基于ARM的蓝牙无线通信模块的设计

课程设计报告 题 目 基于 ARM 的蓝牙无线通信模块设计 学生姓名 学生学号 系 别 电气信息工程学院 专 业 电子信息科学与技术 届 别 14 届 指导教师 淮南师范学院电气信息工程学院 2014 届电子信息科学与技术专业设计报告 第 0 页 基于基于 ARMARM 的蓝牙无线通信模块设计的蓝牙无线通信模块设计 指导教师 陈帅 电气信息工程学院 电子信息科学与技术 摘摘 要要 蓝牙是一种短距的无线通讯技术 电子装置彼此可以透过蓝牙模块而连接起来 省去 了传统的电线 透过芯片上的无线接收器 配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距 离内彼此相通 传输速度可以达到每秒钟 1 兆字节 同时 蓝牙支持设备短距离通信 能在包括移动电话 PDA 无线耳机 笔记本电脑 相关外设等众多设备之间进行无线 信息交换 本文详细阐述了基于 ARM 的的蓝牙无线通信系统的原理 系统的软硬件设计和系统 调试 介绍了蓝牙协议及蓝牙发射和接收技术等 硬件设计是以 ARM9 处理器为核心的硬 件平台的设计 详细介绍蓝牙模块硬件设计及其配置方法 嵌入式主板及接口电路的设 计 关键字 关键字 ARM 蓝牙 嵌入式 abstract The bluetooth is a short range wireless communication technology electronic device can be connected through the bluetooth module with each other get rid of the traditional electric wire Through the wireless receiver chip with bluetooth technology of electronic products to within 10 meters of distance each other mutually transmission speed can reach 1 million bytes per second Bluetooth support equipment at the same time the short distance communication To include mobile phone PDA wireless headset laptop computers associated peripherals and many other devices between wireless information exchange This paper elaborated on the principle of bluetooth wireless communication system based on ARM system hardware and software design and system debugging Introduces the bluetooth protocol and bluetooth transmitting and receiving technology etc Hardware design is based on ARM9 processor as the core of hardware platform design detailed introduction of bluetooth module and configuration methods of hardware design embedded motherboards and interface circuit design key words bluetooth embedded ARM 淮南师范学院电气信息工程学院 2014 届电子信息科学与技术专业设计报告 第 1 页 第第 1 1 章章 硬件设计硬件设计 1 11 1 蓝牙信号的发送与接收蓝牙信号的发送与接收 蓝牙发送和接收信号的处理过程如图 1 1 所示 发送前对数据进行载波调制 接收 之后对接收到的高频信号进行解调 在蓝牙数据发送和接收的过程中 有效的数据信息 和控制信息同时在通道上传送 它们分别使用自己的接口 其中数据信息向空间发送或 从空间接收 控制信息用于控制无线射频收发器的整套动作 在整套控制动作中发射时 控制信息主要控制的信息有发射机载波频率调整 发射的功率级别 数据信息 bit 位 流 向等 图图 1 11 1 蓝牙的收发蓝牙的收发 1 21 2 模块概述模块概述 GC 02 模块采用 16MHZ 晶振 在某些应用场合 如 GSM CDMA 不希望使用 16MHZ 晶振时钟而使用特殊的外部时钟 此时外部时钟可由 External Clock 输入 否则该腿悬 空 GC 02 的串口波特率 起始位 停止位 奇偶校验位又编程设定 最大波特率为 1 4Mbps 串行口微 TTL 电平 与计算机串行通信时要采用 RS232 电平转换器 如 MAX232 计算机最大波波特率为 115 2Kbps 如果超时 需要加高速串口卡 USB 通用 串行口有 USB DN 和 USB DP 可以与计算机 USB 直接相联 支持 USB2 0 版本 不用时悬 空 SPI 串行同步数据口 GC 02 有一个从 SPI 口和一个主 SPI 口 从 SPI 口由 SPI MOSI SPI CSB SPI CLK SPI MISO 