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1、安徽理工大学毕业设计大学毕业设计便携式无线数据采集终端的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的
2、印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 摘要本文主要研究凌阳单片机与蓝牙技术在数据采集与传输方面融合的应用，实现基于蓝牙协议的数据传输。首先，论文对凌阳单片机原理和应用作了简要介绍。其次，对蓝牙协议栈中的基带协议、主机控制接口协议(HCI)、逻辑链路控制协议与适配协议(L2CAP)以及它们的软硬件实现进行了重点分析与研究。再次，提出了实现HCI的方案，具体对HCI功能规范进行说明，提供了系统流程、软件接口、硬件接
3、口和软件模块等的说明以及系统软硬件的具体实现方法。最后基于以上研究，设计出系统硬件电路图，并对电路图中各个模块进行描述，结合硬件电路给出系统运作的流程图。在数据采集技术上，采用温度传感器DS18B20对温度信号实时采集。在无线传输技术上，采用基于日立万胜蓝牙模块MBM02的蓝牙技术，在SPCE061A单片机与蓝牙模块硬件连接上采用UART口进行软硬件融合。关键词：单片机；蓝牙技术；无线数据传输；SPCE061A；HCI；MBM02蓝牙模块；数据采集；UART；PORTABLE WIRELESS DATA COLLECTION TERMINAL DESIGNABSTRACTThis paper
4、studies Sunplus MCU and Bluetooth technology in data acquisition and transmission integration of applications to achieve data transmission based on Bluetooth protocol.First, the paper Sunplus SCM theory and application are briefly introduced.Secondly, the Bluetooth protocol stack in the baseband pro
5、tocol, host control interface protocol (HCI), Logical Link Control and Adaptation Protocol protocol (L2CAP) and their realization of the key hardware and software analysis and research.Again put forward proposals to achieve HCI, HCI functional specification for specific instructions on providing a s
6、ystem process, software interfaces, hardware interfaces and software modules such as a description of the specific hardware and software realization.Finally, based on these studies, designed hardware circuit, and circuit description of the various modules, combined with operation of the system hardw
7、are circuit diagram are given.In data acquisition technology, using temperature sensor DS18B20 real-time acquisition of the temperature signal.In wireless transmission technology, Hitachi Maxell Bluetooth module based on Bluetooth technology MBM02 in SPCE061A MCU hardware module with Bluetooth conne
8、ction using UART port for software and hardware integration.KEYWORDS：SCM；Bluetooth technology；Wireless data transmission；SPCE061A；HCI；MBM02 Bluetooth module；data collection；UART； 目录1 绪论- 1 -1.1 无线数据采集概述- 1 -1.2 蓝牙技术概况- 1 -1.3 本文结构- 2 -2 凌阳单片机及其原理- 4 -2.1 凌阳单片机简介- 4 -2.1.1 8位单片机- 4 -2.1.2 16位单片机- 4 -
