基于BT1800?1远距离蓝牙模块的数据传输系统

摘 要： 蓝牙技术支持点对点和点对多点的通信，支持多设备之间进行无线数据交换，已经得到广泛的应用。针对加气站现场采用有线数据传输的方案而存在现场布线的工程施工的缺点， 提出采用远距离蓝牙传输技术，实现无线数据传输。介绍了采用BT1800?1远距离蓝牙模块的主要技术特点和性能及其在无线数据传输系统中的应用，并给出了一种简单、实用编码的无线通信协议设计和主程序、串行中断流程图。

关键词： 蓝牙模块； BT1800?1； 无线传输； 通信协议

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）09?0026?02

0 引 言

目前，蓝牙技术越来越成熟，被广泛应用于各种工业现场的无线数据传输系统之中[1?2]。在压缩天然气（CNG）加气站工业现场基本都是采用RS 485的组网方式进行数据传输，该方式存在现场布线等工程施工，特别是对于旧站改造的情况，这些施工就要影响CNG加气站的正常营业。而基于蓝牙无线传输方式，完全可以避免这种情况发生，可降低成本，提高系统的可靠性[1?2]。

1 BT1800?1远距离蓝牙模块及其应用

1.1 BT1800?1远距离蓝牙模块简介

采用世界领先的蓝牙芯片供应商CSR的BlueCore4?Ext芯片，完全兼容蓝牙2.0规范[3]，支持数据和语音传输，最高可支持3M调制模式。语音接口支持PCM协议。BC04Class1模块完全的引脚定义，高灵敏性接收，低成本，体积小巧，低功耗，适用于蓝牙的长距离传输。可视及对等条件下传输距离可达1 800 m，板载微型天线接口，可直接外接2.4 GHz天线[4?5]。

1.2 BT1800?1远距离蓝牙模块的技术特征

可视、无障碍、对等传输距离：1 800～190 m；可外部设置串口传输波特率；可外部设置主从工作模式；指示灯显示工作状态；工作频段：2.40～2.48 GHz；蓝牙规范：v2.0 Compliant+EDR；EDRV 2.0，最高可支持3M调制模式；支持软件升级；支持7个从设备；低电压电源：2.7～3.6 V；正常供给电压：（3.3±0.1）V；内置8 Mb FLASH；支持低耗模式：Park，Sniff，Hold和Deep Sleep；工业级设计尺寸：25.2 mm×15.5 mm×2 mm。

2 BT1800?1远距离蓝牙模块在无线数据传输 系统中的应用

2.1 系统组成

BT1800?1远距离蓝牙串口模块作为一种电缆替代方案，实现串口信号与蓝牙信号之间的转换，从而实现设备间的远距离蓝牙数据传输。蓝牙串口模块有主、从之分。运用蓝牙串口模块进行数据传输时，主从模块必须配套使用，且主从波特率必须设置相同。硬件电路连接正确并加电启动后，主从模块会各自根据外部配置自动设置波特率及工作模式，并建立连接，之后，用户设备就可以像使用普通串口[6]一样使用蓝牙串口模块。

在CNG加气站上主要应用该模块实现CNG加气机与计算机之间进行数据传输，系统在每支加气枪的控制系统中采用两个BT1800?1模块，其中，一个模块在加气机端（即单片机端）用作从模块，而在计算机端用作主模块，其系统框图如图1所示。

2.2 数据传输系统的设计及与BT1800?1的接口

各个数据传输系统采用新华龙的C8051F020单片机[6]为核心，BT1800?1模块与单片机连接的应用电路图接口如图2所示。

从图2中可以看出，系统仅需将模块的1脚与单片机串口接收引脚相连接，2脚与单片机串口发送引脚相连接，24脚与单片机的外部中断引脚相连接。BT1800?1模块在数据传输系统中被当成一个串口来操作使用，就非常方便。

2.3 其他注意事项

在使用BT1800?1模块时，需要注意以下事项：

（1）关于无线蓝牙的使用环境，无线信号包括蓝牙应用都受周围环境的影响很大，如树木、金属等障碍物会对无线信号有一定的吸收，从而在实际应用中，数据传输的距离受一定的影响。

（2）模块串口电平是3.3 V，如果和5 V电平系统连接需要增加电平转换芯片。

（3）由于蓝牙模块都要配套现有的系统，放置在外壳中。由于金属外壳对无线射频信号是有屏蔽作用的。所以建议不要安装在金属外壳中。

（4）PCB布板：由于金属会削弱天线的功能，建议在给模块布板的时候，模块天线下面不要铺地和走线，若能挖空更好。

（5）电脑蓝牙驱动问题，对于从模式情况下，电脑上使用蓝牙适配器，通用的有WIDCOMM IVT Windows自带的驱动。推荐采用Windows自带的驱动。

3 软件设计及通信协议

由于BT1800?1模块在数据传输系统被透明成串口，编写通信程序时就按照串口操作即可。系统中就应注意设置串口相关参数，考虑到无线传输的特殊，串口波特一般不要设置太大，经过试验发现，波特率采用9 600 b/s就比较合适。

由于供电电源、噪声以及传输路径等因素的影响，传输的数据容易受到外界干扰。为了正确、快速地发送和接收数据，需要一份简单且能够检错的通信协议，通过选用合适的差错控制方法和检错编码方法[2]可以实现，系统采用检错重发法（ARQ）的差错控制方法，数据异或校验的编码方式。

无线通信协议中必须有握手信号。通过实验发现，在0FFH后接00H在干扰信号中很少出现。为了提高有效信号接收率，收发送数据的握手信号均为0FFH，0FFH，00H。同时，为了增加信号的信息量，在协议包增加了命令单元、数据单元、异或校验单元、数据结束单元。因此，1个协议包中包含以下内容：0FFH，0FFH，00H，命令单元、数据单元、异或校验码、数据结束单元。命令单元包含发送模块地址、接收模块地址、数据类型、控制信号等信息。

在主程序中进行了相应的设置后，串行中断程序流程图如图3所示。

4 结 语

经过现场试验，系统的工作稳定性和可靠性都能满足现场要求，而且，采用这种方案可以减少现场布线施工以及具备良好的技术性能，具有广泛的应用前景和推广价值。

参考文献

[1] 陈建洪，李金刚，申明.基于蓝牙的数据互联传输系统设计[J].现代电子技术，2012，35（4）：80?82.

[2] 金纯，许光辰，孙睿.基于蓝牙技术的温度数据采集系统[J].仪表技术与传感器，2005（11）：40?42.

[3] 吴艳玮，任长明.蓝牙HCI USB传输层规范[J].计算机工程，2002（2）：235?236.

[4] 卓力，沈兰荪.蓝牙技术：一种短距离的无线连接技术[J].电子技术应用，2001（3）：6?9.

[5] 周华兰，唐明浩.ROK101 007/1蓝牙模块的特性与应用[J].电子技术，2002（9）：40?42.

[6] 万光毅，孙九安，蔡建平，等.SoC单片机实验、实践与应用设计：基于C8051F系列单片机接口技术与系统设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.