嵌入式信息家电平台中的蓝牙通信研究与实现
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摘要
本文针对当前信息家电研究中出现的热点与难点，利用蓝牙技术在短距离无线通信协议中工作频段通用、抗干扰能力强、使用方便等方面的优势，以云南省自然科学基金项目“嵌入式开放平台在家电网络信息化中的研究与实现”课题的设计与实现为背景，在深入剖析蓝牙协议及BlueZ蓝牙协议栈的基础上，提出了基于BlueZ蓝牙协议栈的嵌入式信息家电平台中的蓝牙通信方案，并实现了嵌入式信息家电平台中的串口通信、文件传输及局域网访问蓝牙通信。
本文综述了目前智能家电信息化存在的问题，介绍了嵌入式信息家电平台如何解决这些问题，然后论述了蓝牙技术在信息家电平台中的重要地位。
以蓝牙规范1.2版本为基础，阐述了蓝牙规范的完整框架和蓝牙协议栈的功能，归纳出蓝牙协议栈的结构特点。分析、比较了基于Linux操作系统的开放蓝牙协议栈，并详细分析了BlueZ蓝牙协议栈的内核态模块bluez、12cap及hci usb。
综合考虑性能、价格等因素，设计了嵌入式信息家电平台的硬件部分和软件部分，详细叙述了移植蓝牙协议栈BlueZ的过程。最后，介绍了基于BlueZ蓝牙协议栈的嵌入式家电平台中的蓝牙通信程序的基本流程。
Aim at the hotspot and difficulty in the current research of Information Appliance, we give solutions of bluetooth communication in the embedded platform of Information Appliance based on BlueZ Bluetooth protocol, by using the bluetooth technology's advantages of universal working scope of frequencuy, strong ability of anti-jamming, convenient usage, etc. in the protocols of wireless communication in short distance, based on Project "the research and implement of open embedded platform in home network" from Yunnan Province, and based on analysising Bluetooth protocol thoroughly and BlueZ bluetooth protocol. We implement the bluetooth communications of serial port communication, file transfer and local area network access based on the module of Client/Server in the embedded platform of Information Appliance.
In the introduce part of dissertation, we summarize the problems of Information Appliance, introduce how to solve these problems in the embedded platform of Information Appliance. And then we discuss the important status of Bluetooth in the embedded platform of Information Appliance.
Based on Bluetooth Specification 1.2, we explain the intact frame and function of Bluetooth protocol suites, sum up ideas of Bluetooth programming. We analysis and compare the open protocol based Linux, and analysis the kenel module of BlueZ bluez, 12cap and hci_usb in detail.
Considering the performance, and price factors, we propose the hardware and software of the embedded platform of Information Appliance, and describe the details of transplanting BlueZ to the embedded platform of Information Appliance. At last, we introduce the process of bluetooth communications program, which based BlueZ protocol, in the embedded platform of Information Appliance.
本文综述了目前智能家电信息化存在的问题，介绍了嵌入式信息家电平台如何解决这些问题，然后论述了蓝牙技术在信息家电平台中的重要地位。
以蓝牙规范1.2版本为基础，阐述了蓝牙规范的完整框架和蓝牙协议栈的功能，归纳出蓝牙协议栈的结构特点。分析、比较了基于Linux操作系统的开放蓝牙协议栈，并详细分析了BlueZ蓝牙协议栈的内核态模块bluez、12cap及hci usb。
综合考虑性能、价格等因素，设计了嵌入式信息家电平台的硬件部分和软件部分，详细叙述了移植蓝牙协议栈BlueZ的过程。最后，介绍了基于BlueZ蓝牙协议栈的嵌入式家电平台中的蓝牙通信程序的基本流程。
Aim at the hotspot and difficulty in the current research of Information Appliance, we give solutions of bluetooth communication in the embedded platform of Information Appliance based on BlueZ Bluetooth protocol, by using the bluetooth technology's advantages of universal working scope of frequencuy, strong ability of anti-jamming, convenient usage, etc. in the protocols of wireless communication in short distance, based on Project "the research and implement of open embedded platform in home network" from Yunnan Province, and based on analysising Bluetooth protocol thoroughly and BlueZ bluetooth protocol. We implement the bluetooth communications of serial port communication, file transfer and local area network access based on the module of Client/Server in the embedded platform of Information Appliance.
In the introduce part of dissertation, we summarize the problems of Information Appliance, introduce how to solve these problems in the embedded platform of Information Appliance. And then we discuss the important status of Bluetooth in the embedded platform of Information Appliance.
Based on Bluetooth Specification 1.2, we explain the intact frame and function of Bluetooth protocol suites, sum up ideas of Bluetooth programming. We analysis and compare the open protocol based Linux, and analysis the kenel module of BlueZ bluez, 12cap and hci_usb in detail.