9、2.2 SPCE061A内核的硬件结构- 5 -2.2.1 寄存器组- 7 -2.2.2 数据总线和地址总线- 8 -2.2.3 算术逻辑运算单元ALU- 8 -2.2.4 堆栈- 8 -2.2.5 中断- 8 -2.3 SPCE061A的片内存储器- 9 -2.4 SPCE061A的片内外设部件- 10 -2.4.1 并行I/O及其功能扩展- 10 -2.4.2 时钟系统- 10 -2.4.3 定时/计数器- 11 -2.4.4 模/数转换器输入接口- 11 -2.4.5 SPCE061A最小系统- 12 -3 蓝牙规范协议- 13 -3.1 基带协议- 14 -3.1.1 蓝牙通信过程-
10、14 -3.1.2 微微网- 15 -3.1.3 ACL和SCO链路- 16 -3.1.4 蓝牙基带分组- 16 -3.1.5 蓝牙设备地址- 17 -3.2 链路管理层- 18 -3.3 主机控制接口层- 18 -3.4逻辑链路控制与适配层- 19 -3.5 中间件协议层- 20 -4 主机控制接口功能规范- 21 -4.1 HCI概述- 21 -4.2 HCI流控- 22 -4.3 HCI指令和事件- 23 -4.4 蓝牙UART传输层- 27 -5 数据采集和传输的设计- 29 -5.1 硬件原理框图- 29 -5.2 电路中模块的设计- 29 -5.2.1 日立万胜蓝牙模块MBM02-
11、 29 -5.2.2 温度传感器DS18B20模块- 32 -5.2.3 电源管理模块- 33 -5.2.4 凌阳单片机SPCE061A- 34 -5.3 软件电路设计- 35 -5.3.1 温度信号的采集- 35 -5.3.2 片内AD转换- 36 -5.3.3 UART口数据传输- 37 -5.3.4 蓝牙点对点通信- 38 -总结- 40 -参考文献- 41 -附录- 42 -致谢- 44 - 46 -1 绪论1.1 无线数据采集概述 数据采集技术是信息科学的一个重要组成部分，信息技术的核心是信息获取、通信和计算机技术，常被称为3C技术（即Collection, Communicatio
12、n and Computer），其中信息获取是基础和前提。数据采集技术是信息获取的主要手段，它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年来随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展态势，其主要体现就是数据采集器的迅速发展。随着大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器、存储器、输入/输出等外为接口性能的不断提高，体积越来越小，价格越来越低，使数据采集器不断向智能化、集成化、小型化方向发展，现在己经出现了单片的数据采集器，例如本课题所要讲述的基于凌阳单片机的数据采集技术和无线传输技术的融合。 通信技术也是信息科学的一个重要方面，近几年来随着
13、计算机、信息处理与存储等技术的日益精湛，通信技术也得到迅速的发展。采用通信技术来传输信息在现代社会是十分流行和重要的，它己经变成人们生活和工作的必需，社会发展的重要工具。特别是数字通信，推动了数字化社会的形成，使人们进入信息化社会成为现实。通信技术的发展首先是从任何信息的二进制数字传输开始的，最有名的是电报。由于电报的生成比较复杂，不易普及到个人、家庭和一般的办公室，社会的需要推动了电话的发明。开始时出现有线电话，直接到达家庭、办公室，以及一些公共场合，与此同时，电报不断向自动化发展，出现了各种各样的电传机。随着真迹传递的需要，开发了传真技术和传真机，目前在通信中还占有一席之地。在有线电话的基
14、础上，各种无线电话通信、广播等蓬勃发展起来，出现了电视广播和图像通信。在这个阶段，有线通信着重发展交换和通信网，以便扩大通信范围;无线通信着眼于点对点的通信，作为通信网中传输链路的组成部分。一般讲，无线通信的基本问题在于拓宽传输频带，增大传输距离，提高可靠性。其使用频带从长波到微波，以便适应各种传输环境的电磁波传播条件。现阶段存在的无线通信技术有以下几种:IrDA (Infrared Data Association红外无线数据传输技术)、IEEE 802.11(一种无线以太网标准)、HorneRF(一种无线局域网技术)和Bluetooth(蓝牙技术)。前三种技术都早于蓝牙技术，经过多年的发展
15、，已经日渐成熟，但蓝牙技术在低功耗和小体积方面有其他无线技术无法比拟的优点，特别是用于便携式设备。1.2 蓝牙技术概况蓝牙(Bluetooth)是现代无线通信领域的高新技术，用于替代数字设备间的有线电缆连接，和解决现代网络的最后10-100M的无线通讯。蓝牙技术具有体积小、功耗低等突出的优点，因此特别适合集成到移动电话、便携式设备和计算机外设等数字设备中，具有非常广阔的应用前景。数据采集技术虽然己经发展了很多年，但是仍然是当今科技关注的热点，无论在工矿企业还是在实验室其应用都相当广泛。将蓝牙技术与数据采集技术相结合，集成在一起组成数据采集与无线数传模块，设计出体积小、功耗低、安装维护方便的便携
