贵州省纳雍发电厂蓝牙办公自动化系统硬件平台研究
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摘要
蓝牙作为一种新的短距离无线通信技术标准，正受到全球各界的广泛关注。其技术发展的初衷是为了用一种统一的无线通信技术来取代各种数字化设备之间相互连接的电缆。本文利用蓝牙技术，在贵州省纳雍发电厂构建了一个集电力生产系统、调度管理系统、营销系统及企业各类应用的办公自动化平台，用以提高办公自动化水平，改善办公环境，同时应用数字信号处理技术设计了具有蓝牙功能的工业现场测控仪表，解决某些特殊区域铺线难的问题。
蓝牙技术标准包括硬件、软件和互操作性要求等组成的系统解决方案，通过在现有的智能设备中添加一些小型、廉价、短距离的收发信机来实现，既可以嵌入现存电路板中，也可以添加到智能设备的适配器中。蓝牙使用免申请2.4GHzISM频段，采用微微网作为其网络的基本单元，并采用电路交换技术和分组交换技术组合，实现语音和数据的无线通信。
结合贵州省纳雍发电厂的实际情况，本论文建立了蓝牙技术实现发电厂办公自动化系统的应用模型：
(1)、发电厂内部大范围区域采用光纤作为主干网络。
(2)、采用蓝牙技术实现发电厂内各个部门办公室内设备之间的无线互联和软硬件资源共享。
(3)、开发带有蓝牙通信功能的嵌入式工业用仪器仪表，实现对需监控设备的远程测控和管理，结合蓝牙协议栈的无线收发、基带和链路管理部分功能构成硬件平台。
(4)、为各种决策、调度、管理、应用开发相应的应用程序，结合蓝牙技术高层协议功能的实现构成软件平台。
针对以上应用模型，本文利用蓝牙技术组建纳雍发电厂办公自动化系统硬件平台，主要完成了以下研究任务：
1、设计了蓝牙无线网络路由算法。根据纳雍发电厂的实际工作情况，在办公网络内部不同微微网之间的通信只在办公网络内部进行路由，而不通过单位内部的局域网，从而达到快捷、高效、节省网络开销、减轻内部网络负载、拓宽蓝牙技术的通信范围的目的。本文提出的路由机制和策略是基于目前蓝牙最新协议规范1．1版本的，具有很好的实用性。
2、针对发电厂内环境恶劣生产区域的特殊要求，设计了带有蓝牙通信功能的嵌入式工业仪器仪表，使得现场仪表能够通过蓝牙接口与工控机进行通信，从而解决此区域中铺设线缆困难以及其它通信方式信息传输误码率高等不足。本文应
重庆大学硕士学位论文
中文摘要
用Tl公司的TMS302VC54x数字信号处理器(DSP)设计嵌入式控制器，结合
ERICss0N的蓝牙模块，在蓝牙电缆替代协议应用模块的基础上，提出一种将电
缆替代协议进行扩展的嵌入式蓝牙应用模式及其硬、软件实现方案。
3、对纳雍发电厂蓝牙办公自动化网络进行了性能测试。为了验证工程系统的
可靠性和有效性，本文选用Tektronix公司的BPAloo协议分析仪，对蓝牙无线办
公网络进行了全面测试，确保系统能够在宽范围的微微网/散射网的配置中正确运
行并验证与其他设备之间的互操作性。结果表明利用蓝牙技术构建的纳雍发电厂
蓝牙办公自动化系统，省去了各个设备之间复杂的连线，提高了办公自动化水平。
蓝牙路由机制可以很好的适应现有的纳雍发电厂办公环境，使得网络内的通信，
能够进行正确的路由。利用蓝牙网关可使得用户通过局域网访问有线网络上不具
有固定IP地址的蓝牙设备。
Bluetooth becomes the focus in the world as a new technology on wireless connection in a short distance. Bluetooth is specified to replace the cable of many devices. In the paper, the bluetooth technology is used to found a office automation kit on the basis of the electric power product system, the scheduling manage system, market system and the applications for the enterprise, which is good to improve the level of the office automation, and the condition in office. In this paper, we also design the embedded instrument with bluetooth to realize remote control measure the device to solve the difficulty of using the cable.
The technical standard of Bluetooth is a systemic solution which comprises the hardware software and the demand of interoperability. It is implemented in tiny
inexpensive short-range transceivers in the mobile devices that are available today, either embedded directly into existing component boards or added into an adapter device such as a PC card inserted into a notebook computer. Bluetooth wireless technology uses the globally available unlicensed ISM radio band of 2.4GHz and its topology is best described as a multiple piconet structure. It implements the wireless communication with data and voice, by the combination of circuit switching and packet switching.
The paper builds the application model by lucubrating the protocol and profile of Bluetooth.
