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傳統(tǒng)的分布式網絡測試系統(tǒng),設備多,連線復雜,系統(tǒng)相對固定；若移至它處進行測試,需要重新建立連線和工作環(huán)境;若添加新測試儀器,需要重新建立網絡環(huán)境,這樣增加了管理系統(tǒng)的復雜度。如果采用Bluetooth分布式測試系統(tǒng),就可以解決這些問題。因為它可以直接進入網絡,以無線方式與其它藍牙設備進行通信;不需建立數據連接和進行參數設置,就可以工作。
2 Bluetooth技術的簡介
2.1 Bluetooth技術概念
Bluetooth技術是一種無線通信、開放性的全球技術和規(guī)范,它以低成本、近距離、無線連接為基礎,為固定與移動設備通信建立一個特別的連接。藍牙設備工作在2.4GHz的ISM(industry,science and medicine)頻段,發(fā)射范圍一般可達10m。采用Bluetooth技術設備的數據交換速率將可達到720k bit/s。
2.2 Bluetooth技術的功能
提供電路交換和分組交換兩種技術，能滿足不同場合的應用。
支持點對點(point to point protocol,PPP)和一點對多點的通信。Bluetooth用微微網代替或簡化小區(qū)域（10米左右)的電纜連接。
抗干擾性好。Bluetooth采用跳頻擴頻技術，減少了干擾,并降低了衰減。
糾錯。Bluetooth采用FEC(前向糾錯)方案，減少了數據重發(fā)的次數,降低了傳輸負載。
鑒權和保密。物理層的藍牙基帶部分為用戶提供保護和保密機制。鑒權允許用戶個人的藍牙設備建立一個信任域。加密用來保護連接中的個人信息。網絡傳送協(xié)議和應用程序為用戶提供了較強的安全機制。
2.3藍牙協(xié)議模型
藍牙協(xié)議模型的分層簡化如圖1所示，物理層就是藍牙的無線接口層（Radio）。核心協(xié)議有：BP（Baseband protocol)、LMP(link manager protocol)、L2CAP(logical link control application protocol)、RFCOMM(radio frequecncy communication)等。核心協(xié)議中的BP可以提供面向連接(SCO)業(yè)務和無連接(ACL)業(yè)務。一般,SCO用于分組數據業(yè)務,可靠性高，實時性卻差。而ACL用于話音傳送,實時性好，但可靠性差。
LMP負責建立和解除主從設備單元間的連接,以及鑒權和加密。L2CAP向RFCOMM等層提供SCO和ACL�；鶐祿䴓I(yè)務可以越過LMP而直接通過L2CAP向高層協(xié)議傳送數據。RFCOMM可以仿真串行電纜接口協(xié)議(如RS232等)。通過RFCOMM,藍牙可以在無線環(huán)境下實現對高層協(xié)議,如PPP、TCP/IP等協(xié)議的支持。它還支持AT命令集,實現移動電話和傳真機及調制解調器之間的無線連接。還有應用協(xié)議(可選協(xié)議):PPP、UDP/TCP/IP等,它與OSI模型中的應用協(xié)議的含義一樣,不再贅述。
3 Bluetooth技術測試系統(tǒng)的設計
3.1 嵌入式Bluetooth信號調理模塊方案
將Bluetooth模塊和信號調理模塊集成一塊芯片，同時也將軟件上層協(xié)議固化在芯片上。芯片可以通過USB或者UART接口與主機連接，或者直接與藍牙協(xié)議兼容的外設（如PC、移動通信設備等）實現無線通信，完成數據、語音及圖像的采集、處理、顯示，甚至打印和成為網上資源等。
3.1.2 硬件組成結構
由智能天線、Bluetooth模塊、信號調理模塊三大部分組成嵌入式信號調理模塊（BTSCM）。
3.1.2.1 智能天線
收發(fā)信號。采用智能天線，降低多址干擾，提高了天線的容量和效率。而且，智能天線價格低，降低了系統(tǒng)成本。
3.1.2.2 Bluetooth模塊
由收發(fā)機、基帶控制器、存儲器、處理器、USB和UART接口以及語音編碼解碼器等組成。
收發(fā)機：實現藍牙的無線功能，它與基帶協(xié)議模塊進行數字通信。
基帶控制器：把數字信號寫入收發(fā)器和從收發(fā)器讀出數據,執(zhí)行藍牙的功率管理等任務。
存儲器:程序存儲器,固化軟件上層協(xié)議;數據緩沖存儲器,存放數據信息。
處理器:是對藍牙性能的增強,管理藍牙協(xié)議械、USB和UART接口等。
語音編碼解碼器(Acoded):對收到的語音進行編碼和發(fā)送的數據進行解碼處理。
3.1.2.3嵌入式BTSCM模塊
圖2是BTSCM,它主要由輸入通道、信號調理以及接口控制器等組成。輸入通道(包括傳感器):完成非電量信號的轉換;信號調理:對信號進行采集、增益放大/衰減、A/D轉換、濾波/線性化等處理;接口控制器實現測試處理模塊與藍牙模塊數據傳輸控制。
3.2 Bluetooth分布式測試系統(tǒng)
圖3 Bluetooth分布式測試系統(tǒng)
圖3是由嵌入Bluetooth的設備（與藍牙協(xié)議兼容的設備)組建的分布式測試局域網系統(tǒng)。BTSCM就是被入式藍牙信號調理模塊。被測系統(tǒng)經過電纜連到BTSCM,再由BTSCM接入局域網(注:圖中的虛線表示無線鏈接);其它各個設備也連接到局域網的藍牙接入點,這樣就可以實現到有線局域網的無線數據通信。而且如果當兩個藍牙設備互相進行彼此的范圍之內(一般10米之內),藍牙協(xié)議就會自動掃描藍牙設備,并交換信息互相知曉彼此的功能,然后進行連接,訪問它方的資源。這樣,可以省去電纜,建立輕松的工作環(huán)境;便于移動設備,增添新的測試工具,減輕了系統(tǒng)管理負擔;而且有利于資源共享。
本系統(tǒng)的軟件設計應具有以下功能:
·設置及故障診斷
·能自動識別其它藍牙設備
·取代電纜連接
·與外設通信控制和管理
·音頻通信與控制
·信息提示
·數據庫管理
·資源共享
3.3擬解決的技術
信號調理技術,主要涉及到采集速率和信息的失真處理技術,以及處理算法,這是測試系統(tǒng)的重要技術。
藍牙技術,是測試系統(tǒng)的關鍵和核心技術,是一大難點,也是當前的熱門技術,它主要包括Bluetooth協(xié)議樵技術、通用應用規(guī)范技術和安全保密技術等。
4 結束語
此系統(tǒng)適合于干擾強度較大和近距離分布式測試場合。由于藍牙中采用了跳頻擴頻技術,擴頻后的信號功率密度非常低,而且擴頻信號與偽隨機信號很難區(qū)別。因此,可克服各種窄帶無線系統(tǒng)的難題:受干擾、信號被抑制/攔截、失真，即使在干擾較強的地方也可以實現可靠的數據無線通信。目前，由于藍牙技術還沒有完全成熟，數據傳辦理速率較低，可能會限制系統(tǒng)的性能，但隨意藍牙技術的不斷完善，無線網絡的分布式測試系統(tǒng)的應用前景十分看好。
摘自《儀器儀表學報第3期增刊》
