基于蓝牙技术的网络化传感器及其应用

分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是该DS18B20的地址序列码，ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。其工作流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输，工作时序包括初始化时序、写时序和读时序。操作时必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。其硬件接口如图3所示。

　　（2）蓝牙模块ROK101008初始化。

　　蓝牙模块上电即让其完成初始化工作，使其能与信号范围内蓝牙建立连接通道。这一过程主要通过单片机MCU对蓝牙模块发送HCI指令完成。HCI指令包括指令分组，数据分组和事件分组，具体的格式为：操作码+参数总长+参数0+参数N。

　　下面给出主从设备间实现ACL数据连接的HCI指令（字符对应指令的操作码，由前10位和后6位两部分组成，括弧内为该指令的参数）：从设备上电后实现查询使能进行复位Write_scan_enable（0x03）。主设备发送查为0x00000000000,则建立ACL连接的HCI指令为Creat_Connection（0x000000000000,0x18,0,0,0,0），从设备接收连接请求指令为Accept_connection_request（0x111111111111,0），假定主设备地址为0x111111111111。这样主从设备之间就建立了ACL数据连接。如Inquiry对应操作码为x0001,0x01。具体的HCI指令参见蓝牙规范。

　　2.2　NCAP的实现

　　NCAP的功能为实现蓝牙模块对以太网（Ether2net）的接入，同样选用ROK101008系列蓝牙模块，如此可以实现多个STIM对同一NCAP的连接。采用8位微处理器W77E58和TCP/IP协议栈芯片W3100A一起实现对以太网（Ethernet）的接入的网络化接口。

　　（1）协议栈芯片W3100A初始化。

　　W3100A是一TCP/IP协议栈芯片，包含的各协议层有：TCP、IP、UDP、ICMP和以太网协议的数据链路DLC和MAC协议，其工作方式类似于Windows的SoketAPI,为便于实现对传感器的访问，可以将传感器设计为具有Web服务器功能。W3100A支持全双工模式，内部带有双口的SRAM数据缓冲区，其封装是64脚的LQFP,提供了并口和串口两种方式实现与MCU的通信。MCU和W3100A的硬件接口如图4所示。其中，RTL8201芯片为以太网物理层选用设备。

　　W3100A提供MII接口与RTL8201相连，其中引脚RX_CLK,RXDV,RXD[0∶3]以及COL用于数据的接收，而TX_CLK,TXE,TXD[0∶3]用于数据的发送。

　　MCU中提供模拟的I2C接口与W3100A通信。

　　芯片W3100A正常工作必须对其完成相应的初始化。初始化主要是对必要的寄存器进行相应的设置，这些寄存器包括：网关地址寄存器GAR、子网掩码寄存器SMR、硬件地址寄存器SHAR以及IP地址寄存器SIPR等。上述寄存器被设置后通过执行控制寄存器CR的0位Sys_init激活芯片。

　　（2）WEB服务功能实现。

　　协议栈芯片W3100A从硬件上实现了TCP/IP协议，因此将该装置集成Web服务功能显然比较容易，即在无线NCAP上应实现相应的HTTP协议，NCAP在网络功能上相当于"网关"。要实现远程浏览器与传感器交互，可以利用传感器NCAP中增加了的E2PROM（FM24C04）来存储相应的网页文件。交互时，HTTP通过统一资源定位器URL（uniformresourcelocator）来确定传感器应该为浏览器提供哪些资源。

　　网页文件存放在传感器中的FM24C04里。当监测中心的浏览器发出页面请求时，NCAP上的处理器在TCP打包的时候，把来自STIM端的监测值嵌入到相应的网页文件中的特殊标志处，再为该网页文件添加相应的HTTP头，返回给请求的用户，如此用户可以在浏览器上看到实际的监测值。因此要实现Web功能，软件上要在NCAP上完成HTTP协议，硬件上增加了一块E2PROM（FM24C04）。

3　模拟装置在病人监护系统中的应用

　　将上述网络化传感器（实验装置）用于病人监护中，病人就可以在异地（如家里）通过其身上携带的传感器来采集和检测某一信号，同时该传感器将信号通过Ethernet或Internet传送到监测中心。病人远程监护系统结构示意图如图5所示。

利用模拟装置中的WEB功能，本方案采用B/S（浏览器/服务器）方式实现远程监测中心PC机对传感器的访问。如此可以最大程度地降低监测中心PC机的要求，也免去客户端软件的设计。监测PC只要通过其浏览器（如IE）即可方便实现对传感器的信息进行查询和监测。下面为存储在温度传感器中的一个简单的动态网页程序，其中的"@"用来在网页中插入温度的标志，网页文件存放在传感器中的E2PROM里。当监测中心的浏览器发出页面请求时，NCAP上的处理器在TCP打包的时候，把来自STIM端的监测