组成 主 SPI 口由 PIO4 PI05 PIO6 PI07 组成 如 果不用可以将接口编程为输入输出口 复位口 RESET 为高电平有效 用 2K 下拉电阻接 地 1 3 配置蓝牙模块配置蓝牙模块 本设计中所用的蓝牙模块设为从端蓝牙模块 查找 配对和连接绑定的从端设备 淮南师范学院电气信息工程学院 2014 届电子信息科学与技术专业设计报告 第 2 页 一旦接成功 即可进行双向透明传输 可用于内置蓝牙的仪表仪器 PDA 手机 笔记本 内置蓝牙 PC USB 蓝牙适配器器等进行无线串口通讯 1 41 4 主板的设计主板的设计 主板的核心芯片采用三星公司的 ARM 处理器 mini2440 mini2440 采用 SamsungS3C2440 为微处理器 并采用专业稳定的 CPU 内核电源芯片和复位芯片来保证系 统运行时的稳定性 具有高性能 低功耗 接口丰富等特性 以一片 256MB 的 Nond Flash 作为系统程序存储器 以 64MB 的 SDRAM 作为系统的数据存储器 主板提供多种扩 展应用接口的支持 12 1 51 5 硬件结构硬件结构 硬件由两大部分组成 一部分是蓝牙模块 它通过 UA 牙芯片间的收发都是使用 RX 和 TX 两条信号线来完成的 模块的 RX 和 TX 端 另一部分是主板 主板上配有各种标独 立的电源系统 图图 1 21 2 硬件电路硬件电路 第第 2 2 章章 软件设计软件设计 2 12 1 SDRAMSDRAM 存储系统存储系统 mini2440 使用了两片外接的 32M byte 总共 64M byte 的 SDRAM 芯片 型号为 HY57V561620FTP 一般称之为内存 它们并接在一起形成 32 bit 的总线数据宽度 这 样可以增加访问的速度 2 22 2 FLASHFLASH 存储系统存储系统 mini2440 具备两种 Flash 一种是 nor flash 型号为 SST39VF1601 大小为 淮南师范学院电气信息工程学院 2014 届电子信息科学与技术专业设计报告 第 3 页 2Mbyte 另一种是 nand flash 型号为 K9F1G08 大小为 128M nor flash 采用了 A1 A22 总共 22 挑地址总线和 16 条数据总线与 CPU 相连 nand flash 不具有地址线 它有 专门的控制接口与 CPU 相连 数据总线为 8 bit 但并不意味着 nand flash 读写数据会 很慢 2 32 3 电源系统及接口电源系统及接口 mini2440 电源系统比较简单 直接使用外接的 5V 电源 通过降压芯片产生系统整个 所需的三种电压 3 3V 1 8V 1 25V 如图 2 1 为电源系统电路图 3 3 4 串口 S3C2440 本身共有三个串口 UART0 1 2 其中 UART0 1 可组合为一个全功能的串口 为了方便应用 其中 UART0 做了 RS232 电平转换 其余直接从 CPU 引出 电平为 TTL 电 平 图图 2 12 1 电源系统电路图电源系统电路图 2 4USB2 4USB 接口接口 mini2440 有两种 USB 接口 一个是 USB Host 它和普通 PC 的 USB 接口是一样的 可以接 USB 摄像头 USB 键盘 USB 鼠标优盘等常见的 USB 外设 另一种是 USB Slave 一般 使用它来下载程序到目标板 2 5LCD2 5LCD 接口接口 LCD 也就是液晶 是嵌入式系统的常见显示介质 其基本原理是通过给不同的液 淮南师范学院电气信息工程学院 2014 届电子信息科学与技术专业设计报告 第 4 页 晶单元供电 控制其光线的通过与否而达到目的 每个液晶单元都对应一个电极 LCD 驱 动控制就是对电极的通 断进行控制 本设计所用的 LCD 接口其中包含常见的行场扫描 时钟等控制信号 J2 为 LCD 驱动板供电选择信号 较常用的是 5V 供电 2 62 6 系统调试系统调试 第一阶段已经完成蓝牙模块和蓝牙适配器配对调试 总结出蓝牙模块和适配器工 作的基本流程和配置方式 第二阶段的调试任务为在基于 ARM 的带蓝牙模块的嵌入式系 统上设计并调试蓝牙通信程序和界面控件设计 将基于 ARM 的带蓝牙功能的嵌入式系统 和蓝牙适配器进行联合测试 该系统的通信的调试过程如下 1 将蓝牙模块接在 ARM 嵌入式系统的串口 2 利用模块的配置命令完成对蓝牙模块的配置 本设计中所用的蓝牙模块设为从 端蓝模块 查找 配对和连接绑定的从端设备 设置蓝牙模块为从模式 AT role 0 设置蓝牙模块为从模块 AT pin 12345678 设置配对 PIN 码 AT devicename Bt device 01 设置设备名称 AT msgenable 0 关闭串口提示信息 AT uartbaurate 115200 设置波特率 3 打开蓝牙适配器的的蓝牙通信界面 启动查询蓝牙模块命令 查询到模块后 通信 界面上跳出 PIN 码验证窗口 输入蓝牙模块的 PIN 码 12345678 后 在界面上完 成通信连接 4 在界面连接中出现基于 ARM 的带蓝牙模块的嵌入式系统 Bt device 01 的已连 接蓝 牙设备 该嵌入式系统和蓝牙适配器配对成功 配对成功后 即可以以文件的形 式实现通信 5 运行该通信程序代码 发送文件 sendrecv dev s3c2410tty1 0 send data text 接收文件 sendrecv dev s3c2410tty1 1 send data text 经过反复 测试 通信距离可达到 8 10 米