Considering the performance, and price factors, we propose the hardware and software of the embedded platform of Information Appliance, and describe the details of transplanting BlueZ to the embedded platform of Information Appliance. At last, we introduce the process of bluetooth communications program, which based BlueZ protocol, in the embedded platform of Information Appliance.
引文
[1] 周凌华．基于嵌入式Linux的智能家庭信息系统的研究[D]．武汉：武汉理工大学，2005：1
[2] 张茁，孙洁．基于以太网的智能家庭网络系统设计[J]．北京：计算机工程与设计，2005，(11)：
[3] 刘骊，吕杨等．嵌入式开放平台在家电信息网络化中的研究与实现[J]．北京：计算机工程与设计，2006，(2)：
[4] 于红岩．嵌入式信息家电无线网关的研究与实现[D]．云南：昆明理工大学，2006：50
[5] 邵明．基于ST平台的蓝牙SDP、RFCOMM、SPP的嵌入式开发[D]．广州：中山大学，2005：5
[6] 马建仓，罗亚军等．蓝牙核心技术及应用[M]．北京：科学出版社，2003：5-6
[7] 严紫建，刘元安．蓝牙技术[M]．北京：北京邮电大学出版社，2001：26
[8] 金纯，林金朝等著．蓝牙协议及其源代码分析[M]．北京：国防工业出版社，2006：81
[9] 阮帮秋．蓝牙L2CAP和RFCOMM协议分析与实现[D]．南京：南京邮电大学，2005：13-14
[10] 刘颖斌．蓝牙核心协议L2CAP的研究与实现[D]．沈阳：东北大学，2005：23
[11] 钱志鸿，杨帆等．蓝牙技术原理、开发与应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006：73-75
[12] 杨友庆．蓝牙系统中服务发现协议的研究与实现[D]．合肥：合肥工业大学，2002：38
[13] Hirotsugu OKURA; Masami KATO; Shuji TASAKA. The Influence of Segmentation Mismatch on Quality of Audio-Video Transmissionby bluetooth. IEICE Transactions on Communications. 2004, Vol.E87-B:2352-2360
[14] Bluetooth Special Interest Group, Specification of the Bluetooth System, version 1.1, volumes 1 and 2, available from http://www.bluetootli.coni, February 22 2001
[15] Nathan J．Muller著，周正等泽．蓝牙揭密[M]．北京：人民邮电出版社，2001：64
[16] 禹帆．蓝牙技术[M]．北京：清华大学出版社．2002：58
[17] 孙琼著．嵌入式Linux应用程序开发详解[M]．北京：人民邮电出版社．2006：58
[18] Tom Siep. Mapping Between Bluetooth Spec and 802.15.1 [R]. IEEE 802.15
[19] Paul Buegess, The Bluetooth Radio Specification. Bluetooth Developer Conference Building a World without Wires, December 8, 1999.
[20] Ericssion, ect. RFCOMM with TS 07.10 specification of Bluetooth System Version 1.1 Speciation Voumel Part F:1, February 22,2001.
[21] 周玮宁．基于Linux的嵌入式无线接入设备软件平台的研究[D]，2004，3
[22] 蓝牙技术概述，http://www.bluetooth.org.cn，2001．03．12
[23] Edd Dumbill, Brian Jepson, Roger Weeks. Linux Unwired. O'Relly, 2004.
[24] BSIG. Specification of the Bluetooth System (Core) Versionl.1.2 [EB/OL]. http://www.bluetooth.com/. Nov. 2003
[25] System Technology Conference[C], Sept 2002:116-121
[26] Bluetooth Special Interest Group. Specification of the Bluetooth System, Version2.0, Specification Volume 1, 2000
[27] Bluetooth Special Interest Group. Bluetooth Network Encapsulation Protocol(BNEP) Specification, Versionl.0, 2003
[28] 王学龙著．嵌入Linux系统设计与应用[M]．北京：清华大学出版社，2001
[29] 李善平，陈文智等，边干边学Linux内核指导[M]．浙江：浙江大学出版社，2005
[30] Douglas E．Comer著，赵刚等译．用TCP／IP进行网际互连[M]．北京：电子工业出版社，2001．
[31] 沈连丰等．嵌入式系统及其开发应用[M]．北京：电子工业出版社，2005
[32] 刘海文，石振华．蓝牙技术及其系统原理[J]．电信技术，2000，47(9)：8～9
[33] 张健．蓝牙协议栈的研究及其C语言的实现[D]，大连：大连海事大学，2003
[34] 刘挺．蓝牙服务发现协议的分析和应用[J]，计算机工程，2002，28(6)：7-10
[35] Kurt Wall等．GNU／Linux编程指南[M]．北京：清华大学出版社，2002
[36] 吴同，红外技术、蓝牙技术和家庭无线，现代通信，1999．10
[37] 李善平．Linux与嵌入式系统[M]．北京：清华大学出版社，2003：20-23
[38] Affix protocol stack, http://afix.sourceforge.net/
[39] OpenBT protocol stack, http://sourceforge.net/projects/openbt/
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