隨著藍(lán)牙技術(shù)的迅速發(fā)展，目前藍(lán)牙芯片市場(chǎng)涌現(xiàn)出了許多優(yōu)秀產(chǎn)品。CSR公司的BlueCore系列產(chǎn)品、Bmadcom的BCM系列產(chǎn)品和TI公司的CC2540系列產(chǎn)品都有廣泛的應(yīng)用。其中TI公司的CC2450和CSR公司的CSR1000芯片都非常適用于藍(lán)牙4.0應(yīng)用解決方案。
　　本文選用了TI公司的CC2450F128芯片作為藍(lán)牙通信芯片，該芯片提供真正的單片低功耗藍(lán)牙BLE解決方案，能夠運(yùn)行應(yīng)用程序和BLE協(xié)議棧。CC2450F128芯片內(nèi)部集成了高性能低功耗的8051微處理器核，片內(nèi)提供來(lái)了128KB的Flash存儲(chǔ)空間，對(duì)外支持UART和USB通信接口，所以非常適用于藍(lán)牙4.0的應(yīng)用解決方案。
　　1總體方案設(shè)計(jì)
　　該設(shè)計(jì)為基于藍(lán)牙4.0的設(shè)備提供良好的通用方案，有助于研發(fā)特定應(yīng)用的設(shè)備。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。在系統(tǒng)總體架構(gòu)圖中，主要包括兩部分：支持藍(lán)牙4.0的手持設(shè)備和藍(lán)牙設(shè)備。其中支持藍(lán)牙4.0的手持設(shè)備可以是諸如智能手機(jī)、平板電腦等；藍(lán)牙設(shè)備則是本文提供的解決方案。支持藍(lán)牙4.0的手持設(shè)備和藍(lán)牙設(shè)備之間通過(guò)藍(lán)牙4.0協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，可以為藍(lán)牙耳機(jī)、手機(jī)防丟應(yīng)用和無(wú)線(xiàn)拍照應(yīng)用等提供數(shù)據(jù)方案。
　　
　　圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖
　　從系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖中不難看出，該設(shè)計(jì)方案支持一對(duì)多的通信連接，即每個(gè)支持藍(lán)牙4.0的手持設(shè)備可以同時(shí)與多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備建立連接，對(duì)應(yīng)用功能的擴(kuò)展帶了極大便利。
　　2詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　該部分將對(duì)系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖中的藍(lán)牙設(shè)備給出解決方案。此處選用了TI公司的CC2450F128芯片作為藍(lán)牙通信芯片，該芯片最大的特點(diǎn)是能夠提供真正的單片低功耗藍(lán)牙BLE解決方案，能夠運(yùn)行應(yīng)用程序和BLE協(xié)議棧，使用起來(lái)簡(jiǎn)單高效。
　　2.1 CC2450F128外圍電路設(shè)計(jì)
　　低功耗藍(lán)牙芯片CC2450F128的外圍電路原理圖如圖2所示。從圖2中可以看出CC2450F128芯片一般需要兩個(gè)時(shí)鐘晶振，其最為核心的部分是天線(xiàn)的電路設(shè)計(jì)，需要根據(jù)實(shí)際的需要調(diào)整阻抗匹配。由于CC2450F128芯片使用的是8051微處理器核，所以其可以對(duì)外提供多個(gè)IO引腳以用于其他業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。
　　
　　圖2 CC2450F128外圍電路原理圖
　　2.2通信協(xié)議擴(kuò)展
　　該解決方案另一個(gè)重要的部分就是其通信協(xié)議的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展。通常需要按照藍(lán)牙4.0的通信協(xié)議來(lái)擴(kuò)展其配置，包括Setvice配置和Characteristic配置。
　　舉例說(shuō)明，可以先增加UUID為00001802-0000-1000-8000-00123456789b的Service，然后為該服務(wù)增加UUID為00002a06-0000-1000-8000-00123456789b的Characteristic.
　　通常需要根據(jù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯劃分出多個(gè)功能大類(lèi)，再對(duì)功能大類(lèi)進(jìn)行細(xì)分。每一個(gè)功能大類(lèi)對(duì)應(yīng)一個(gè)Service，每一個(gè)功能細(xì)分對(duì)應(yīng)一個(gè)Characteristic.總體看來(lái)，每個(gè)應(yīng)用可以包括多個(gè)Service，每個(gè)Service可以包括多個(gè)Characteristic.
　　3系統(tǒng)性能分析
　　本文提供的解決方案是為了解決基于藍(lán)牙4.0的設(shè)備的通信問(wèn)題，所以必須關(guān)注于影響其通信的幾個(gè)關(guān)鍵因素：信號(hào)強(qiáng)度、設(shè)備發(fā)現(xiàn)時(shí)間、穩(wěn)定性和誤報(bào)率。
　　3. 1信號(hào)強(qiáng)度與距離的關(guān)系
　　信號(hào)強(qiáng)度是決定藍(lán)牙4.0通信質(zhì)量的最重要因素之一，為了明確實(shí)際的信號(hào)強(qiáng)度衰減情況，進(jìn)行了深入的實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量。信號(hào)強(qiáng)度與距離的關(guān)系的原始數(shù)據(jù)圖如圖3所示。在圖3中，藍(lán)色交叉點(diǎn)顯示的是492組數(shù)據(jù)，從圖3中可以看出信號(hào)強(qiáng)度總體走勢(shì)較為明顯，相同距離下的數(shù)據(jù)相對(duì)集中，部分?jǐn)?shù)據(jù)有波動(dòng)現(xiàn)象。