Options for the Development Pattern of China’s Aut_英语论文十篇

一种新的数据加密技术_工科论文 第五篇

潘晓中? 孙? 军 杨晓元? 王法能?

（武警工程学院电子技术系 西安 710086）

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该文简要介绍了数据加密的一般方法及基于公钥加密算法的方法与步骤，较为详细介绍了多步加密算法的原理与算法。

【关键词】加密算法??? 密钥??? 多步加密

Pan xiaozhong? Yang xiaoyuan? Wang faneng? Sun jun

(Electronic Technology Department, <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:arttags" />

Engineering

College of

Armed Police Force?

xi’an?? 710086)?

【abstract】The general method about date encryption is introduced in this paper as well as method and steps based on public key encrypted algorithm. The principle and algorithm of multi-step encrypted algorithm is detailedly introduced too. And an applied program about the multi-step encrypted algorithm is given out in this paper.

【key word】encrypted algorithm??? secret key?? multi-step encryption

我们处在一个信息时代，人们需要一种强有力的安全措施来保护机密数据不被他人窃取或篡改。数据加密与解密从宏观上讲是非常简单的。加密与解密的一些方法是非常直接的，很容易掌握。因此，可以很方便地对机密数据进行加密和解密。

1、数据加密方法

在传统上，我们有几种方法来加密数据流。所有这些方法都可以用软件很容易的实现，但是当我们只知道密文的时候，是不容易破译这些加密算法的（当同时有原文和密文时，破译加密算法虽然也不是很容易，但已经是可能的了）。最好的加密算法对系统性能几乎没有影响，并且还可以带来其他内在的优点。例如，大家都知道的pkzip，它既压缩数据又加密数据。又如，dbms的一些软件包总是包含一些加密方法以使复制文件这一功能对一些敏感数据是无效的，或者需要用户的。所有这些加密算法都要有高效的加密和解密能力。

?在所有的加密算法中最简单的一种就是“置换表”算法，这种算法也能很好达到加密的需要。每一个数据段（总是一个字节）对应着“置换表”中的一个偏移量，偏移量所对应的值就输出成为加密后的文件。加密程序和解密程序都需要一个这样的“置换表”。事实上，80x86 cpu系列就有一个指令‘xlat’在硬件级来完成这样的工作。这种加密算法比较简单，加密解密速度都很快，但是一旦这个“置换表”被对方获得，那这个加密方案就完全被识破了。更进一步讲，这种加密算法对于黑客破译来讲是相当直接的，只要找到一个“置换表”就可以了。这种方法在计算机出现之前就已经被广泛地使用。

对这种“置换表”方式的一个改进就是使用2个或者更多的“置换表”，这些表都是基于数据流中字节的位置的，或者基于数据流本身。这时，破译变得更加困难，因为黑客必须正确地做几次变换。通过使用更多的“置换表”，并且按伪随机的方式使用每个表，这种改进的加密方法已经变的很难破译。比如，我们可以对所有的偶数位置的数据使用a表，对所有的奇数位置使用b表，即使黑客获得了明文和密文，他想破译这个加密方案也是非常困难的，除非黑客确切的知道用了两张表。

与使用“置换表”相类似，“变换数据位置”也在计算机加密中使用。但是，这需要更多的执行时间。从输入中读入明文放到一个buffer中，再在buffer中对他们重排序，然后按这个顺序再输出。解密程序按相反的顺序还原数据。这种方法总是和一些别的加密算法混合使用，这就使得破译变得特别的困难，几乎有些不可能了。例如，有这样一个词，变换其字母的顺序，slient 可以变为listen，但所有的字母都没有变化，没有增加也没有减少，但是字母之间的顺序已经变化了。

但是，还有一种更好的加密算法，只有计算机可以做，就是字/字节循环移位和xor操作。如果我们把一个字或字节在一个数据流内做循环移位，使用多个或变化的方向（左移或右移），就可以迅速的产生一个加密的数据流。这种方法是很好的，破译它就更加困难。而且，更进一步的是，如果再使用xor操作，按位做异或操作，就使破译更加困难了。如果再使用伪随机的方法，这涉及到要产生一系列的数字，我们可以使用fibbonaci数列。对数列所产生的数做模运算（例如模3），得到一个结果，然后循环移位这个结果的次数，将使破译次变得几乎不可能！但是，使用fibbonaci数列这种伪随机的方式所产生的对我们的解密程序来讲是非常容易的。

在一些情况下，我们想能够知道数据是否已经被篡改了或被破坏了，这时就需要产生一些校验码，并且把这些校验码插入到数据流中。这样做对数据的防伪与程序本身都是有好处的。但是感染计算机程序的病毒才不会在意这些数据或程序是否加过密，是否有数字签名。所以，加密程序在每次load到内存要开始执行时，都要检查一下本身是否被病毒感染，对与需要加、解密的文件都要做

嵌入式蓝牙PSTNxx接入点的设计与实现_工科论文 第六篇

摘要：首先，阐述蓝牙在公共交换电话网络PSTN中的一种应用——三合一电话。然后，分别从硬件、驱动程序、应用软件三个方面进行详细介绍。最后，给出测试结果，并提出改进方案。

关键词：蓝牙 公共交换电话网络PSTN 接入点 μClinux 设备驱动程序

引言

源码开放的μClinux由于其强大的网络功能和较低的成本，得到了广泛的应用。嵌入式蓝牙公共交换电话网络PSTN（Public Switched Telephone Network）接入点，就是我们和广东省电信科学研究院合作，在μClinux系统上开发的一种具有广阔前景的应用。其应用场景如图1所示。

蓝牙GSM双模手机在进入蓝牙PSTN接入点的覆盖范围后，即自动通过接入点在PSTN网络上登记，这样用户的话务就被转移到PSTN网络，使用时只需缴纳固定电话费；网关具有小型交换机的功能，可以为多个蓝牙手机提供类似的服务；而且同一个接入点覆盖范围之内的蓝牙手机间，还可以不经过PSTN直接进行相互间通话，就像对讲机一样，不用付费。本文主要介绍接入点软硬件以及设备驱动程序的设计与实现。

