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摘要：蓝牙是一种低功耗、短距离无线通信技术，其设计意图是取代现有的个人计算机、打印机、传真机和移动电话等设备上接口的有线电缆。主要优点有：可以方便建立无线连接，代替传统的有线电缆连接；移植性强，适用面广；安全性高；支持微微网与分散网等组网工作模式；功耗低成本低。[1]本文论述了一种应用蓝牙技术的抄表系统的设计，具有重要的现实意义和应用价值。
关键词：抄表系统；蓝牙；ROK101 007；集中器
中图分类号：TN925 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02
1概述
1.1蓝牙的产生与发展：蓝牙是从英文Bluetooth单词直译而来的，是一种低功耗、短距离无线通信技术，其设计意图是取代现有的个人计算机、打印机、传真机和移动电话等设备上接口的有线电缆。1994年，爱立信移动通信公司为移动电话和电话附件之间寻找一种低功耗、低成本的无线接口。由于蓝牙具有全球通用性，获得来自计算机硬件、便携设备以及移动电话行业全面支持。1998年5月，爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝等5家公司联合制定了短距离无线通信技术标准，该标准命名为Bluetooth，取名为蓝牙，成为一种全球性的通信标准。[2]1.2蓝牙的技术特点：蓝牙技术提供低成本、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境的个人网络，使得近距离内各种设备能够实现无缝资源共享，并且它的初衷是以相同成本和安全性实现一般电缆的功能，从而使用户摆脱电缆束缚。蓝牙技术具备以下技术特性：能传送语音和数据；使用全球通用的频段；低成本、低功耗和低辐射；蓝牙协议提供了认证和加密以实现链路级安全，蓝牙系统认证与加密由物理层提供；多用途实现组网通信；蓝牙组网最多可有256个蓝牙单元设备形成微微网，多个微微网组成发散网。1.3抄表应用：在工业领域，抄表和监测的特点，决定了抄表和监测系统采用无线通信的优越性；而蓝牙的技术特点符合抄表和监测系统的这种需要。采用蓝牙技术设计的抄表系统，具有蓝牙系统的一般特点，因其无线通信的特点，使抄表系统的多种组合方式，多个蓝牙单元设备组成微微网，多个微微网组成发散网。便于抄表系统增加或减少用户。
2抄表系统组成和系统结构
2.1抄表系统的组成单元：抄表系统由集中单元（服务器）和若干个客户单元表（每个微微网中不超过256个）组成抄表微微网，多个微微网组成抄表发散网。本文中主要介绍抄表微微网。集中单元与单元表之间通过蓝牙接口交换数据和语音，具体说集中单元（服务器）通过蓝牙接口从表中收集并记录数据，称为抄表系统。集中单元和单元表均有蓝牙设备，每个蓝牙设备有全球唯一的地址，工作在全球通用的频段（ISM频段），通过点对点的连接，实现信息交互。集中单元和单元表中蓝牙设备和其他设备之间的信息交互成为设计的一个主要方面。因此该设计可分为系统结构设计和集中单元与单元表的设计。2.2抄表系统的系统结构。与集中单元(服务器)进行信息交互的单元表最多可为256个，以6个客户单元表为例画出系统结构图。
3抄表系统的工作原理
3.1抄表系统的蓝牙设备（选用ROK 101 007芯片）通过HCI指令建立两个蓝牙设备的点对点连接。集中器（服务器）置于寻呼模式，主动与单元表的蓝牙设备建立连接，单元表被置于寻呼扫描模式，用于响应集中器（服务器）建立链接的请求。3.2连接过程：芯片复位。复位完成后，蓝牙设备进入待机状态。系统工作时，集中单元（服务器）向单元表发出查询模式，搜素单元表的蓝牙设备，每个应答查询消息的单元表的蓝牙设备都返回一个查询结果事件，用来报告该设备的蓝牙地址、寻呼扫描模式等参数。查询结束后，单元表将通过蓝牙设备发送查询完成事件信号，事件中的状态参数可用于表示查询是否成功。建立异步无链接（ACL）链路使发起链接的集中器蓝牙设备创建与蓝牙地址指令参数指定的单元表的蓝牙设备之间的相互链接。链接建立后，集中器（服务器）与单元表之间的蓝牙设备之间即可传送ACL数据分组，收集单元表的数据，完成数据抄表。建立同步面向链接（SCO）链路，用于语音等实时信号的传输，系统可通过芯片的PCM接口传送语音信号，前提是设备之间（ACL）链路已经存在。用于监测。“断开链接”用于终止现有的链接，设置其指令参数决定断开那个链接。
4集中器（服务器）的硬件连接设计
集中器（服务器）采用计算机与蓝牙设备，通过RS232应用配置。
