摘  要： 本文依據(jù)Ericsson藍牙開發(fā)包EBDK的特點，從多個方面解析藍牙模塊與計算機系統(tǒng)的通信過程，并介紹軟件編程中的接口設置。
關鍵詞： 藍牙技術；無線通信；解析

前言
藍牙技術是基于WPAN(Wireless Personal Area Network)的無線網(wǎng)絡連接技術，是以短程無線電收發(fā)技術為固定與移動設備通信環(huán)境建立了一個短程無線電的特別連接。它建立一個通用的無線電空中接口以及控制軟件的公開標準，使無線通信技術和計算機技術緊密結合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設備在沒有電線或電纜相互連接的情況下在近距離范圍內(nèi)具有互用、互操作的性能，代替固定與移動通訊設備之間的電纜。利用Ericsson藍牙開發(fā)包EBDK(Ericsson Bluetooth Development Kit)，可以快速開發(fā)出建立在藍牙通信技術之上的應用，加速產(chǎn)品開發(fā)的進度。
藍牙系統(tǒng)模塊分析
藍牙協(xié)議體系結構框架如圖1所示。
從軟件和硬件來劃分，藍牙協(xié)議體系結構可分為底層硬件模塊，中間協(xié)議層(軟件模塊)和高端應用層三大部分。鏈路管理層(LM)，基帶層(BB)和射頻層(RF)屬于藍牙的硬件模塊。
中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(1.2CAP)，服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)，串口仿真協(xié)議(RFCOMM)和電話通信協(xié)議(TCS)。藍牙協(xié)議棧的最上部是高端應用層，它對應于各種應用模型的profile,是profile的一部分。
主控制器接口HCI(Host Controller Interface)是藍牙協(xié)議中軟硬件之間的接口。它提供一個調(diào)用下層基帶，鏈路控制層，狀態(tài)和控制寄存器等統(tǒng)一的命令接口。HCI協(xié)議以上的協(xié)議軟件實體運行在主機上，而HCI以下的功能由藍牙設備來完成，兩者之間通過傳輸層進行交互。HCI提供對基帶控制器和鏈路管理器的命令接口，以及對硬件狀態(tài)和控制注冊成員的訪問。該接口還提供對藍牙基帶的統(tǒng)一訪問模式。

EBDK硬件結構
EBDK上的硬件分布結構如圖2所示。Radio模塊是藍牙硬件的射頻模擬部分，包括射頻發(fā)射器和射頻接收器，以跳頻技術實現(xiàn)頻率擴展，進行ISM頻段頻率信號的發(fā)送和接收?；鶐K則對物理信道進行管理，鏈路控制模塊進行通信鏈路的建立、鑒權。

軟件功能分析
軟件分為兩部分：運行在主PC上的主機軟件和在藍牙基帶設備上運行的ROM程序。EBDK主機軟件在win98、NT PC上運行，通過RS-232或USB連接到EBDK。結構示意圖如圖3所示。
主機軟件功能機制
主機軟件有兩個主線程，一個執(zhí)行主應用程序和傳輸數(shù)據(jù)包，另一個處理接收界面信息，如圖4所示。
圖4中左邊的圓圈代表主應用程序線程，右邊的圓圈代表接收器線程。接收器線程采用Microsoft定義的通信事件，一旦接收到一個通信事件(通常是接收緩沖區(qū)有一序列字符)，就會產(chǎn)生一個windows消息，同時將接收到的字符序列送到包組裝器進行數(shù)據(jù)包的組裝。主應用程序處理windows消息隊列發(fā)現(xiàn)有輸入字符的消息后，就進行數(shù)據(jù)包的組裝，或者接收到用戶界面的變化，對windows的控制或輸入信息轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)流進行處理，進行數(shù)據(jù)包的整合，因為通常收到的數(shù)據(jù)不是一個完整的數(shù)據(jù)包。主程序判別出數(shù)據(jù)包的類型，然后進行圖形用戶界面的更新或發(fā)送數(shù)據(jù)包的相應處理。
通信過程
以EBDK中的Demo程序為例，其通信過程流程如圖5。
EBDK主機軟件結構為分層模塊化形式，每一層都進行了封裝，其他層只有通過接口才能訪問。
如果用戶應用程序發(fā)送了一序列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在到達RS-232之前，首先會進行包的組裝，生成通信協(xié)議格式的數(shù)據(jù)包，在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前還必須檢測指令完成狀態(tài)機。指令完成狀態(tài)機指示從發(fā)送前一條指令之后系統(tǒng)是否仍在等待指令完成事件。如果狀態(tài)是空閑(IDLL)則發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果狀態(tài)是等待指令完成(WAITING_FOR_CMD_COMF)用戶程序則被通知稍候再試。
在接收方向上，執(zhí)行的操作與之相反。接收來的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過包組裝器，組裝成標準的數(shù)據(jù)包格式，然后解開包，抽取包中的數(shù)據(jù)，進行指令解碼，獲得數(shù)據(jù)中包含的指令。在指令被發(fā)送到指令處理器之前，仍然要檢測指令完成事件，以確定前一條指令是否已經(jīng)被處理。之后，才被指令處理器處理，處理的結果反饋到應用程序進行界面的修改或通信狀態(tài)的改變處理。