1 硬件的设计与实现

嵌入式蓝牙PSTN接入点的硬件系统框图如图2所示。整个接入点主要由网关控制模块、电话线路接口模块和蓝牙收发模块组成。

1.1 网关控制模块

网关控制模块是整个网关软件的运行平台。ΜClinux操作系统运行于此硬件平台之上，而所有应用软件又运行于操作系统之上。复杂的控制流程以及大量的外扩模块要求MPU具有较强的处理能力。经多方权衡，本设计最终选用了Motorola公司的ColdFire嵌入式处理器MCF5272。

MCF5272内部的SRAM和ROM对于运行μClinux操作系统是远远不够的。本设计对MCF5272的RAM和ROM进行了扩充，外扩了16MB的SDRAM和4MB的Flash ROM。这样的存储器配置不仅满足了接入点软件的需要，还为网关增加各种功能留有较多的余地。

1.2 电话线路接口模块

电话线路接口模块是网关和PSTN的接口，由线路切换继电器、电话线接口芯片、DTMF接收电路、DTMF发送电路和FSK解调及振铃接收电路组成。它通过MCF5272的12根GPIO线和4个外部中断线和网关控制模块相连。线路切换继电器用于实现电话线上的在振铃接收电路和电路之间的切换，即实现摘机挂机的功能。在待机状态下继电器触点切换在振铃接收电路一侧，等待接收振铃。当需要摘机时，MCF5272控制继电器切换到话音电路一侧。

电话线路接口芯片选用Philips公司的TEA1062A。TEA1062A把电话线上送来的模拟放大后发送到蓝牙收到模块的PCM编解码器；相反，也把PCM编解码器送来的放大后，放到电话线上传输。此外，它还提供了消侧音、自动增益控制等功能。

网关还需具备转发来电显示信息的功能。常见的来电显示标准分为DTMF和FSK两种。我国的来电显示国家标准是FSK制式的，大部分PSTN交换机也支持FSK标准的来电显示信息；但是也有少量PSTN交换机和一些用户内部交换机发送的是DTMF标准的来电显示信息。我们HOLTEK的HT9170D以及HT9032C芯片分别接收DTMF及FSK来电显示信息。

网关向PSTN交换机拨号和普通的电话一样，采用DTMF，同时也可以用DTMF向PSTN交换机发送一些信令信息。网关的DTMF发送选用FOLTEK的HT9200A芯片。

1.3 蓝牙收发模块

蓝牙收发模块包括蓝牙射频电路、基带处理电路和PCM编解码电路，通过MCF5272的UART1和网关控制模块相连。通过PCM编解码器MC145483和电话接口芯片TEA1062A连接。通过PCM编解码器MC145483和电话接口芯片TEA1062A连接。MCF5272把蓝牙模块接收到的数据通过协议栈解释为摘机、挂机、拨号、来电显示等命令，并通过数据线控制电话接收与拨叫电路的各种操作。PSTN市话网用户线与电话线路接口模块连接，电话线路接口模块把外部PSTN电话网的振铃和来电显示信息通过数据线传递给MCF5272。MCF5272再把这些通过蓝牙软件栈打成数据包并送给蓝牙模块，由蓝牙模块通过无线信道发送给终端。电话线上的模拟信息通过PCM编解码器编码后经蓝牙模块发送给终端，同时蓝牙模块接收终端发送过来的数据，经过PCM编解码器解码，形成模拟，通过电话接口芯发送到电话线上。本设计中的蓝牙基带和射频电路由CSR的BlueCore01b芯片加上功放、低噪放、收发切换开关、滤波器和一些电路组成。

2 驱动程序的设计与实现

2.1 μClinux设备驱动程序概述

在μClinux下，所有的硬件设备都被视为文件，从设备接收输入数据和将输出送到设备就像从普通文件接收输入和将输出送到文件一样，可以使用read()、write()等系统调用。应用程序通过系统调用和内核交互，而内核则通过设备驱动程序和具体硬件交互，如图3所示。一般来说，操作系统内核需要访问三类主要设备：字符型设备、块型设备以及网络设备。本接入点的驱动程序属于字符设备驱动程序。

每个驱动都有一个称为file_operations的数据结构，包含指向驱动程序内部大多数函数的指针。当系统引导时，驱动程序初始化函数将file_operations结构的指针送给内核，内核就可以通过该指针访问驱动程序内的函数。因而，这些函数就是进入驱动程序的基本入口点。当用户程序执行系统调用时，将导致驱动程序内相应的函数被调用。

2.2 需求

嵌入式蓝牙PSTN接入点的硬件设计中，电话线路接口模块、蓝牙收发模块是外扩的模块，需要在μClinux内核为基提供支持。

蓝牙收发模块通过MCF5272的串口2和网关控制模块相连，因而直接使用μClinux自带的串口驱动程序就可以完成对此模块的控制；而电话线路接口模块通过GPIO口以及外部中断线与网关控制模块相连，必须由我们自由提供驱动程序。

2.3 FSK来电显示芯片驱动的设计与实现

FSK来电显示驱动的主要任务就是完成FSK来电显示信息的接收，总工作流程如图4所示。其主要功能由设备驱动程序基本入口点中的open、release、read、ioctl、select函数，以及设备初始化函数、中断处理函数、下半部分处理函数、定时器超时处理函数完成。下面对其中一些关键的函数进行简要介绍。

（1）read函数

read、write称为对设备的I/O操作。当用户进程对设备执行I/O操作时，设备可能并不具备进行I/O操作的条件。这些情况下，用户进程可以选择继续等待，即通过interruptible_sleep_on()函数让用户进程进入睡眠状态；也可以选择不等待，立即返回。这就产生一两种类型的I/O操作，即阻塞型I/O和非阻塞型I/O。我们的驱动同时支持阻塞型和非阻塞型的读操作。

