浅析蓝牙技术在智能家庭网络中的应用

摘要：随着数字化和网络化在飞速发展，智能化也在不断的涌入世界的每一个角落，住宅智能化、网络化已成为一种趋势，智能家庭网络必将成为信息时代的产物，这不仅是科技发展的必然结果，也是人们生产生活的需要，但现代家庭中，各种弱电线缆很多，如宽带网络线路、有线电视线路、电话线、防盗线路等，在生活造成线路多而密的烦恼，因此，我们要有一种可以减少或者消除这种烦恼的方法，蓝牙技术的出现，解决了传统家庭布线方式的不规范和维护等问题，使智能化家庭网络成为人们在二十一世纪信息社会中的快节奏和与外部世界保持完全开放的生存环境和实现人类居住方式变革的最终建设目标。

关键词： 智能家庭网络；通讯协议；蓝牙技术；HIC

中图分类号： TJ768.4 文献标识码：A 文章编号：

一、蓝牙技术的发展

1、蓝牙简介

蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。是一种开放型的技术规范，它可以在世界上任何地方实现短距离的无线语音和数据通信。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。而蓝牙（Bluetooth）技术，实际上是一种短距离无线通信技术，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路， 说得通俗一点，就是蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。

2、 蓝牙网络的结构

蓝牙系统的网络拓扑有微微网和散射网两种形式，微微网（Piconet）由主设备单元和从设备单元构成（首先提出通信要求的设备称为主设备（Master）,被动进行通信的设备称为从设备（Slave））是实现蓝牙无线通信的最基本方式。每个微微网只有一个主设备，一个主设备最多可以同时与七个从设备同时进行通信，多个蓝牙设备组成微微网，散射网是多个微微网相互连接所形成的比微微网覆盖范围更大的蓝牙网络，其特点是不同的微微网之间有互联的蓝牙设备，虽然每个微微网只有一个主设备，但从设备可以基于时分复用机制加入不同的微微网，而且一个微微网的主设备可以成为另外一个微微网的从设备。每个微微网都有其独立的跳频序列，它们之间并不跳频同步，由此避免了同频干扰。

3、蓝牙协议的结构

蓝牙技术规范的目的是使符合该规范的各种应用之间能够实现互操作。互操作的远端设备需要使用相同的协议栈，不同的应用需要不同的协议栈，而蓝牙协议可以分为四层：核心协议（BaseBand、LMP、L2CAP、SDP）、替代电缆协议（RFCOMM）、电话控制协议（TCS-Binary、AT）、选用协议（PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE）、核心协议包括了基带、链路管理协议（LMP）、逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）和服务发现协议（SDP）。所有蓝牙设备必须支持核心协议以及蓝牙无线接口，而其他协议可以根据需要来选用。除了四个基本层次外，蓝牙协议还包括了主机控制接口HCI。它为基带控制器、链路控制器、访问硬件提供了命令接口。HCI上层协议通过传输层向下传送HCI 命令；而HCI 下层协议执行HCI 指令后, 执行结果将以事件的形式返回上层。

4、 蓝牙技术与其他无线通讯技术的比较

在智能家庭网络中，主要的通讯方式为有线通讯（包括双绞线、电力线等）和无线通讯（包括射频、红外线等）。无线技术不但可以让我们减少线缆的使用量，使我们的居住环境更加简洁，而且，可以让我们在自己家中的活动更加自由。所以，无线技术及相关协议是智能家庭网络中重要的组成部分。

蓝牙技术具有价格适中、功能实用、受限因素少等特点。这些基本满足了智能家庭网络的经济要求，适合在家庭中使用。

二、蓝牙在智能家庭网络的实现分硬件实现和软件实现。

1、硬件实现。在智能家庭网络中，要实现蓝牙功能就需要添加相关的蓝牙主机和蓝牙模块。蓝牙主机可以由PC、ARM或单片机担当,显然PC机过于昂贵了，因此，一般由arm或单片机担当蓝牙主机。蓝牙模块至少包括：RF模块、基带模块、控制模块和存储模块。现在很多蓝牙芯片都集成了多个、甚至全部模块的功能。

2、软件实现。一个蓝牙系统被HCI(蓝牙主机控制接口)分为下层（蓝牙模块）和上层（蓝牙主机）两部分。HCI 提供访问蓝牙模块的统一指令方式,它主要定义了主机控制蓝牙模块的各个指令的意义，它为基带控制器、链接控制器、硬件状态和控制寄存器等提供命令接口，为主机提供向蓝牙模块发送HCI指令、HCI数据以及从蓝牙模块接受HCI事件和HCI数据的能力。主机与蓝牙模块之间通过HCI收、发分组方式进行信息交换，用指令—应答（Command_Response）方式实现控制。

随着Internet的快速发展，网络技术和自动化技术的普及，智能家庭网络研究已经成为信息产业中一个研究热点。目前蓝牙技术在我们的日常生活中最为常见，在今后的智能家庭中采用蓝牙无疑给客户带来巨大方便。基于蓝牙技术的智能家庭网络系统，是适合中国国情的智能家居系统。其中蓝牙通信技术的应用，使数据采集和家庭安防监控灵活方便，摆脱了布线系统的束缚，蓝牙的跳频技术大大提高了系统的抗干扰能力。可以说蓝牙是智能家庭网络的理想选择，对基于蓝牙技术的无线家庭网络进行研究具有极大的理论和实际应用价值。

参考文献：

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[2]牛伟,郭世泽,吴志军.无线局域网[M].北京:人民邮电出版社,2003. 蓝牙技术简介

[3] 蒋小洛，朱海涛.智能家庭网络的实现.计算机工程，2003Vol.29 No.7