16、式产品，就是本课题所研究的主要内容，这无论在国内或者国际上都是较为先进的。用无线产品替代现有的有线产品将是科技发展的趋势，因此这方面的研究具有重大的现实意义和广阔的应用前景。Bluetooth的系统结构可分为四层:无线与基带层(Radio&Baseband)、链路管理器及逻辑链路控制与自适应协议(Link Manager&L2CAP)层、主机控制器接HCI层(Host Controller Interface)和应用框架与支持(Application Framework & Support)层。无线与基带层主要规定硬件设备的功能，它负责射频处理和基频调制的功能。链路管理器及逻辑链路控制与自适应
17、协议层主要完成底层通信协议(如物理层、MAC层)的功能，链路管理器主要负责基带连接的设定及管理，L2CAP负责基带数据的分段及重组、多路复用和服务质量(QoS)等功能。主机控制器接口提供Bluetooth与主机设备之间连结接口的控制指令。应用和支持层主要为各种应用(如语音、数据等)提供应用软件所需的通信协议与应用程序接口，如TCP/IP, RFCOMM等。Bluetooth 软件协议的最终目标是实现各种设备间的交互性操作。虽然不同的无线应用可能运行不同的协议栈，但所有的协议栈都使用一个共同的Bluetooth数据逻辑链路和物理层。完整的协议由Bluetooth特定的协议(如LMP和L2CAP)
18、和非Bluetooth特定的协议(如对象交换协议OBEX和用户数据报协议UDP)等组成。在设计Bluetooth协议和整个协议栈时，主要的原则是最大限度地利用现有的各种高层应用协议，这样有利于现有的各种遗留应用更好地在Bluetooth环境下使用，以确保这些应用的平滑过滤和交互操作性。这样厂商开发的各种应用就可以立即利用符合Bluetooth规范的硬件和软件系统。Bluetooth协议采取了开放的结构，厂商可以在核心协议的基础上开发自己专用的应用协议或增加一些通用的应用协议。蓝牙技术在具有各种突出优点的同时，也有其难以克服的弊端，如互操作性差，存在安全性问题等，此外还有来自超宽带和WLAN等技
19、术的竞争。因此要实现蓝牙技术的大规模应用，蓝牙技术在成本和技术方面仍有待改进。1.3 本文结构本文分为五章，主要内容如下：第一章绪论是本文的一个概要介绍，对所需实现系统的功能作了概述，并且对所应用的技术的发展概况做了简要说明。在第二章凌阳单片机基本原理中，重点在于介绍凌阳单片机结构和特性。第三章主要是讲述蓝牙协议规范的内容，蓝牙技术作为一种短距离无线通信技术标准，其实质内容是建立通用的低功耗、低成本无限空中接口及其控制软件的公开标准，是通信和计算机技术进一步融合，使得不同厂家生产的蓝牙设备能够在近距离内具有互操作性。所以蓝牙协议是这项新技术面向应用的一个重要方面。第四章描述了蓝牙系统中主机系统
20、之间接口的功能规范。第五章分析了基于凌阳单片机的数据采集与以蓝牙技术为基础的无线数据传输技术的融合原理，讨论了其实现的软件及硬件细节。最后在结论中对论文工作总结与展望。2 凌阳单片机及其原理2.1 凌阳单片机简介2.1.1 8位单片机凌阳8位单片机的CPU内核均为6502兼容型。凌阳8位单片机分为四种：SPC系列、SPL系列、SPF系列以及其他系列。SPC系列则是带有双声道发声功能的单片机；SPL系列基本上都带有LCD驱动，并且有些SPL系列还带有发声功能；SPF系列是凌阳研制出的带有到声道发声功能的单片机。本文所采用的是凌阳16位SPCE061A型单片机。2.1.2 16位单片机随着单片机集
21、成的发展，其应用领域不断扩展。凌阳的16位单片机为适应这种发展趋势，推出了它的带有数据处理功能的nSP16位微处理器芯片。与凌阳8位机功能相比，16位nSP系列单片机可以在交款的电源电压范围（2.65.5V）及系统时钟频率范围（0.37524.576MHz）内工作，除了数据总线被增至16位而提高了工作速率外，nSP系列16位单片机内集成了更多的系统外围资源。其中有大容量ROM及静态RAM、红外通信接口、RS-232通用异步全双工串行接口、10位A/D及D/A转换、内置式带自动增益控制的扩音器输入通道、32768Hz实时时钟以及低电压复位/低电压监测系统。另外，nSP家族中有些系列嵌入了LCD控
22、制驱动和DTMF发生器功能等。SPCE061A是继nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32KB的闪存（Falsh）。较高的处理速度使nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适合用于数据传输和识别应用领域产品的一种最好的选择。其整体性能如下：16位unSP微处理器；工作电压：VDD为2.43.6V，VDDH为VDD5.5V（I/O）；CPU时钟：0.3249.