图4

（2）ioctl函数

设备特殊文件之所以特殊就是因为它代表一个设备，可以通过它对设备的属性进行设置，这和对设备的I/O操作不同。我们通过ioct1函数来实现，ioct1的实质就是向设备发送命令来改变设备的属性。在实现此驱动的过程中发现，FSK来电显示芯片在没有真正的FSK数据的时候也会受到干扰，使数据线上有电平的跳动，从而产生不应该产生的中断对系统的性能造成影响，因而提供了2个ioct1命令给用户进程，来控制FSK中断的打开与关闭。

（3）select函数

为了使用户进程可以使用I/O多路转接技术，在驱动程序中实现了select函数。当用户进程执行select系统调用的时候，每一个加入select测试2024的设备的select函数都被调用，如果其中任何一个或多个设备可以进行要求的I/O操作，则select返回；否则，通过select_wait()函数让用户进程进入睡眠状态，直到有任何一个设备可以进行要求的I/O操作或超时为止。

（4）中断处理函数及下半部分处理函数

FSK来电显示芯片只有1根数据线连接到CPU的GPIO口上。这根数据线的每一字节数据都以0开始、以1结束，中间是8位的ASCII码，最低位最先发送，在没有数的时候数据线一直保护高电平。由于FSK来电显示数据具有这种特殊的格式，把这根数据线同时接到CPU的外部中断线上，并设置为下降沿触发，这样每来1字节数据就会产生一次中断。FSK数据帧由若干字节

蓝牙关键技术与智能家居_工科论文 第七篇

摘要：蓝牙技术是一种短距离的无线连接技术，智能家居系统是整个未来智能小区系统的重要组成部分。在蓝牙技术的基础上，探讨蓝牙技术在智能家居系统中的应用。

关键词：蓝牙技术 微微网 智能家居系统

1 概述

伴随着数字化和网络化的进程，智能化浪潮席卷了世界的每一个角落，成为势不可挡的历史大趋势，其中正在兴起的智能家居建设热潮，就是在这种形势下应运而生的。

但是现代家庭中，弱电线缆越来越多，如电话线、有线电视线、宽带网络线、防盗线等，带来线缆多、乱的麻烦，因此，家庭弱电系统需要进行统一、规范的管理。然而，传统家庭布线方式因为施工不规范、维护和使用方便等因素，已不能适应当前家庭装修的需要，更无法满足未来智能家居生活的更高要求。蓝牙技术的出现，正发解决了这个问题，使智能家居中的无线控制成为可能。

2 蓝牙技术

2.1 蓝牙简介

蓝牙技术是Ericsson移动通信公司在1994年开始启动的，其目的是实现最高数据传输速率1Mb/s（有效传输速率为721kb/s）、最大传输距离为10m的无线通信。

“蓝牙（Bluetooth）是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，也是目前国际上最新的一种公开的无线通信技术规范。它可以在较小的范围内，通过无线连接的方式、安全、低成本、低功耗的网络互联，使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享，也可以实现在各种数字设备之间的和数据通信。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此，特别选用于小型的移动通信设备，使设备去掉了连接电缆的不便，通过无线建立通信。

蓝牙技术工作在全球通用的2.4GHz ISM频段。从理论上讲，以2.4GHz ISM频段运行的技术能使用距30m以内的设备互相连接，但实际上很难达到。现阶段，蓝牙的发射范围可达10m，可以同时实现8台设备的相互联通。当检测到距离小于10m时，接收设备可动态地调节功能；当业务量减小或停止时，蓝牙设备即可进入低功耗工作模式。

2.2 蓝牙中的关键技术

2.2.1 跳频技术

蓝牙工作的频段是全球通用的2.4GHz ISM频段。该频段对所有无线电系统都开放，因此，蓝牙在使用过程中经常会遇到不可预测的干扰源，例如手机、无绳电话、微波炉等。这使得蓝牙系统的传送错误率远远高于实际应用水平，为此，采用跳频技术是避免干扰的一项有效措施。

所谓跳频技术，就是将整个频带分成若干跳频信道（Hop Channel）。在一次连接中，蓝牙芯片所控制的收发器按照一定的码序列，不断地从一个信道跳转到另一个信道；而接收方也是按照相同的跳转规律进行通信。这实际上属于一种硬件加密手段，除非第三方掌握了接收双方的切换信道干什么，否则，从理论上计野外法完整获得信息的，而干扰源也是不可能按同样的规律进行干扰的。跳频的瞬时带宽很窄，但通过扩展频谱技术，可以使这个窄带宽被成倍地扩展成宽频带，使扰的可能性变得很小，由此就可以保证传送的完整性和系统的稳定性。

2.2.2 纠错技术

在蓝牙技术中使用了三种纠错方案：1/3比例前向纠错码（1/3FEC）、2/3比例前向纠错码（2/3FEC）和用于数据的自动请求重发（ARQ）方式。

1/3比例前向纠错码是一种较简单的纠错码方式，属于重复码，实现时对每位信息重复三次。2/3比例前向纠错码是一种（15，10）精简的汉明码表示方法，用于部分分组。

使用ARQ方式，在一个时隙中传送的数据必须在下一个时隙得到确认（或超时）信息。只有数据在接收端通过了报头错误检测和循环冗余检测，被认为无错后，才向发送端反回确认信息；否则，返回一个错误信息。

2.2.3 微微网

蓝牙支持点对点和点对多点的通信，其最基本的网络组成是微微网。微微网是通过蓝牙技术连接起来的一种微型网络，由一个主设备（Master）和若干个从设备（Slave）组成，且从设备最多为7台。主设备负责通信协议的动作，而从设备则受控于主设备。一个微微网可以是2台相连的设备，也可以是8台连在一起的设备，所有设备单元均采用同一跳频序列。主从设备的拓扑结构如图1所示。

蓝牙给每个微微网都提供了特定的跳转模式，因此，它允许大量的微微网同时存在。同一区域内，多个微微网互联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在不同的跳转模式。

2.2.4 安全性

蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此，安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但蓝牙技术仍然需要在应用层和链路层上提供安全措施。该措施将用于对等环境，即蓝牙系统每个单元中设备的匹配和加密规则都将以同样的方法实现。在链路层，蓝牙的使用四个参数来保证系统的安全性：每个用户唯一的48位地址、用户的128位验证密钥、用户的8～128位加密密钥、设备产生的一个128位随机数RAND。