1). Using fiber as the backbone network in Nayong power plant.
2). Realizing the interlinkage and sharing resource in every office with bluetooth.
3). Developing the embedded instrument with bluetooth to realize remote control measure the device. Building the hardware kit by the bluetooth RF, baseband and LCP.
4). Developing some application programs to build the software kit.
On the basis of the model, the hard kit of Nayong power plant office automation with bluetooth's research tasks are as follows:
1. designing a routing scheme in the bluetooth wireless networks. On the basis of the practical instance, the communications among the pics should route inside the office not the LAN in the plant to realize the shortcut and high efficiency, save the networks spending, lighten the load of the networks, entend the communication distance, the new
Bluetooth routing scheme in the paper is based on the latest Bluetooth Protocol.
2. Developing the embedded instrument with bluetooth to realize remote control measure the device in allusion to the atrocious condition in the plant. The embedded instrument can communicate with host the by the interface of bluetooth which can solve the difficulty of using the cable in this area and avoid the high error code rate. In the paper, we select the TMS320VC54x DSP and the ERICSSON bluetooth module, on the basis of RFCOMM, developing a embedded instrument.
3. Testing the bluetooth office automation networks in the Nayong power plant. In order to prove the reliability and validity, we use the Tektronix's BPA100 protocol analyser to test the bluetooth networks, in order to ensure the rignt run in the wide scope and validate the interoperability of each device. The result show that the office automation system in Nayong power plant can improve the level of office automation. The routing scheme is fit for the power plant, all communications in the networks can route right. When the bluetooth gateway is used, the customs can access the device without fixed IP address by LAN.
蓝牙技术标准包括硬件、软件和互操作性要求等组成的系统解决方案，通过在现有的智能设备中添加一些小型、廉价、短距离的收发信机来实现，既可以嵌入现存电路板中，也可以添加到智能设备的适配器中。蓝牙使用免申请2.4GHzISM频段，采用微微网作为其网络的基本单元，并采用电路交换技术和分组交换技术组合，实现语音和数据的无线通信。
结合贵州省纳雍发电厂的实际情况，本论文建立了蓝牙技术实现发电厂办公自动化系统的应用模型：
(1)、发电厂内部大范围区域采用光纤作为主干网络。
(2)、采用蓝牙技术实现发电厂内各个部门办公室内设备之间的无线互联和软硬件资源共享。
(3)、开发带有蓝牙通信功能的嵌入式工业用仪器仪表，实现对需监控设备的远程测控和管理，结合蓝牙协议栈的无线收发、基带和链路管理部分功能构成硬件平台。
(4)、为各种决策、调度、管理、应用开发相应的应用程序，结合蓝牙技术高层协议功能的实现构成软件平台。
针对以上应用模型，本文利用蓝牙技术组建纳雍发电厂办公自动化系统硬件平台，主要完成了以下研究任务：
1、设计了蓝牙无线网络路由算法。根据纳雍发电厂的实际工作情况，在办公网络内部不同微微网之间的通信只在办公网络内部进行路由，而不通过单位内部的局域网，从而达到快捷、高效、节省网络开销、减轻内部网络负载、拓宽蓝牙技术的通信范围的目的。本文提出的路由机制和策略是基于目前蓝牙最新协议规范1．1版本的，具有很好的实用性。
2、针对发电厂内环境恶劣生产区域的特殊要求，设计了带有蓝牙通信功能的嵌入式工业仪器仪表，使得现场仪表能够通过蓝牙接口与工控机进行通信，从而解决此区域中铺设线缆困难以及其它通信方式信息传输误码率高等不足。本文应
重庆大学硕士学位论文
中文摘要
用Tl公司的TMS302VC54x数字信号处理器(DSP)设计嵌入式控制器，结合
ERICss0N的蓝牙模块，在蓝牙电缆替代协议应用模块的基础上，提出一种将电
缆替代协议进行扩展的嵌入式蓝牙应用模式及其硬、软件实现方案。
3、对纳雍发电厂蓝牙办公自动化网络进行了性能测试。为了验证工程系统的
可靠性和有效性，本文选用Tektronix公司的BPAloo协议分析仪，对蓝牙无线办
公网络进行了全面测试，确保系统能够在宽范围的微微网/散射网的配置中正确运
行并验证与其他设备之间的互操作性。结果表明利用蓝牙技术构建的纳雍发电厂
蓝牙办公自动化系统，省去了各个设备之间复杂的连线，提高了办公自动化水平。
蓝牙路由机制可以很好的适应现有的纳雍发电厂办公环境，使得网络内的通信，
能够进行正确的路由。利用蓝牙网关可使得用户通过局域网访问有线网络上不具
有固定IP地址的蓝牙设备。
Bluetooth becomes the focus in the world as a new technology on wireless connection in a short distance. Bluetooth is specified to replace the cable of many devices. In the paper, the bluetooth technology is used to found a office automation kit on the basis of the electric power product system, the scheduling manage system, market system and the applications for the enterprise, which is good to improve the level of the office automation, and the condition in office. In this paper, we also design the embedded instrument with bluetooth to realize remote control measure the device to solve the difficulty of using the cable.
