：基帶，鏈路管理，邏輯鏈路控制與適應協(xié)議和服務(wù)搜索協(xié)議，SDP。藍牙核心協(xié)議對藍牙數據進(jìn)行控制和處理。本方案的核心技術(shù)是實(shí)現基于對象交換協(xié)議(OBEX)(完成兩藍牙設備間的數據對象通信)的文件單點(diǎn)傳送，而它是文件多點(diǎn)傳送的基礎。
三、軟件設計
3.1 軟件平臺
Arduino是源自意大利的一個(gè)開(kāi)放源代碼的硬件項目平臺，該平臺包括一塊具備簡(jiǎn)單I/O功能的電路板以及一套類(lèi)似于 Java 和 C 語(yǔ)言的 IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。Arduino用戶(hù)通過(guò) USB接口直接進(jìn)行編程和通信，可以用來(lái)開(kāi)發(fā)交互產(chǎn)品，比如它可以讀取大量的開(kāi)關(guān)盒傳感器信號，并且可以控制電燈、電機和其他各式各樣的物理設備;Arduino也可以開(kāi)發(fā)出和PC相連的周邊裝置，能在運行時(shí)與PC上的軟件進(jìn)行通訊。Arduino的硬件電路板可以自行焊接組裝，也可以購買(mǎi)已經(jīng)組裝好的模塊，而程序開(kāi)發(fā)環(huán)境的軟件則可以從網(wǎng)上免費下載和使用。
藍牙通用應用框架如圖4所示。Android系統提供了藍牙開(kāi)發(fā)的API，供開(kāi)發(fā)者調用。 Android平臺包括藍牙網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧，允許藍牙設備之間進(jìn)行數據的無(wú)線(xiàn)交換。應用程序框架提供了通過(guò)Android藍牙API的訪(fǎng)問(wèn)藍牙功能。這些API允許應用程序以無(wú)線(xiàn)方式連接至其他藍牙設備，可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)無(wú)線(xiàn)功能。
在A(yíng)ndroid平臺上，藍牙設備之間的通信主要包括了四個(gè)步驟：對藍牙設備進(jìn)行設置、在局域網(wǎng)內尋找有可能進(jìn)行匹配的藍牙設備、對設備進(jìn)行連接和在設備之間進(jìn)行通信。
3.2 服務(wù)器配置
從客戶(hù)端給的數據是有一定格式的，首先客戶(hù)端必須把文件名告訴服務(wù)器，然后，把文件中的數據傳輸過(guò)去。具體來(lái)說(shuō)，如圖5所示，先在服務(wù)器端開(kāi)一個(gè)端口為422，用來(lái)監聽(tīng)是否有客戶(hù)端接入，一旦有客戶(hù)端接入，便獲取客戶(hù)端的socket，緊接著(zhù)就是獲取客戶(hù)端的流了，在接受流的時(shí)候，存在一個(gè)問(wèn)題就是不知道接受的數據哪部分是文件名，哪部分是文件本身的數據信息，本文解決的方法是：把第一批來(lái)的數據轉化為字符串，獲取以.txt結束之前的那部分，這樣便可獲知文件名是什么。在接下來(lái)便是在服務(wù)器端創(chuàng )建同名文件，把流中余下的數據寫(xiě)入到同名文件中，保存在特定的服務(wù)器文件夾下。
3.3 模塊初始化流程
四、結語(yǔ)
通過(guò)將U 盤(pán)連接到藍牙模塊中，并對數據采集模塊再設計，使得數據采集模塊具備了與所有具有藍牙模塊的電子產(chǎn)品進(jìn)行數據無(wú)線(xiàn)傳輸的功能，具有即時(shí)性、便捷性。同時(shí)，我們在芯片周?chē)峁┴S富接口，可連接多種接口傳感器，并將實(shí)時(shí)采集的數據記錄在U盤(pán)，可直接被電腦讀取，或間接被手機讀取。在手機端，有獨立開(kāi)發(fā)的ANDROID APP，具有讀取U盤(pán)數據，保存到本地，或者上傳的服務(wù)器的功能，只要將移動(dòng)設備連接到AP，就可以將數據同步到服務(wù)器，以便隨時(shí)隨地的訪(fǎng)問(wèn)數據。將U盤(pán)、手機、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器四者結合到了一起。實(shí)現了數據的實(shí)時(shí)讀取和采集。
參考文獻：
[1]陳會(huì )，張喜驗，周揚 等.基于CH375控制芯片的U盤(pán)讀寫(xiě)系統[J].山東科學(xué)，2006.10.
[2]趙智聰.基于PDA 手機的移動(dòng)監護通訊技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)碩士論文，2010.04.27.
[3]沈沛鴻，王孟良.基于藍牙技術(shù)的新型U盤(pán)[J].軟件，2012年第33卷第5期
[4] 陳會(huì )，張喜驗，周揚.基于CH375控制芯片的U盤(pán)讀寫(xiě)系統[J].山東科學(xué)，2006，19(5)：56-58.
[5] 趙曉順，于華麗，王希望.雙模式USB接口芯片CH375在溫濕度測試儀中的應用[J].農機化研究，2007(10)：171-173.
[6] 郭宏志.Andriod開(kāi)發(fā)應用詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010：1-7.
[7]余志龍，陳昱勛，鄭名杰.Google Andriod SDK開(kāi)發(fā)范例大全[M].北京：人民郵電出版社，2009.
[8]王紅艷，朱全銀，嚴云洋，丁甜甜.SOA系統中手機信息與Web服務(wù)的數據同步[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報，2011(4).
[9]王瑩.淺談藍牙技術(shù)應用及其發(fā)展展望[J].黑龍江科技信息，2011(14).
[10]賈瑞.基于A(yíng)rduinoMega2560的無(wú)線(xiàn)監控小車(chē)設計[J].數字技術(shù)與應用，2013(10).
【一種基于藍牙技術(shù)的無(wú)線(xiàn)U盤(pán)設計】相關(guān)文章：
應用藍牙技術(shù)組建無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)03-20
基于CMX469A的無(wú)線(xiàn)MODEM設計03-20
一種新的網(wǎng)絡(luò )教育支持技術(shù)-藍牙技術(shù)03-18
藍牙技術(shù)淺析03-19
一種基于軟件無(wú)線(xiàn)電的通用調制器的設計和實(shí)現03-20
淺析基于通信系統淺談無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)03-27
基于WE904的實(shí)時(shí)圖像無(wú)線(xiàn)傳輸設計03-21
應用藍牙技術(shù)實(shí)現組內各種無(wú)線(xiàn)通信及網(wǎng)絡(luò )融合FMC03-07
基于時(shí)分復用的一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )MAC協(xié)議的設計03-03