蓝牙的低层安全是通过基带和链路管理中的鉴权、匹配和加密完成的。

鉴权基于“竞争-应答”算法，是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域。校验器发送一个LMP-au-rand PDU分组给请求者，该PDU（协议数据单元）分组含有一个随机数。请求者根据获取的分组计算出应答值，然后将应发回给校验器，验证应答值是否正确。

当两台设备无共用链接字时，则基于个人识别码PIN和随机数创建初始化字Kinit，这一过程为匹配。Kinit字在校验器向请求者发出LMP-in-rand时创建，然后进行鉴权，共计算过程基于Kinit字，而不是链接字。通过鉴权后，链接字即被创建。

加密被用来保护连接中的个人信息，密钥由程序的高层来管理。网络传送协议和应用程序，可以为用户提供一个较强的安全机制，需要注意的是，加密字节全不同于鉴权字。鉴权字具有静态性，而一旦建立加密字，就由运行在蓝牙设备上的具体应用，来决定什么时候和是否需要修改加密字。

3 智能家居系统

智能家居的概念起源于美国。它依靠3C技术（Computer Technology、Communication Technology和Control Technology），并结合信息家电的发展，为用户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷的智能化和信息化生活空间。其内涵就是“在具有个性化的住宅家庭中，将多元网络信息、多样化的自动化控制以及节能环保等功能，整合到一体化的家庭智能信息管理与自动化监控平台上”。

智能家居是将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置，通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过家庭控制器来实现的。家庭控制器具有家庭总线系统，通过家庭总线系统提供各种服务功能，能和住宅以外的外部世界相连接。所以说，家庭控制器是智能住宅的核心。

智能家居中的信息传输介质，可以分为电话线、电源线、双绞线、电缆和无线技术，其中无线方式是目前最热门的发展方向。

4 蓝牙技术在智能家居系统中的应用

正是由于蓝牙技术的低成本、低功耗、高速率、高可靠性和兼容性等特点，使得基于蓝牙技术的智能家居系统能为人们所接受。

（1）家庭环境控制

智能家居的一个重要功能就是对居住环境的控制，即自动或远程控制家庭的温度、湿度、光照、空气质量和热水器等。如今，环境问题已经成为一个直接关系到人们身体健康，乃至生命安全的至关重要的问题，家庭环境也不容忽视。智能家居系统，可以改善人们的生存条件，也可以提高家庭的生活质量。

（2）能源监视与管理

主要是指家庭中的水、电、燃气和供暖的定时开关等。可以自动关灯和关闭电器，节省开支；家中没有人时，可以调节供暖的温度；在电费较低的时段开启电器。

（3）家庭流量计费

目前，大多数远传计量系统采用如下方式：在各个房间内的远传表，通过专用的布线系统连接至各个节点流量控制器，再2024

通过在支持蓝牙的微芯片中置入相应程序，并置入流量表中，可以去掉流量表与节点控制器之间的连线，使每个计量末端采用无线方式，降低系统由于线路损坏而带来的系统故障，提高了系统的可靠性。

（4）安防系统

智能家居的基本目标为人

蓝牙芯片ROK 101 007在xx系统中的应用_工科论文 第八篇

摘要：介绍了爱立信公司推出的蓝牙芯片ＲＯＫ １０１ ００７的结构、工作原理及其在无线系统中的应用。

关键词：蓝牙 主机控制接口

爱立信（Ｅｒｉｃｓｓｏｎ）公司推出的蓝牙芯片ＲＯＫ １０１ ００７是一款适合于短距离无线通信的射频／基带芯片，集成度高、功耗小，完全兼容蓝牙协议Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１，可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。该芯片包括基带控制器、无线收发器、闪存等功能块，可提供高至ＨＣＩ（主机控制接口）层的功能。此外，该芯片还提供ＵＳＢ、ＵＡＲＴ和ＰＣＭ接口，用于与主机通信；并且支持蓝牙和数据传输，输出功率满足蓝牙二级操作的要求。

１ 内部结构及各功能块介绍

ＲＯＫ １０１ ００７包含五个功能块：无线收发器（ＰＢＡ ３１３ ０１／２）、基带控制器、闪存、电源管理模块、时钟，如图１所示。

图1 芯片内部结构框图和部分外部管理

１．１ 无线收发器ＰＢＡ ３１３ ０１／２

ＰＢＡ ３１３ ０１／２是一个工作在２．４～２．５ＧＨｚ ＩＳＭ频段的短距离微波频率射频收发器，使用ＧＦＳＫ调制，最大的ＴＸ＆ＲＸ数据传输率为１Ｍｂｉｔ／ｓ。能在可供使用的７９个信道（２．４０２～２．４８０ＧＨｚ）之间快速地跳频（１６００个信道／ｓ），通道带宽是１ＭＨｚ，频率偏差在１４０ｋＨｚ和１７５ｋＨｚ之间。满足蓝牙二级操作，最大输出功率是４ｄＢｍ，不需要功率控制。安装天线之后，传输距离可达１０ｍ，符合ＩＳＭ频段的ＦＣＣ和ＥＴＳＩ标准。ＰＢＡ ３１３ ０１／２以Ｒａｄｉｏ ＡＳＩＣ为基础，集成了环路滤波器、压控振荡器、天线滤波器、收发控制器、发送器和接收器等六个操作部件，如图１所示。各部件功能如下：

①Ｒａｄｉｏ ＡＳＩＣ完成的调制和解调。

②环路滤波器、压控振荡器和Ｒａｄｉｏ ＡＳＩＣ构成锁相环。环路滤波器滤除Ｒａｄｉｏ ＡＳＩＣ输出的误差电压的高频成份和噪声，用以保证环路所要求的性能，增加系统的稳定性。