指令通信示例
以一個簡單的示例來說明數(shù)據(jù)流動的全過程。
從EBDK的通信界面發(fā)送一條指令：
cmd cclk 0x2345
并按回車，將產(chǎn)生一個Windows事件調(diào)用字符串分析器對以空格分界的字符串進行標記和處理，生成一條消息字符序列。這個字符序列是對應指令的HCI位字符流。這個字符序列被封裝到數(shù)據(jù)包中，經(jīng)過通信過程中的一系列過程發(fā)送給RS-232DLL，RS-232DLL再立即將它放到COMM口上，攜帶HCI指令的電信號從PC 的COM或USB口發(fā)出，沿著RS-232或USB線，到達EBDK的COM或USB中，穿過RS-232緩沖區(qū)buffer以及Mother Board進入基帶連接器和基帶設備?；鶐У腞OM程序?qū)⑾⒔獯a并執(zhí)行。在這種情況下，它生成一個數(shù)據(jù)幀，在空中通過電磁波傳輸。這個幀通過與Radio Module的接口，以串行序列的形式從射頻天線發(fā)送出去。
射頻信號被附近的一個EBDK獲取，它的射頻模塊將射頻調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字信號，再以串行形式送到基帶設備。基帶控制和一個HCI數(shù)據(jù)包或事件包，再由基帶設備將該包通過RS-232(或USB)線送到PC。PC的CPU收到一個中斷指示收到一些字節(jié)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被送到緩沖器中，然后被RS-232包組裝器(Packet Builder)進行處理。應用程序收到一個消息指明有一個數(shù)據(jù)包要處理，最后根據(jù)抽取出來的指令，調(diào)用相應的函數(shù)進行操作。這樣就完成了一個消息通信的過程。
要以程序編程實現(xiàn)上述的過程，就需要在程序中設置上述操作中的軟件接口動作機制。在C++中以一個通信類可以實現(xiàn)上述的基本操作。
一個基本的藍牙通信對象應該具有以下的基本操作接口。
發(fā)送消息：
LssuoCommand：發(fā)送指令
TransmitRewData：發(fā)送數(shù)據(jù)
接收消息：
CommandCompleteSuccess：指令成功完成
CommandPending：指令延遲
CotRxPacket：收到數(shù)據(jù)包
ReadyForData：準備接收數(shù)據(jù)
DisconnectionOccurred：發(fā)生連接中斷
GotBTAddress：獲得藍牙通信地址
而在實際通信操作中，要分為通信客戶端和通信服務器端。因此，在基本的通信對象的基礎上要派生出Client 和Server對象，分別就具體的操作進行處理。
另外需要一個包組裝器專門處理數(shù)據(jù)包：
On_WMC_RXD_DATA：處理接收到數(shù)據(jù)之后的動作
PackelComplete：包接收完畢的動作
InvalidPacket：判斷包是否有效
在VC++中，可以利用藍牙工程模板自動生成，因此藍牙通信包軟件的開發(fā)具有易于實現(xiàn)和易與其他軟件捆綁的特點。

結語
本文分析了基于EBDK的藍牙通信的整個過程以及軟件實現(xiàn)機制，可以作為藍牙通信的應用開發(fā)的借鑒。具備了Ericsson藍牙開發(fā)工具包之后，由于藍牙軟件包具有捆綁性與易實現(xiàn)性，可以在此基礎上直接進行應用的開發(fā)，也可以從藍牙通信的軟件實現(xiàn)機制上理出應用的實現(xiàn)思路。■