4.1接口规范（HCI RS232传输层）。HCI RS232传输层的目标是在主机和蓝牙设备主控制器之间的物理RS232上使用蓝牙HCI。可以传输四种分组：HCI指令分组，HCI事件分组，HCI ACL数据分组，HCI SCO 数据分组。除上述四种分组外，还有两种分组用于动态协商和错误报告，即错误消息分组和协商分组。协商分组用于协商通信设置和协议。在主机和主控制器之间对波特率，奇偶校验类型，终值位，和协议模式进行协商。
4.2硬件连接图
图1硬件连接图
集中器（服务器）主机与蓝牙设备通过UART（RS232）配置。
5Visual C++的编程
5.1从集中器（服务器）的硬件连接设计可以看出只要从集中器主机（计算机）对UART端口进行读写操作即可实现抄表系统的初始化，查询，建立连接等过程。集中器（服务器）主机在RS232与蓝牙设备（芯片）连接好后，只需通过主机对RS232进行读写操作，即可实现对蓝牙设备的读写。通过这个过程实现对RS232和蓝牙设备的初始化，连接，传输数据和语音信号；对RS232的设置，初始化，读写，通过在集中器主机上应用Visual c++编写應用程序来实现。Visual c++强大的功能和在串口通信方面成熟的技术，开发主机应用程序不是很费力的事。
6单元表的设计
6.1硬件设计。采用单片机（8051）与蓝牙芯片ROK 101 007设计数据采集与发射系统设计单元表。该单元表设计作为无线模拟数据的发射单元。6.2软件设计。以嵌入式开发平台作为开发平台。软件中最重要的是以HCI指令开发的HCI状态机模块。
其他注意事项：ROK 101 007的默认传输速率为57.6kb/s,通过软件可以配置更高的速率，同时作为模块主机的微控制器必须能够支持配置的传输速率。两个蓝牙设备之间要建立流控，设置缓冲区，合理安排数据包的大小。根据HCI，和串口通信要求合理安排进行串口通信的数据包的大小和规格及顺序。编程开发详见8051嵌入式系统开发。
7结束语
该文的撰写介绍了一种基于蓝牙的无线抄表系统的解决方案。该抄表系统由于无线连接和便捷的组网方式及地址唯一的安全性，具有很高的应用前景和推广价值。随着蓝牙技术的发展，成为一种普遍推广的应用技术；本文的撰写有力推广了蓝牙技术的应用，开拓了该领域工程技术人员的视角，是该领域技术人员的有用参考。
参考文献：
[1]张禄林等编著.蓝牙协议及其实现.北京:人民邮电出版社,2001.
[2]钱志鸿等.蓝牙技术原理、开发与应用.北京:北京航空航天大学出版社,2006,3.
[作者简介]孟勋（1975.4-），陕西华阴人，硕士，毕业于西安交通大学，职务：教师，职称：助教，助工。
关键词：抄表系统；蓝牙；ROK101 007；集中器
中图分类号：TN925 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02
1概述
1.1蓝牙的产生与发展：蓝牙是从英文Bluetooth单词直译而来的，是一种低功耗、短距离无线通信技术，其设计意图是取代现有的个人计算机、打印机、传真机和移动电话等设备上接口的有线电缆。1994年，爱立信移动通信公司为移动电话和电话附件之间寻找一种低功耗、低成本的无线接口。由于蓝牙具有全球通用性，获得来自计算机硬件、便携设备以及移动电话行业全面支持。1998年5月，爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝等5家公司联合制定了短距离无线通信技术标准，该标准命名为Bluetooth，取名为蓝牙，成为一种全球性的通信标准。[2]1.2蓝牙的技术特点：蓝牙技术提供低成本、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境的个人网络，使得近距离内各种设备能够实现无缝资源共享，并且它的初衷是以相同成本和安全性实现一般电缆的功能，从而使用户摆脱电缆束缚。蓝牙技术具备以下技术特性：能传送语音和数据；使用全球通用的频段；低成本、低功耗和低辐射；蓝牙协议提供了认证和加密以实现链路级安全，蓝牙系统认证与加密由物理层提供；多用途实现组网通信；蓝牙组网最多可有256个蓝牙单元设备形成微微网，多个微微网组成发散网。1.3抄表应用：在工业领域，抄表和监测的特点，决定了抄表和监测系统采用无线通信的优越性；而蓝牙的技术特点符合抄表和监测系统的这种需要。采用蓝牙技术设计的抄表系统，具有蓝牙系统的一般特点，因其无线通信的特点，使抄表系统的多种组合方式，多个蓝牙单元设备组成微微网，多个微微网组成发散网。便于抄表系统增加或减少用户。
2抄表系统组成和系统结构