③收发控制器协调接收器（ＲＸ）和发送器?ＴＸ?的工作，用以保证蓝牙的全双工传输。

④天线滤波器对射频进行带通滤波。管脚ＡＮＴ（Ｔ２）是天线接口，应连接阻抗为５００Ω的天线。

１．２ 基带控制器

基带控制器是一个基于ＡＲＭ７－Ｔｈｕｍｂ的功能块，通过ＵＡＲＴ或ＵＳＢ接口控制无线收发器。基带控制器负责处理底层的链路层功能，如调频序列的选择等。

１．３ 闪存

闪存以二进制码的格式存放蓝牙固件，可与基带控制器交换数据、地址和控制。蓝牙固件包括链路管理器和主机控制接口（ＨＣＩ）。

链路管理器实现了链路管理协议（ＬＭＰ），负责处理底层链路控制。每个蓝牙设备都可以通过ＬＭＰ与另一个蓝牙设备的链路管理器进行点对点的通信。ＨＣＩ为主机提供了访问基带控制器、链路管理器以及硬件状态和控制寄存器的命令接口。主机通过ＨＣＩ驱动程序提供的一系列命令控制蓝牙接口；蓝牙固件的ＨＣＩ收到命令后，会产生事件返回给主机，用来指示接口的状态变化。主机和ＨＣＩ之间共有三类数据传输：

·ＨＣＩ命令包 从主机发往蓝牙的ＨＣＩ。

·ＨＣＩ事件包 从蓝牙的ＨＣＩ发往主机。

·ＨＣＩ数据包 既可从主机发往ＨＣＩ，也可从ＨＣＩ发往主机，包括无连接（ＡＣＬ）数据和同步连接（ＳＣＯ）数据。

ＨＣＩ传输层定义了每一类数据如何封装以及如何通过接口进行复用。ＲＯＫ １０１ ００７支持两种ＨＣＩ传输层：ＵＡＲＴ传输层和ＵＳＢ传输层。

１．４ 电源管理模块

该模块提供芯片所需电源。Ｖｃｃ的典型值是３．３Ｖ。

１．５ 时钟

该模块内置频率为１３ＭＨｚ的时钟。时钟由一个晶体振荡器产生，保证定时的精度在２０ｐｐｍ之内。

２ 芯片接口和主要管脚介绍

ＲＯＫ １０１ ００７与主机或其它设备互联时，有三种接口方式（参见图１）。

２．１ ＵＳＢ接口

ＲＯＫ １０１ ００７的ＵＳＢ接口符合ＵＳＢ１．１规范，通过双向端口Ｄ＋＆Ｄ－，数据传输可达到１２Ｍｂｐｓ。当使用ＵＳＢ接口与主机通信时，ＲＯＫ １０１ ００７是一个ＵＳＢ从设备。与该接口2024的管脚有：

·Ｄ＋（Ｂ１）＆Ｄ－?Ｂ２? 用于数据传输。

·Ｗａｋｅ ｕｐ（Ｂ４）＆Ｄｅｔａｃｈ?Ｃ１? 用于与笔记本电脑互联，可用来控制笔记本电脑的状态。当主机处于掉电模式时，如果蓝牙设备收到建立连接的请求，Ｗａｋｅ ｕｐ就会“唤醒”主机。而主机可通过Ｄｅｔａｃｈ指示自己处于“挂起”模式。

２．２ ＵＡＲＴ接口

ＲＯＫ １０１ ００７的ＵＡＲＴ接口符合工业标准１６Ｃ４５０，支持以下波速率（单位：ｂｉｔｓ／ｓ）：３００，６００，９００，１２００，１８００，２４００，４８００，９６００，１９２００，３８４００，５７６００，１１５２００，２３０４００和４６０８００。使用爱立信自定义的一条ＨＣＩ命令：ＨＣＩ＿Ｅｒｉｃｓｓｏｎ＿Ｓｅｔ＿Ｕａｒｔ＿Ｂａｕｄ＿Ｒａｔｅ可改变ＵＡＲＴ接口的波速率。该接口中有１２８字节的先入先出（ＦＩＦＯ）缓冲器。

与该接口2024的四个管脚为：

·ＴｘＤ（Ｂ５）＆ＲｘＤ（Ａ５） 用于收发数据。

·ＲＴＳ（Ａ６）＆ＣＴＳ（Ｂ６） 用于数据流控制。

２．３ ＰＣＭ接口

标准的ＰＣＭ接口采样速率为８ｋＨｚ。编码方式可采用ＣＶＳＤ（连续可变斜率增量调制）、μ律（８ｂｉｔ）或Ａ律?８ｂｉｔ?。考虑到编码的健壮性，应优先选择ＣＶＳＤ。

图3 系统软件模块结构

与ＰＣＭ接口2024的管脚有：

·ＰＣＭ＿ＳＹＮＣ（Ａ３） 设置ＰＣＭ数据的采样速率。

·ＰＣＭ＿ＯＵＴ（Ａ２）＆ＰＣＭ＿ＩＮ?Ａ１? 接收或发送编码。这两个管脚的方向通过编程可调。

３ 邮电大学无线网络实验室蓝牙系统简介

利用ＲＯＫ １０１ ００７芯片开发了一套蓝牙系统，它能使现有的各种通信设备（手机或固定电话）与蓝牙耳机之间进行无线传输，从而实现蓝牙技术向现有设备的后向兼容。

３．１ 系统构成

该系统由蓝牙适配器和蓝牙耳机两部分构成。蓝牙适配器与现有的通信设备（手机）相连，实现蓝牙与手机之间的转换；蓝牙耳机上有ＰＴＴ按钮，用于接听和挂断来电。蓝牙适配器和蓝牙耳机彼此之间可建立蓝牙无线链路，用于传输、数据或控制。

系统工作流程如下：蓝牙适配器是主方，上电后进入查询模式，自动搜索周围的蓝牙设备（耳机）。如果附近存在蓝牙耳机，主方发起连接请求，与之建立蓝牙数据连接（ＡＣＬ连接）。然后主方和从方进入待机模式。当有来电或有电话拨出时，主方通知从方。若从方决定接通通话，则由主方建立主方与从方之间的链路（ＳＣＯ连接），并进入通话状态。 关键术语定义：