23、152MHz；内置2KB SRAM；内置32KB FLASH；可编程音频处理；晶体振荡器;系统处于备用状态下(时钟处于停止状 2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数-模转换)输出通道；32位通用可编程输入/输出端口；14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；具备触键唤醒的功能；使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4Kb/s)，能容纳210秒的语音数据；锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；32768Hz实时时钟；7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控
24、制(AGC)功能；具备串行设备接口；具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；内置在线仿真电路ICE（In-circuit emulator）接口；具有保密能力；具有WatchDog功能(由具体型号决定)。2.2 SPCE061A内核的硬件结构SPCE061A 是继nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32KB的闪存（FLASH）。较高的处理速度使nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，
25、以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择，也可以作控制核心使用。围绕SPCE所形成的16位nSP系列单片机采用的是模块是集成结构，共有84个引脚，封装形式位PLCC84，它的管脚排列如图2-1所示。在84个引脚中有15个空脚，其余管脚功能说明如表2.1所示。SPCE061A的结构如图2-2所示。图2-1 SPCE061A单片机PLCC84引脚表2-1 管脚功能表IOA0-IOA15（4148,53,5460脚）IO口A，共16个IOB0-IOB15（51,8176,6864脚）IO口B，共16个OSCI（13脚）石英晶振振荡器输入OSCO（12
26、脚）石英晶振振荡器输出RES_B（6脚）复位输入，低电平有效ICE_EN（16脚）ICE使能端ICE_SCK（17脚）ICE时钟脚ICE_SDA（18脚）ICE数据脚PVIN（20脚）程序保密设定脚PFUSE（29脚）程序保密设定脚DAC1（21脚）音频输出通道1DAC2（22脚）音频输出通道2VREF2 （23脚）2V参考电压输出脚AGC（25脚）语音输入自动增益控制引脚OPI（26脚）Microphone的第二运放输入脚MICOUT（27脚）Microphone的第一运放输入脚MICN（28脚）Microphone的负向输入脚MICP（33脚）Microphone的正向输入脚VRT （35
27、脚）A/D转换外部参考电压输入脚VCM （34脚）ADC参考电压输出脚VMIC （37脚）Microphone电源SLEEP（63脚）睡眠状态指示脚，高电平显示VCP （8脚）锁相环压控振荡器的阻容输入XROMT PVPP XTEST（61，69，14脚） 出厂测试引脚，悬空VDDH （51，52，75脚）I/O参考电平：5V电压VDD （7脚）PLL锁相环电源VSS （9脚）锁相环地VSS （19，24脚）模拟地VSS （38，49，50，62脚）数字地VDD （15，36脚） 数字电源图2-2 SPCE061A的内部结构nSP的内核主要是由CPU掌管和操作，其基本上由总线、算术运算逻辑单元
28、、寄存器组、中断系统和堆栈等部分组成。2.2.1 寄存器组nSP的CPU寄存器组里有8个16位寄存器，可分为通用型寄存器和专用型寄存器两大类别。通用型寄存器包括R1R4，作为算术逻辑运算的源及目标寄存器。专用型寄存器包括SP、BP、SR、PC，是与CPU特定用途相关的寄存器。SP是堆栈指针寄存器，在CPU执行压栈/出栈指令（push/pop）、子程序调用/返回指令（call/retf）以及进入中断服务子程序（interrupt service routine，ISR）或从ISR返回指令时制动减少（压栈）或增加（弹栈），以示堆栈指针的移动。堆栈的最大容量范围限制在2KB的RAM内，即地址位0x0