The technical standard of Bluetooth is a systemic solution which comprises the hardware software and the demand of interoperability. It is implemented in tiny
inexpensive short-range transceivers in the mobile devices that are available today, either embedded directly into existing component boards or added into an adapter device such as a PC card inserted into a notebook computer. Bluetooth wireless technology uses the globally available unlicensed ISM radio band of 2.4GHz and its topology is best described as a multiple piconet structure. It implements the wireless communication with data and voice, by the combination of circuit switching and packet switching.
The paper builds the application model by lucubrating the protocol and profile of Bluetooth.
1). Using fiber as the backbone network in Nayong power plant.
2). Realizing the interlinkage and sharing resource in every office with bluetooth.
3). Developing the embedded instrument with bluetooth to realize remote control measure the device. Building the hardware kit by the bluetooth RF, baseband and LCP.
4). Developing some application programs to build the software kit.
On the basis of the model, the hard kit of Nayong power plant office automation with bluetooth's research tasks are as follows:
1. designing a routing scheme in the bluetooth wireless networks. On the basis of the practical instance, the communications among the pics should route inside the office not the LAN in the plant to realize the shortcut and high efficiency, save the networks spending, lighten the load of the networks, entend the communication distance, the new
Bluetooth routing scheme in the paper is based on the latest Bluetooth Protocol.
2. Developing the embedded instrument with bluetooth to realize remote control measure the device in allusion to the atrocious condition in the plant. The embedded instrument can communicate with host the by the interface of bluetooth which can solve the difficulty of using the cable in this area and avoid the high error code rate. In the paper, we select the TMS320VC54x DSP and the ERICSSON bluetooth module, on the basis of RFCOMM, developing a embedded instrument.
3. Testing the bluetooth office automation networks in the Nayong power plant. In order to prove the reliability and validity, we use the Tektronix's BPA100 protocol analyser to test the bluetooth networks, in order to ensure the rignt run in the wide scope and validate the interoperability of each device. The result show that the office automation system in Nayong power plant can improve the level of office automation. The routing scheme is fit for the power plant, all communications in the networks can route right. When the bluetooth gateway is used, the customs can access the device without fixed IP address by LAN.
引文
[1] Nathan J.Muller著，周正译，蓝牙揭密，人民邮电出版社2001年
[2] 张禄林，雷春娟，朗晓虹著，蓝牙协议及其实现人民邮电出版社2001年
[3] 吕志虎，陈前斌著，蓝牙路由机制 世界电信2002年3月
[4] 严紫建，刘元安著，蓝牙技术，北京邮电大学出版社，2001年
[5] Brent A. Miller著，侯春萍等译，蓝牙核心技术，机械工业出版社2001年
[6] Blueberry Developers Kit, www.semicoductors.philips.com
[7] www.bluetoothx.com.cn
[8] Bluetooth Protocol Stack Specification, www.bluetooth.com