主方 是指发起连接的一方（本系统中适配器是主方）；

从方 是指接收连接的一方（本系统中耳机是从方）

ＡＣＬ 是指异步连接链路，用于蓝牙数据传输；

ＳＣＯ 是指同步连接链路，用于蓝牙传输。

３．２ 硬件电路

蓝牙适配器和耳机的硬件结构基本相同，其电路框图如图２所示。

硬件电路主要由三个模块组成：

单片机控制模块 包括ＡＴ８９Ｃ４０５１芯片和灯系统，完成系统的初始化、蓝牙通信链路建立和监测手机来电等功能。单片机通过串口与ＲＯＫ １０１ ００７连接。

语

Jini与蓝牙技术的结合应用_工科论文 第九篇

摘要：了Jini和蓝牙技术的基本结构及工作原理，对这两种技术进行了比较，并提出将两者结合应用的实际方案，最后给出了一个应用实例。

关键词：Jini 蓝牙技术 普适计算

随着嵌入式系统在各种电子设备中的广泛应用，计算机技术的发展将进入一个普适计算（Pervasive Computing）阶段。随之而来的各种电子设备联网成为必然趋势。与人类生活息息相关的各种家电设备能够联成网络并接入互联网，人们可以在任何时间、任何地点统一控制各种家电协同工作，将极大地改变和影响人们的生活。本文探讨了这种普适计算机制的实现。

1 Jini技术

Jini技术是基于Java语言的新型分布式对等计算结构，是一种动态的自动化机制，它可以使各种数字设备无需配置、安装或人工干预，在一个临时的设备2024（联邦，federation）同工作。联邦中的任何设备无法大小都可以自行管理，组成一个服务网络，联邦中的每一成员都可以共享资源和服务。Jini结构提供一套机制使得电子设备和应用程序能够随时加入或退出联邦。

Jini由三部分组成：基础结构（Infrastructure）、编程模型和服务。这三部分虽有区别但又密不可分，基础结构支持并利用编程模型；服务内嵌入基础结构之中，服务对象包含并利用编程模型的接口进行服务之间的通信。基础结构解决设备和软件如何与网络连接并进行注册等基本问题。它由构成分布式联邦的组件组成，其最小内核为分布式安全系统、发现与加入协议（discovery and join）、服务协议和查找服务（lookup service）。分布式安全模型及其实现定义了软件实体的认证方式及操作权限；发现与加入协议定义了服务加入Jini系统的方法；查找服务则是供服务注册登记的场所，这里提供了可以使用的服务对象2024。编程模型也是分布式的，包括租借（leasing）、分布式的事务处理和事件处理三种重要接口。租借接口定义了基于时间的资源分配和释放方法；事务接口引入了一种面向对象的协议，使用表决和提交两个阶段来统一对象之间的相关行为，使得一个事件序列或全部完成或全都不发生。事件和通知接口将JavaBean组建所使用的事件模型扩展为分布式事件模型，支持Jini服务基于事件的通信。，服务是Jini体系的核心，基础结构和编程模型共同支持服务的提交注册及服务的发展，服务使用基础结构完成服务之间的相互调用、相互发现并向其他服务发布本服务的出现。服务在Jini环境中以对象的形式出现，它通过接口来定义其提供的可供其他服务使用的操作和特性。

Jini使用发现协议（discovery）搜索查找服务（lookup service），获得相应查找服务的代理接口，然后使用加入协议（join）将自己注册到查找服务中，这时该服务可以为其他服务所使用。想要使用其它服务的设备或应用程序，首先与其相邻的查找服务进行连接。这时可以看到本联邦内所有可用的服务，使用查找协议（lookup）将所感兴趣的服务代理接口下载到本地之后就可以与服务提供者进行直接交互通信。同样当一个查找服务启动时，它也使用发现协议向服务广播自己出现，以便服务进行注册登记。

图1对以上过程进行了形象描述：用发现协议搜索到查找服务，若已预置某个查找服务的URL则可直接进行通信；将服务代理对象注册到查找服务；服务客户将服务对象从查找服务处下载到本地；利用服务对象与服务提供直接通信，使用该项服务。

2 蓝牙协议

蓝牙是一种低成本的技术，可以在依赖电池操作的目标机上实现低功耗、短距离的固定通信。这些目标机包括：PDA、无线电话、便携电脑和无线耳机等。

在蓝牙的拓扑中，一个设备可以带多个从设备并且维持7条链接。一般来说，在任何时刻，主设备会与一个从设备维持点对点通信。可以建立两种通信：一种以异步方式传输数据，另一种以同步方式传输声音。通信类型由主设备决定。并负责建立特殊应用所需的链接，直至应用将其终止。请注意：主从关系不能互换，互换技术用于GSM的蜂窝式手机中，蓝牙不支持这种技术。同时，蓝牙只能支持短距离通信，最远10m。现在加强性标准可以将距离提高到100m，要求便携式设备的电池寿命更长。蓝牙技术不会替换IEEE 802.11中所提出的无线LAN的功能。相比较而言，蓝牙只能在744Mbps的数据率上操作。当然，IEEE 802.11 LAN也更加昂贵。

蓝牙可以支持无线主机控制器（负责空中链路管理、调制解调器、声音编码/解码）与另外一台带有协议栈和应用软件的主机之间的通信。如果应用软件想要控制无线主机控制器，那么就需要链路管理代理（link management proxy）模块，它可以提供应用程序接口。这一模块在蓝牙标准中没有说明，但是如果希望通过主机控制接口进行通信，协议栈中应包括这一模块。栈接口提供的主要功能就是初始化发现进程和连接进程。发现进程将管理信息发送到10m范围内的所有蓝牙设备，以便获取可用的蓝牙设备列表；连接进程可以与一个或多个可用的蓝牙设备建立连接。所有的应用程序都必须使用这个进程，它们是GAP（General Access Protocol）的一部分，在任何应用使用链路前，必须将GAP与蓝牙设备相连。

