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1、2003年8月汕头大学学报(自然科学版)第18卷第3期Aug.2003JournalofShantouUniversity(NaturalScience)Vol.18No.3基于HCI实现蓝牙模块与单片机的通讯柳平,张志(汕头大学电子工程系,汕头515063)摘要:通过HCI可以方便地实现设备与蓝牙模块接口,从而无需深入研究复杂的蓝牙协议细节就可以得到蓝牙无线连接技术的种种优点.文章在简要介绍蓝牙结构体系的基础上,论述了HCI在蓝牙体系中的地位,并给出一个应用背景极其广泛的单片机UART与蓝牙模块接口的
2、实现示例.关键词:蓝牙模块;HCI;UART接口中图分类号:TN929文献标识码:A文章编号:1001-4217(2003)03-0048-050引言随着蓝牙特别兴趣组织SIG和IEEE等标准制订机构的持续开发推动,以及蓝牙芯片制造成本的不断降低,蓝牙技术正在逐步走向实际应用.作为新一代短距离无线通信的国际标准,蓝牙技术具有许多优点:如全球统一,开放,具备互操作性,可交叉开发等.在许多应用场合下,射频、基带和链路管理器是封装在一起的,形成一个具有蓝牙无线通信功能的蓝牙模块,用以取代多种电缆接口.HCI(
3、HostControllorInterface主机控制器接口)提供了主机与蓝牙模块之间的统一操作接口.此时,应用者需要熟悉的仅仅是蓝牙体系的HCI,它使得蓝牙模块象普通的可编程外围器件一样易于使用.1蓝牙协议体系结构与HCI[1]在逻辑上蓝牙协议栈可分为底层传输协议组、中间协议组和高层应用组,如图1所示.底层协议组包括无线、基带、链路管理、逻辑链路控制与适配协议以及主机控制器接口(HCI)的协议,主要用于使蓝牙设备能彼此识别相互位置,并且在物理链路基础上建立、配置、维持、管理逻辑链路,以便于上层协议使用
4、.中间协议组包含一些已有标准协议和一些SIG专门开发的协议,即串口仿真协议(RFCOMM)、服务发现协议(SDP)、IrDA互操作协议(IrOBEX)、电话通信协议(TCS)等,它们为应用层提供一些抽象的标准接口.应用层包含一些对应于各种应用模型的应用协议子集及用户开发的实际应用协议.收稿日期:2003-02-24作者简介:柳平(1960～),男,江苏徐州人,副教授.第3期柳平等:基于HCI实现蓝牙模块与单片机的通讯49图1蓝牙协议体系在蓝牙的实现方案中,一般RF、BB、LM层是以硬件、固件出现的,L2
5、CAP层及以上的协议,因自身任务的复杂性、多样性,则以主机软件方式实现.二者之间的消息和数据的接口是HCI.蓝牙标准对HCI定义如下:HCI是一个调用和访问基带控制器和链路控制器以及硬件状态和控制寄存器的命令接口,这一接口提供了一个访问蓝牙基带功能的统一方法.对于大多数应用来说,HCI层是最值得注意的.HCI层的唯一但却重要的目的是实现主机设备与蓝牙模块之间的互操作,即,HCI是蓝牙协议中软硬件之间的接口.蓝牙为应用提供的无线传输功能,在用户看来,就是HCI规范中的对应指令所体现的功能.有理由预言,今后
6、蓝牙技术的应用,除了用量极大、对成本要求极严格的场合,都将如同当前各种功能性模块一样,以可编程接口器件的形式实现.HCI接口是庞大复杂的蓝牙协议体系中唯一必须掌握的部分,这对应用者来说是十分方便的.HCI以上的协议软件运行在主机上,通过HCI驱动程序访问蓝牙模块里的主机控制器;蓝牙模块的HCI固件根据接收的上层的服务命令,调用下层的协议功能,完成数据传送的相关任务,并产生返回事件,用来指示接口的状态.从蓝牙模块外看HCI所见到的是HCI传输层.HCI的传输层定义了数据、命令、事件三类消息,规定了数据如何
7、在蓝牙模块和蓝牙主机间进行传输,以及每一类消息数据如何封装和通过接口硬件进行复用.HCI传输层引用了三个已有的串行协议:UART协议、RS232协议和USB协议.此外,还有第四个传输层协议:PC卡传输层协议.四个传输层协议各不相同,应用者需要根据应用场合的需求,选择合适的传输层.UART和RS232传输层都采用UART异步串行通信方式在蓝牙模块和蓝牙主机间进行数据传输.两者间的区别在于它们所适用的环境.UART传输层没有规定信号特殊的电气特性(可以直接采用TTL电平),也没有定义波特率协商机制.RS23
8、2传输层则规定了信号电气特性,并采用了更为完善的链路协议,适用于蓝牙模块和主机接口位于不同实体进行通信的情况.汕头大学学报(自然科学版)第18卷502蓝牙HCI与单片机串口的通信机制下面以ROK101008模块与单片机通过UART接口为例,介绍通过HCI实现ACL数据传输过程,系统结构如图2所示.ROK101008是爱立信公司的集成了基带和射频2模块的点对点连接蓝牙模块.对于异步数据传输,ROK101008模块提供IC、UART接口.UAR
