基于嵌入式处理器的家庭蓝牙网关的实现

信息家电（IA，Information Appliances）是融合了计算机和通信技术的新型消费电子产品，随着信息家电进一步数字化、网络化、智能化和自动化的发展趋势，出现了家庭网络。而由于蓝牙技术低成本、低功耗、低复杂性、高效率、高可靠性、强互操作性和良好兼容性等特点，使其被家庭网络所接受。为了合理有效地管理网络中的家电，并使其顺利地实现与家庭网络以外的因特网、移动通信网甚至固定市话网之间的通信，蓝牙网关的如何实现则成为问题的关键。本文基于蓝牙技术，介绍了用Motorola公司的嵌入式处理器MCF5272来实现家庭蓝牙网关的具体方案。

一、蓝牙与家庭网络

蓝牙（Bluetooth）是一种近距离无线通信技术规范，用来描述和规定各种信息产品（包括通信产品、计算机产品和消费电子产品）相互之间是如何用短距离无线电系统进行连接的。蓝牙技术的最大好处是消除了千头万绪、令人头疼的电缆线，从而实现信息电子设备之间的信息传递与同步。它具备通用电缆在成本、安全和承载能力等方面的种种特征。主要有以下几个特点：

蓝牙通过嵌入芯片来为现有的设备增添无线连接的功能。这种微芯片的面积只有1cm见方，能使设备在短距离范围内发送无线电信号，来寻找另一个蓝牙设备，一旦找到，相互之间便开始通信、交换信息。蓝牙可以像因特网那样传输数据，也可以像移动电话网那样传输语音。

蓝牙的无线传输距离一般为10m"100m左右，发射功率大约为1mv"100mv。蓝牙使用的是2.4"2.4835GHz的工业、科研、医疗全球通自由频段。在世界上绝大部分国家无需申请无线电执照或许可证，使人们可以随时随地毫无障碍地使用蓝牙设备。它采用跳频扩谱技术，每秒1600跳，在建立连接时为3200跳，是典型的微功率设备，适于家庭范围。

蓝牙设备可以实现点到点的通信，一台蓝牙设备最多可以同时和7台设备建立无线连接。通信协议采用分层结构，支持语音/数据访问点、外设连接、个人网络（PAN）等三大范畴的应用。在通信链路层采用认证、加密、和密钥管理来进行安全控制。在应用层采用PIN（个人标识码）进行单双向认证。

蓝牙的传输速率理论上可以达到每信道1Mbit/s，实际应用时的有效值为每信道721Kbit/s，大约是普通电话线的13倍。它支持64Kbps的实时语音传输，语音编码采用PCM和CVSD。仅传输语音时，支持三路全双工；当语音和数据同时传输或者仅传输数据时，支持433.9Kbps对称双工或723.2/57.6Kbps的非对称双工通信。

使用蓝牙技术的家庭网络指网络家电和其它设备通过嵌入蓝牙模块，比如USB卡、UART卡、PCM卡等，利用无线方式连在一起使其之间相互通信，并利用具有路由功能的家庭蓝牙网关与外部网络互连，能提供集中的或异地的音频/视频通信、计算机控制和管理等，实现信息在家庭内以及与外部之间的充分通信和共享。

二、嵌入式处理器MCF5272

MCF5272微处理器是Motorola公司生产的高集成的ColdFire微处理器。考虑到在设计下一代互联网设备、LAN电话系统、低端网络控制、工业控制、图像设备，还是存储解决方案时，摩托罗拉的MCF5272的高性能及通用性都能满足嵌入式系统设计和应用要求。

MCF5272采用ColdFireV2可变长RISC处理器核和DigitalDNA技术，在66MHz时钟下能够达到63MIPS的优良处理能力。其内部SIM(System Integrated Module)单元集成了丰富的通用模块，如10/100Mbps快速以太网控制器、USB1.1接口等，并且能够与常用的外围设备(如SDRAM、ISDN收发器)实现无缝连接，从而简化了外围电路设计，降低了产品成本、体积和功耗。主要有以下特点：

MCF5272内部集成了4K字节的SRAM、16K字节ROM、1K字节的指令Cache，以及片外扩展的FLASH和SDRAM。支持8、16和32位的SRAM和ROM，SDRAM控制器支持16"256M的SDRAM芯片。32位地址数据总线，内核和总线时钟均为66MHz，有16个通用数据寄存器。

MCF5272内部集成了UART、USB控制器，只需很少的外围芯片就可以实现两个RS232串口和一个USB Slave接口。MCF5272还内嵌一个FEC(快速以太网控制器)，片外扩展一片LXT971，快速以太网媒体存取控制（MAC），支持100Mbps MII，10Mbps MII和10Mbps 7-Wire物理接口。

ColdFire系列处理器支持背景调试模式，它提供了对底层硬件的调试手段。在背景调试模式下，通过向CPU发送命令，可以实现对CPU寄存器、系统存储器的访问。使用Motorola推荐的26针插座接到BDM仿真头，实现代码的下载和调试。

合乎USB1.1标准，可操作内或外收发器的设备控制器。提供48个通用的I/O引脚，支持7个外部中断。