链路安全将利用鉴别进程，在实现子网时，用来确认某设备是否可以与另一设备互连。鉴别操作由无线主机控制器完成，鉴别命令由安全管理模块发出。该模块会访问以前完成的操作进程，可以与蓝牙设备进行数据库信息的连接，这些记录存在设备数据库中，由安全数据库来维护主蓝牙设备所提供的与三种完全级别2024的服务记录。建立两个设备之间的连接时，完全管理模块会做出反应，查询两个设备的数据库，请求无线控制器开始鉴别进程或忽略鉴别进程。数据链路层加密也是同样的道路。栈控制器是另外一个包含在栈软件中的模块，可以提供接口调用软件，从而继续处理由主机或其他蓝牙设备通过无线主机控制器发来的排序或缓冲数据。更为重要的是，栈管理模块管理所有的内部栈时钟，因而使用该栈十分轻松，而且非常容易移植以其他的操作系统上。其八模块按照应用要求分类，运行蓝牙协议时，这也是实际蓝牙连接的情况。

3 Jini与蓝牙技术的结合应用方案

3.1 Jini与蓝牙技术的比较

Jini与蓝牙技术是两种互补性很强的技术。蓝牙技术主要实现邻近的电子设备无线连接，是硬件设备的无线互连协议；Jini则是实现分布式软件服务（包括无线设备）的软件技术。蓝牙技术是对固定的一组协议间互操作的静态说明；而Jini的“移动代码”代理服务对象可以动态地互操作。两者在ISO/OSI的体系结构中的位置如图2的慰。Jini主要位于表示层和会话层，而蓝牙的协议栈贯空了整个体系结构。Jini的发现协议和分布式安全模型加强了蓝牙技术的发展进程和完全管理模块。

3.2 应用方案

Jini的注册和注销服务与蓝牙设备在网络中的加入和退出非常类似。Jini控制网络服务的租借，始终使查找服务保持最新状态。在下一节中将详细描述应用实例，本节进行方案设计。

通常有三种形式来实现其Jini网络功能：基于完整虚机的设备实现，基于嵌入式虚机的设备实现和基于共享虚机的设备实现。

基于完整虚机设备实现中的设备指一般的通用设备，具有网络连接、较强的计算存储功能，能够运行完整的Java虚机环境。在这种设备上能够实现Jini系统的所有功能，如各种协议功能、RMI、租借更新功能、动态代码移动功能、分布式安全机制等。Jini是位于操作系统和虚拟机之上的功能层，多个设备随机联网形成一分布式资源共享系统，网络传输协议一般由操作系统分别采用TCP/IP协议有线方式和基于蓝牙协议的无线连接方式两种。本设计方案就是基于协议的无线连接方式实现。图3描述了一种应用方案。服务客户、设备和网络代理通过蓝牙网络进行连接，同时也支持TCP/IP协议。网络中包含可以访问的设备数据库、查找服务。蓝牙网络通过SDP协议负责设备加入网络，使设备能够查询、发现最邻近的设备，并对这些设备进行访问，从而实现远程控制。远程控制实现蓝牙网络与Jini的查找服务对话、询问网络可用设备的功能。查找服务保持网络中运行的所有设备的动态列表，如：PDA、电话和CD播放机等。当服务客户（远程控制）请求时，所有这些设备将相关的驱动程序发送到服务客户。当设备不再用时，通过租借终止对网络发出警告，这是Jini的功能，主要用Java的RMI来实现。这种通信和保持服务更新的方式使Jini与蓝牙网络进行了很好的结合。

4 应用实例

基于Jini与蓝牙开发了一个无线网络点歌器JBMP3。它具有以下功能：播

蓝牙无线抄表传感器的设计_工科论文 第十篇

?摘要：基于IEEE1451标准和蓝牙协议提出蓝牙无线传感器结构模型，并就具体的抄表系统完成蓝牙传感器的设计。该传感器不仅实现了数据检测和传输的无线化，同时也提供了数据传输的抗干扰性能。

关键词：IEEE1451标准蓝牙协议 无线传感器 无线抄表

引言

IEEE1451.2是智能传感器接口模块标准。它提供了将传感器和变送器连接到网络的接口标准，主要用于实现传感器的网络化。IEEE1451.2标准采用通用的A/D或D/A转换装置作为传感器的I/O接口，将各种传感器模拟量转换成标准规定格式的数据，连同一个小存储器—传感器电子数据表TEDS（Transducer Electronic Data Sheet），与标准规定的处理器目标模型—网络适配器NCAP（Network Capable Application Process）连接。如此，数据可以按网络规定的协议接入网络。该标准结构模型提供了一个连接智能变送器的接口模型STIM（Smart Transducer Interface Module）NCAP的10线标准接口—变送接口TII（Transducer Independence Interface）。

图1

采用上述IEEE1451标准实现传感器网络化的同时，无线通信技术被引入原有传感器以实现无线化也是传感器当前的研究热点，是今后传感器发展的一个重要方向。尤其随着蓝牙技术应用的失言以及其芯片价格的进一步下调，将蓝牙技术引入传感器以实现传感器的无线化已成为可能。目前绝大多数抄表系统中的数据检测和传输，主要是有线方式进行。本文将给出基于IEEE1451.2和蓝牙协议的无线抄表传感器的具体实现，以实现抄表系统的无线化。

1 蓝牙技术

蓝牙技术为蓝牙特别兴趣小组（SIG，Special Interest Group）在1998年提出。它是一种新的短距离无线通信协议，是一种无线数据与通信的开放标准，目的是以无线的方式取代现有的有线接口。其优势在于：具有很强的移植性，可应用于多种通信场合；硬件集成应用简单，成本低廉，实现容易，而且易于推广；蓝牙功耗低，对人体危害小；采用扩频跳频技术，抗干扰能力强，增加了信息传输的安全性。蓝牙系统支持点对点和一点对多点的通信。在一点对多眯的连接方式中，多个蓝牙单元共享一条信道，采用同一跳频序列。各个蓝牙设备构成的网络称为匹克网（Piconet）。匹克网中蓝牙设备以主从方式实现通信。由于蓝牙设备的物理寻址地址为3位，因此在同一时刻，匹克网最多只能激活8位设备（1主7从）；但不同时刻，多个匹克网可以构成一个可重叠的散射网络结构。蓝牙通信的有效半径和其输出的功率2024：当输出功率是2类（2.5mW/4dB）时，通信范围为15m；如果增加其功率到1类（4mW/20dB）时，就能使通信范围达到100m。