29、000000x0007FF的存储器范围中。BP是基址指针寄存器，用于变址寻址方式BP+IM6。SR是段寄存器，有多种功能，算术逻辑运算结果的各标志位N,Z,S,C亦储存在其中。PC是程序计数器，作为程序的地址指针来控制程序走向的专用寄存器。2.2.2 数据总线和地址总线nSP是16位单片机，它具有16位数据线和22位地址线，22位地址线最多可以寻访4MB的存储容量。地址线中的高6位A16A21来自段寄存器SR中的6位代码段（code segment，CS）和6位数据段（data segment，DS）选择字段，低16位A0A15则来自内部寄存器。通常，地址线高6位称为页码（page）；而低16
30、位则称为存储器地址的偏移量（offset）。因而，通过segment和offset的配合即可产生22位地址线。2.2.3 算术逻辑运算单元ALUnSP的 ALU在运算能力上很有特色，它不仅能做16位基本的算术逻辑运算，也能做带移位操作的16位算术逻辑运算，同时还能做用于数字信号处理16位16位的乘法运算和内积运算。2.2.4 堆栈RAM区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式，如图2-3所示，主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回。堆栈的最大容量范围限制在2KB RAM内，即其地址范围是0x07FF0x0000的存储器中。值得注意的是堆栈的生长方向，SPCE0
31、61A系统复位后，SP初始化为0x07FF，每执行PUSH指令一次，SP指针减1。图2-3 nSP的堆栈结构2.2.5 中断中断是指计算机在执行某一程序的过程中，由于计算机系统内、外的某种原因，必须终止原程序的执行，转去执行相应的处理程序，待处理结束之后，再回来继续执行被终止的原程序过程。SPCE061A系列单片机终端系统是凌阳16位单片机中中断功能较强的一种，它可以提供14个中断源，具有两个中断优先级，可实现两级中断嵌套功能。用户可以用关中断指令（或复位）屏蔽所有的中断请求，也可以用开中断指令使CPU接受中断申请。nSP的结构给出了三种类型的中断：异常中断、软件中断和事件中断。异常中断表示为
32、非常重要的事件，一旦发生，CPU必须立即进行处理。软件中断是由软件指令break产生的中断，其向量地址为FFF5H。事件中断一般产生于片内设部件或由外设中断输入引脚引入的某个事件，其中断的开通/禁止由相应的独立使能和相应的IRQ或FIQ总使能控制。该单片机共有9个中断向量和14个中断源。UART传输中断，触键唤醒中断，定时器溢出中断，外部中断等等，都是设计中需要用到和了解的中断源。SPCE061A单片机有两个外部中断，分别为EXT1和EXT2，两个外部输入脚分别为B口的IOB2和IOB3的复用脚。触键唤醒中断中若以触键作唤醒源，其功能通过并行A口的IOA0IOA7及中断源IRQ3_KEY的设置
33、来实现。2.3 SPCE061A的片内存储器SPCE061A的片内存储器地址映射如图2-4所示。4MB的存储器地址可以映射成64页，每一页有64KB的存储容量，其地址取决于16位寄存器或存储器的值。整个片内存储器可以分为静态数据存储器SRAM和程序存储器ROM两块区域。图2-4 nSP片内存储器地址映射SPCE061A有2KB的SRAM，其地址范围是0x0000x07FF。前64个字可采用6位地址直接地址寻址方法，寻访速度位两个CPU时钟周期。 32KB的内嵌式闪存从地址0x8000开始被划分为128页（每页存储容量为256B），它们在CPU正常运行状态下均可通过程序擦除或写人。全部32KB闪
34、存均可在ICE工作方式下被编程写人或擦除。2.4 SPCE061A的片内外设部件这一节将围绕nSP结构设计的特点对其外围设备进行展开介绍，其中包括并行I/O口、定时/计数器、模数转换器、时钟系统和音频输出。2.4.1 并行I/O及其功能扩展输入/输出接口是单片机与外设交换信息的通道，SPCE061A的并行I/O口的每一位均可以单独编程定义成握手信号的输入或输出端口。每一个I/O口会由3个向量位来控制，分别是方向向量位，控制着I/O口位的输入/输出方向；方式向量位，控制着I/O口采用什么样的方式进行输入输出；数据向量位，进行口位数据的输入或输出，可与方式向量位结合在一起对口位进行复合功能的设置。