[9] Btuetooth Profile Specification, www.bluetooth.com
[10] User Manual for BPA100 Protocol Analyzer, www.tektronix.com
[11] Nathan. J. Muller著, Bluetooth Demystified, Mc Graw Hill
[12] User Manual for ROK101007, www.bluetoothx.com
[13] Bluetooth Developers Kit, www.bluetoothx.com
[14] TMS320C54x DSP Functional Overview,www.ti.com
[15] TMS320C54x DSP Programmer's Guide, www.ti.com
[16] TMS320C54x DSP Reference Set, www.ti.com
[17] 葛世伦，代逸生著，企业管理信息系统开发的理论和方法，清华大学出版社1998
[18] Bluetooth SIG.Bluetooth Personal Area Network Profile Specification 2001-06-26
[19] 朱顺泉著，Visual Basic 6.0及其在财经管理中的应用，电子科技大学出版社 2001
[20] http://msdn.Microsoft.com/developer/news/feature/vs6release/default.htm
[21] Riku Mettala, Bluetooth PC Card Transport Layer, http://www.bluetooth.com, July 1999
[22] 陈洁，曹贵军，基于蓝牙技术实现家域网的设计，现代电子技术，2003(3)
[23] 解放，蓝牙技术、接口技术和压缩技术综述，电声技术，2003(1)
[24] 朱俊等，一种蓝牙打印机的实现方案，电子技术，2003(2)
[25] 王浩鸣，基于蓝牙技术的IP移动网络服务模型，计算机应用研究，2003(2)
[26] 刘淑敏，构建智能小区通信网络的一种新方法，煤炭工程，2002(12)
[27] 颜世宗，蓝牙产品花样百出，家用电脑世界，2002(12)
[28] 邹艳碧，蓝牙技术硬件实现模式分析，电子技术应用，2002(11)
[29] 李玲，工业中的蓝牙，现代制造，2002(13)
[30] 张凌，姚萌，蓝牙通信技术的模型解析与开发，电子产品世界，2002(10B)
[31] 水清浅，蓝牙技术应用产品的检测仪种种，世界产品与技术，2002(10)
[32] 卢伟国，基于蓝牙的无线数据采集系统，电测与仪表，2002(9)
[33] 靳希，何胜，基于蓝牙技术的变电站无线网络建设方案设计，中国电力，2002(8)
[34] 刘向阳，蓝牙局域网无线接入网关的研制，计算机工程，2002(8)
[35] 王浩鸣，基于蓝牙技术的智能服务平台模型研究，无线电工程，2002(8)
[36] 雷莉，蓝牙无线测试，无线电工程，2002(7)
[37] 徐超，贵州省纳雍发电厂蓝牙办公自动化系统软件平台研究，重庆大学工程硕士论文20033．10，重庆．
[2] 张禄林，雷春娟，朗晓虹著，蓝牙协议及其实现人民邮电出版社2001年
[3] 吕志虎，陈前斌著，蓝牙路由机制 世界电信2002年3月
[4] 严紫建，刘元安著，蓝牙技术，北京邮电大学出版社，2001年
[5] Brent A. Miller著，侯春萍等译，蓝牙核心技术，机械工业出版社2001年
[6] Blueberry Developers Kit, www.semicoductors.philips.com
[7] www.bluetoothx.com.cn
[8] Bluetooth Protocol Stack Specification, www.bluetooth.com
[9] Btuetooth Profile Specification, www.bluetooth.com
[10] User Manual for BPA100 Protocol Analyzer, www.tektronix.com
[11] Nathan. J. Muller著, Bluetooth Demystified, Mc Graw Hill
[12] User Manual for ROK101007, www.bluetoothx.com
[13] Bluetooth Developers Kit, www.bluetoothx.com
[14] TMS320C54x DSP Functional Overview,www.ti.com
[15] TMS320C54x DSP Programmer's Guide, www.ti.com
[16] TMS320C54x DSP Reference Set, www.ti.com
[17] 葛世伦，代逸生著，企业管理信息系统开发的理论和方法，清华大学出版社1998
[18] Bluetooth SIG.Bluetooth Personal Area Network Profile Specification 2001-06-26
[19] 朱顺泉著，Visual Basic 6.0及其在财经管理中的应用，电子科技大学出版社 2001
[20] http://msdn.Microsoft.com/developer/news/feature/vs6release/default.htm
[21] Riku Mettala, Bluetooth PC Card Transport Layer, http://www.bluetooth.com, July 1999
[22] 陈洁，曹贵军，基于蓝牙技术实现家域网的设计，现代电子技术，2003(3)
[23] 解放，蓝牙技术、接口技术和压缩技术综述，电声技术，2003(1)
[24] 朱俊等，一种蓝牙打印机的实现方案，电子技术，2003(2)
[25] 王浩鸣，基于蓝牙技术的IP移动网络服务模型，计算机应用研究，2003(2)
[26] 刘淑敏，构建智能小区通信网络的一种新方法，煤炭工程，2002(12)
[27] 颜世宗，蓝牙产品花样百出，家用电脑世界，2002(12)
[28] 邹艳碧，蓝牙技术硬件实现模式分析，电子技术应用，2002(11)
[29] 李玲，工业中的蓝牙，现代制造，2002(13)
[30] 张凌，姚萌，蓝牙通信技术的模型解析与开发，电子产品世界，2002(10B)
[31] 水清浅，蓝牙技术应用产品的检测仪种种，世界产品与技术，2002(10)
[32] 卢伟国，基于蓝牙的无线数据采集系统，电测与仪表，2002(9)
[33] 靳希，何胜，基于蓝牙技术的变电站无线网络建设方案设计，中国电力，2002(8)
[34] 刘向阳，蓝牙局域网无线接入网关的研制，计算机工程，2002(8)
[35] 王浩鸣，基于蓝牙技术的智能服务平台模型研究，无线电工程，2002(8)
[36] 雷莉，蓝牙无线测试，无线电工程，2002(7)
[37] 徐超，贵州省纳雍发电厂蓝牙办公自动化系统软件平台研究，重庆大学工程硕士论文20033．10，重庆．