2.1抄表系统的组成单元：抄表系统由集中单元（服务器）和若干个客户单元表（每个微微网中不超过256个）组成抄表微微网，多个微微网组成抄表发散网。本文中主要介绍抄表微微网。集中单元与单元表之间通过蓝牙接口交换数据和语音，具体说集中单元（服务器）通过蓝牙接口从表中收集并记录数据，称为抄表系统。集中单元和单元表均有蓝牙设备，每个蓝牙设备有全球唯一的地址，工作在全球通用的频段（ISM频段），通过点对点的连接，实现信息交互。集中单元和单元表中蓝牙设备和其他设备之间的信息交互成为设计的一个主要方面。因此该设计可分为系统结构设计和集中单元与单元表的设计。2.2抄表系统的系统结构。与集中单元(服务器)进行信息交互的单元表最多可为256个，以6个客户单元表为例画出系统结构图。
3抄表系统的工作原理
3.1抄表系统的蓝牙设备（选用ROK 101 007芯片）通过HCI指令建立两个蓝牙设备的点对点连接。集中器（服务器）置于寻呼模式，主动与单元表的蓝牙设备建立连接，单元表被置于寻呼扫描模式，用于响应集中器（服务器）建立链接的请求。3.2连接过程：芯片复位。复位完成后，蓝牙设备进入待机状态。系统工作时，集中单元（服务器）向单元表发出查询模式，搜素单元表的蓝牙设备，每个应答查询消息的单元表的蓝牙设备都返回一个查询结果事件，用来报告该设备的蓝牙地址、寻呼扫描模式等参数。查询结束后，单元表将通过蓝牙设备发送查询完成事件信号，事件中的状态参数可用于表示查询是否成功。建立异步无链接（ACL）链路使发起链接的集中器蓝牙设备创建与蓝牙地址指令参数指定的单元表的蓝牙设备之间的相互链接。链接建立后，集中器（服务器）与单元表之间的蓝牙设备之间即可传送ACL数据分组，收集单元表的数据，完成数据抄表。建立同步面向链接（SCO）链路，用于语音等实时信号的传输，系统可通过芯片的PCM接口传送语音信号，前提是设备之间（ACL）链路已经存在。用于监测。“断开链接”用于终止现有的链接，设置其指令参数决定断开那个链接。
4集中器（服务器）的硬件连接设计
集中器（服务器）采用计算机与蓝牙设备，通过RS232应用配置。
4.1接口规范（HCI RS232传输层）。HCI RS232传输层的目标是在主机和蓝牙设备主控制器之间的物理RS232上使用蓝牙HCI。可以传输四种分组：HCI指令分组，HCI事件分组，HCI ACL数据分组，HCI SCO 数据分组。除上述四种分组外，还有两种分组用于动态协商和错误报告，即错误消息分组和协商分组。协商分组用于协商通信设置和协议。在主机和主控制器之间对波特率，奇偶校验类型，终值位，和协议模式进行协商。
4.2硬件连接图
图1硬件连接图
集中器（服务器）主机与蓝牙设备通过UART（RS232）配置。
5Visual C++的编程
5.1从集中器（服务器）的硬件连接设计可以看出只要从集中器主机（计算机）对UART端口进行读写操作即可实现抄表系统的初始化，查询，建立连接等过程。集中器（服务器）主机在RS232与蓝牙设备（芯片）连接好后，只需通过主机对RS232进行读写操作，即可实现对蓝牙设备的读写。通过这个过程实现对RS232和蓝牙设备的初始化，连接，传输数据和语音信号；对RS232的设置，初始化，读写，通过在集中器主机上应用Visual c++编写應用程序来实现。Visual c++强大的功能和在串口通信方面成熟的技术，开发主机应用程序不是很费力的事。
6单元表的设计
6.1硬件设计。采用单片机（8051）与蓝牙芯片ROK 101 007设计数据采集与发射系统设计单元表。该单元表设计作为无线模拟数据的发射单元。6.2软件设计。以嵌入式开发平台作为开发平台。软件中最重要的是以HCI指令开发的HCI状态机模块。
其他注意事项：ROK 101 007的默认传输速率为57.6kb/s,通过软件可以配置更高的速率，同时作为模块主机的微控制器必须能够支持配置的传输速率。两个蓝牙设备之间要建立流控，设置缓冲区，合理安排数据包的大小。根据HCI，和串口通信要求合理安排进行串口通信的数据包的大小和规格及顺序。编程开发详见8051嵌入式系统开发。
7结束语
该文的撰写介绍了一种基于蓝牙的无线抄表系统的解决方案。该抄表系统由于无线连接和便捷的组网方式及地址唯一的安全性，具有很高的应用前景和推广价值。随着蓝牙技术的发展，成为一种普遍推广的应用技术；本文的撰写有力推广了蓝牙技术的应用，开拓了该领域工程技术人员的视角，是该领域技术人员的有用参考。
参考文献：
[1]张禄林等编著.蓝牙协议及其实现.北京:人民邮电出版社,2001.
[2]钱志鸿等.蓝牙技术原理、开发与应用.北京:北京航空航天大学出版社,2006,3.
[作者简介]孟勋（1975.4-），陕西华阴人，硕士，毕业于西安交通大学，职务：教师，职称：助教，助工。