35、输入口的方式可设置为内部上拉电阻、内部带下拉电阻或悬浮式的端口。若通过口位的组合设置还可使输入口引入外部中断源或唤醒源事件，可以使端口具有中断或唤醒之特殊功能。输出口的方式也可以根据需要设为常规的CMOS端口或NMOS开漏端口，以及是与写人口位的数据同相输出还是反相输出。通过设置还可以使口位具有输出缓存功能，以避免该口在被设为输入端口时管脚上输入电平的状态会影响到输出的状态。2.4.2 时钟系统SPCE061A时钟电路采用晶体振荡电路。图2-5为SPCE061A时钟电路的接线图。外接晶振采用32768Hz。推荐使用外接32768Hz晶振，因阻容振荡的电路时钟不如外接晶振准确。SPCE061A的
36、时钟信号Fosc和CPU工作信号CPUCLK均来自其时钟系统。图2-5 SPCE061A时钟电路 时钟系统基本上由三部分组成：锁相环PLL倍频电路、可编程分频计数器以及时基信号发生器。通过PLL对实时时钟32768Hz进行倍频处理，产生出Fosc信号，作为系统的时钟源。Fosc信号经过分频产生出CPUCLK信号，同时，32768Hz信号经时基信号发生器的分频处理，为定时/计数器提供时钟源信号并为中断系统提供各种时基的中断源信号。2.4.3 定时/计数器SPCE061A提供了两个16位的定时/计数器：TimerA和TimerB。TimerA的时钟源是由两个时钟源ClkA和ClkB经过一个逻辑与门
37、相与而成。TimerA的时钟源由时钟源A和时钟源B进行“与”操作而形成；TimerB的时钟源仅为时钟源A。2.4.4 模/数转换器输入接口模/数转换器（ADC）是自然界与计算机进行信息交流的桥梁之一。它是一种信号转换接口，可以把模拟量信号转换成数字量信号以便输入给计算机进行各种处理。SPCE061A内置8通道10位模数转换器，其中7个通道用于将模拟量信号（如电压信号）转换为数字量信号，可以直接引线（IOA06）输入。另一个通道只用于语音输入，即通过内置自动增益控制放大器的麦克风通道（MIC_IN）输入。实际上可以把模数转换器看作一个实现模数转换的编码器。SPCE061A采用逐次逼近式原理实现模
38、数转换。考虑到单片机片内A/D转换器的最大输入电压是2.5V，而电压模拟信号直接从LINE_IN通道输入被送入采样/保持器，当选择ADC的自动方式时，会使RDY信号变为“0”，从而启动了ADC的数据采样。当ADC完成转换时，RDY信号变为“1”。此后，可读取10位A/D转换数据。而当读取A/D转换数据后，会使RDY信号重新变为“0”，再次启动ADC的模/数转换。由此看来，适时读取A/D数据单元，可控制A/D转换的触发时间。进行A/D转换至少要有两个基本单元的读取操作，一个是A/D转换的控制单元，另一个是A/D的数据单元。前者可用来进行A/D转换前的各种设置或转换过程中的状态读出，表2-2将其给
39、出。 表2-2 ADC的控制要素 控制要素写人控制单元读出控制单元工作方式手动自动（1） 手动方式下模拟电压比较结果（2） 转换是否完成标志位采样/保持开关位置A/D转换允许/禁止自动增益功能设置/取消模拟通道控制LINE_IN(屏蔽功能)2.4.5 SPCE061A最小系统最小系统接线如图2-6所示，在OSC0、OSC1端接上晶振及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容电阻后即可工作。其它不用的电源端和地端接上0.1F的去藕电容提高抗干扰能力。图2-6 SPCE061A最小系统3 蓝牙规范协议蓝牙协议的总体概况可以通过蓝牙协议栈反映出来。从横向角度来看，蓝牙协议所涉及的
40、主要部分包括射频、基带、主机控制接口、链路管理协议、逻辑链路控制与适配协议、服务发现协议、电缆替代协议以及其他一些为蓝牙所采纳的高层通用协议，如PPP. TCP/IP, UDP等。请参考图3-1。其中的基带、链路管理协议、逻辑链路控制与适配协议以及服务发现协议等属于蓝牙和新协议的范畴，电缆代替带协议则是蓝牙借用ETSI T07.10协议并适当修改之后而形成的协议，电话控制协议包括AT命令集和电话控制规范两个部分，PPP. TCP/IP, UDP. WAP. WAE, vCard和vCal等协议则是蓝牙所采纳的高层通用议。图3-1 蓝牙协议栈从另外一个角度来看，用户会针对蓝牙的应用而提出用法模型
41、，如三合一电话、因特网网桥、局域网接入、交互式会议、耳麦及自动同步等。相应的，蓝牙会给出应用框架协议与用户的用法模型相匹配。蓝牙的应用框架包括通用接入框架、业务发现应用框架、无绳电话框架、串口框架、内部通信框架、头戴设备框架、拨号上网框架、传真框架、局域网接入框架、通用对象交换框架、对象推送框架、文件传送框架和同步框架等。随着用户用法模型的增多以及蓝牙应用的扩展，蓝牙的用户应用框架也会逐渐增多。当然，蓝牙协议也应该相应地升级。值得一提的是每种应用框架协议都有其相对应的协议栈结构，该结构纵向描述了实现某种应用(或者是实现用法模型)所需用到的各种蓝牙协议以及如何使用和组合各种协议。应用框架协议提供