2 基本标准和协议的传感器结构模型

基于IEEE1451.5和蓝牙协议的无线网络化传感器由STIM、蓝牙模块和NCAP三部分组成，其体系结构如图1所示。此方案的实现，相当于在IEEE1451.2的结构模型上取代了原有的TII接口。采用无线的蓝牙协议实现连接，类似于实现了一个无线的STIM和无线NCAP接收终端的模式。通过在原有的STIM和NCAP中嵌入了蓝牙模块，构成的无线NCAP和无线STIM，以点对多点在蓝牙匹克网以主从方式实现相互通信。

与典型的有线方式相比，上述无线网络模型增加了两个蓝牙模块。对于蓝牙模块部分标准的蓝牙对外接口电路一般使用RS232或USB接口，而TII是一个控制链接到它的STIM的串行接口。因此，必须设计一个类似于TII接口的蓝牙电路，构造一个专门的处理器来完成控制STIM和转换数据到蓝牙主控制接口HCI（Host Control Interface）的功能。

3 蓝虎无线抄表传感器的设计

基于上述无线传感器结构模型给出的无线抄表传感器的结构原理，如图2所示。整个传感器核心部件是实现数据采集的前端STIM部分和实现网络接口的NCAP部分。STIM完成数据的采集和处理（滤波、校准等），NCAP完成传感器的网络接口，实现对PSTN电话互网连。STIM和NCAP之间用蓝牙无线接口连接。STIM选用8位处理器实现，而NCAP的网络接口通过8位的处理器和内嵌Modem的形式实现。

（1）NCAP部分硬件设计

抄表传感器NCAP硬件部分选用的处理器、蓝牙模块和内置Modem分别是Winbond公司的W78E58处理器、Erricsson公司ROM 101 008系列蓝牙模块以及OKI公司的调制解调芯片MSM7512B。

图3

由于系统中蓝牙模块接口采用的是RS232串口，同时处理器和内置Modem的通信接口也要用到RS232串口，因此我们选用W78E58处理器。该处理器具有双串口。ROK 101 008系列蓝牙模块遵从蓝牙1.1规范，是一个点对多点的通信模块。该模块可以同时和在其范围内被连接的7个蓝牙从设备实现数据传输。MSM7512B为OKI公司推出的FSK模式调制解调器芯片，通过设置引脚MOD2和MOD1选择四种工作模式的一种。MT8888C作为DTMF接收器时，DTMF从IN+和IN-输入，一旦信息被写入到接收寄存器中，MT8888C将置位状态豁口中接收寄存器满标志位和IRQ/CP端电平来通知控制器准备接收数据；MT8888C作为DTMF发送器时，数据被写入发送寄存器，经内部转换合成DTMF从TONE端输出。本处采用中断方式检测DTMF振铃。图3为蓝牙抄表传感器NCAP部分的硬件电路原理。

（2）抄表传感器NCAP部分软件设计

抄表传感器NCAP部分的软件设计，主要是在单片机上完成两部分功能的程序编制：一是初始化蓝牙模块，使抄表传感器NCAP部分上主设备模块和所有范围内的从设备模块建立连接；二是驱动MSM7512B和MT8888C工作，实现与PSTN的连接。

①蓝牙模块初始化。参照008蓝牙模块的工作方式，即通过单片机向蓝牙模块发送HCI（Host Controler Interface）分组。HCI指令包括指令分组、数据分组和事件分组。具体格式为：操作码+参数总长+参数0+……+参数N。

如下给出主、从设备间实现ACL数据连接的HCI指令（字符对应相应指令的操作码，由前10位和后6位两部分组成，括弧内为该指令的参数）：从设备上电后实现查询使能进行复位Write_scan_enable(0x3)。主设备发送查询HCI指令Inquiry(0x9c8b33,8,0)，假定从设备的地址为0x000000000000,则建立ACI连接的HCI指令为Creat_Connection (0x000000000000,0xcc18,0,0,0,0)。从设备接收连接请求指令为Accept_connection_request(0x111111111111,0)，假定主设备的地址为0x111111111111。这样主从设备之间即建立了ACL数据连接。其中Inquiry对应的操作码为：0x0001,0x01。具体指令参见蓝牙规范。②初始化MSM7512B和MT8888C。首先使能MSM7512B，选择模式1。值得注意的是，复位MT8888C时，必须将上电后延时100ms。具体复位方式参见MT8888C数据手册。

如下给出单片机的初始化程序及外部中断0的服务程序。

/初始化程序/

TCON=0x40H; //Timer1使能

TMOD=0x20H; //Timer1为定时器，8位自动重装TH1到TL1

CKCON=0x30H;//Timer1和Timer2时钟为1/12 CLOCK

SCON=0x50H//串口0模式1，波特率由Timer2决定

IE=0xD1H;//使能中断（串口1和串口2以及INT0）

SCON1=0x50H;//串口1模式1，波特率由Timer1决定

T2CON=0x34H;//Timer2自动重装RCAP2L到TL2，RCAP2H到T2H

WDCON=0x02H//Watchdog复位使能

TL1=0xFDH;TH1=0xFDH;TL2=0xFDH;TH2=0x00H;

RCAP2L=0xFAH;RCAP2H=0x00H;

/初始值设置，设置串口1和串口2的波特率为9600bps/

Init_008(); //初始化蓝牙模块

Reset_mt8888c();//复位MT8888C

P1^0=1;P0=0x00H;//使能MSM7512，选择模式1

/外部中断0的服务程序/

void service_int0()interrupt0

{SendRecord ();//传送监测记录……}

（3）STIM的设计

大多数传大吃一惊器的STIM部分设计相对简单，因为电表数据采集的功能比较单一。图4为STIM数据采集部分的原理框图。

硬件设计时，电表数