42、了蓝牙协议的纵向说明。需要说明，这里只是对蓝牙的基带、主机控制接口、逻辑链路控制与适配协议、电缆替代协议、服务发现协议和局域网接入框架等进行简要的说明。3.1 基带协议基带是蓝牙的数据链路层，它负责管理物理信道，并考虑以什么形式发送数据、什么时候发送数据、等待什么数据、什么时候等待数据以及使用哪一个载波频率和哪一个级别的发射功率等等，这些都是蓝牙链路控制器要解决的问题。而蓝牙链路控制器正是执行基带协议的物理实体。在图3-2中概括了蓝牙基带的主要功能。 图3-2 蓝牙基带功能3.1.1 蓝牙通信过程(1)查询过程(inquiry)。查询过程在设备地址未知的通信对象进入可通信范围内的情况下启动，用
43、来发现未知蓝牙设备的地址BD_ADDR。容易理解的例子是LAP发现新的DT,蓝牙打印机发现新的终端等。在这一过程中，地址未知的设备充当Slave的角色，当然主动发起通信的设备就是Master。先是Master在不同跳频频率上不断发送查询消息(也叫ID包)，(注:跳频频率由GIAC的LAP决定)后是Slave在查询扫描(inquiry Sean)频率上发回响应，每次占据18个时隙。(2)寻呼过程(Page)。该过程中Master和Slave的约定与查询过程相同。寻呼过程用来和设备地址已知的通信对象建立连接。Master在不同跳频频率点上按3200次/秒的规律发送包含DAC的消息，DAC由Slav
44、e的BD_ADDR派生出来，所使用跳频序列由Slave的设备地址决定。Slave在寻呼扫描频率上按照一次18个时隙(或更多时隙)的规律监听它的DAC。一旦获得自己的DAC,Slave就发出包含自身设备地址的消息。随后Master依据Slave的响应回发FHS包，向Slave提供Picanet的定时和跳频信息，以保持相互之间的同步，也就是说，整个Picanet由master的时钟来完成定时，CAC和跳频序列由Master的BD_ADDR派生而得。随后Slave采纳Master所提供的跳频和时钟。从而实现与Master的同步。最后，Master向Slave发出POLL包，以确认连接的建立。(3)主
45、从切换过程(Master/Slave Switch)。主从切换过程发生在Slave想成为Master的情况下Slave先发出切换请求消息，Master同意切换时就回发切换接受消息。然后双方进行TDD切换，Slave成为新的Master，先前的Maste:则转换成新的Slave随后新的Master向其他Slave发FHS包，在FHS确认后，新的Master和其他Slave按照FHS的指示采纳由新的Master所确定的Piconet参数，即由新的Master所决定的统一的CAC时钟以及跳频序列。至此，主从切换过程完成，即Piconet的切换过程完成。(4)Piconet之间的通信一散射网(Scat
46、ter net)。多个Piconet相互之间有重叠时形成Scatter net。组成Scatter net的每个Piconet由该Piconet的Master定义，当然它们有各自的CAC，时钟和跳频序列。很显然，Scaternet中所包含的Piconet越多时，调频序列碰撞的可能性就越大，通信质量所受的影响就越大。在Scatter net中，一个蓝牙设备可以充当若干个Piconet的Slave，但是只能充当某一个Piconet的Master。某个蓝牙设备之所以能够成为几个Piconet的Slave，是因为该设备存放有那几个Piconet的Master BD_ADDR和相应的时钟偏移量，进而以时
47、分复用的方式与不同的Master进行通信。举个例子来说，对于已经建立ACL链路的Slave，它可以在当前所处的Piconet内要求进入Hold或Park状态，而通过改变信道参数(CAC,CIR,FH)加入到另一个Piconet中。如果它处于Snif状态，则可以在Snif时隙之间访问另一个Piconet，正是因为该Slave保存了几个Piconet的参数(最关键的是Master的BD_DDR和时钟偏移置)，它才能够不断调整CAC、时钟和跳频频率，从而实现与不同的Piconet通信。所以说，可通信范围内的各蓝牙设备本来是没有Master与Slave之别的，但是为了能够实现通信，它们必须使用相同的CAC时钟和跳频频率。主动发起