基于蓝牙的无线接入点设计

以51单片机P89V51RD2为主控制器、ROK101008为蓝牙模块、W3100A为TCP/IP硬件协议栈、以太网网卡芯片RTL8201为网络接口，介绍了一种基于蓝牙的无线接入点的硬件结构和软件流程。该设计支持TCP/IP协议和蓝牙协议，具备蓝牙设备的无线上网功能，通过Internet实现数据的远程传输。

无线接入技术是实现无线网接入有线网的网络通信技术，其典型应用就是无线接入点。无线接入点是一个用于将无线网与有线网连接到一起，使无线客户端和有线网络之间能够相互发送和接收数据的装置，是无线移动终端设备接入到Internet的网络接口。无线移动终端可通过无线接入点访问Internet资源。

基于蓝牙的无线接入点就是实现蓝牙无线移动终端接入Internet的网络接口，其主要功能是通过蓝牙无线传输技术，使蓝牙设备接入Internet网，实现一个或数个蓝牙设备的无线上网功能。

1 蓝牙接入点的组成

蓝牙接入点的结构框图如图1所示。它由前端和后端两部分组成，前端部分由蓝牙模块和单片机组成，构成蓝牙收/发模块，主要功能是通过蓝牙协议，与其他蓝牙设备建立无线链接，实现蓝牙设备间的无线通信；后端则由单片机和TCP/IP协议栈芯片、以太网网卡芯片组成，构成单片机网络接口模块，主要功能是通过TCP/IP协议栈芯片、网卡芯片，再经RJ45接入Internet，根据TCP/IP协议，与Internet上的服务器进行通信，实现数据的远程传输。这样，通过蓝牙接入点就可实现从蓝牙网接入到Internet网，完成蓝牙协议与TCP/IP协议的转换。蓝牙接入点为其他蓝牙设备提供了无线上网途径。

　　2 蓝牙接入点的设计

由图1可知，蓝牙接入点的设计包括蓝牙收/发模块的设计和单片机网络接口模块的设计，每个模块又包括硬件设计和软体设计两部分。

2.1 蓝牙收/发模块设计

2.1.1 硬件设计

蓝牙收/发模块主要由单片机通过异步串行通信接口与蓝牙模块连接而成。由于单片机与蓝牙模块的工作电压不一定相同，不仅需要考虑电源变换问题，还需要考虑逻辑电平的转换问题。若所选单片机与蓝牙模块都是+3.3 V供电，则可把单片机的UART串口与蓝牙模块的UART串口直接相连接。

在本设计中，所选用的单片机P89V51RD2是+5 V供电，ROK101008是+3.3 V供电，需要进行电源变换。电源变换电路比较简单，采用电源变换芯片AMS1117-3.3即可。至于逻辑电平转换，可在P89V51RD2与ROK101008之间接入IDT公司的电平转换芯片IDT74FCT164245T，其连接示意图如图2所示。

　　2.1.2 软体设计

蓝牙收/发模块的软体设计包括蓝牙链接和数据的收/发两部分。蓝牙设备间的通信主要是通过单片机向蓝牙模块发送HCI指令、接收HCI事件的形式实现。当两个蓝牙模块链接成功后，就可以按照蓝牙规范规定的ACL数据包格式收/发数据。

本系统设计的是蓝牙终端点对点的链接，其通信流程如图3所示。由图可知，蓝牙通信过程主要有蓝牙模块的初始化、查询、链接、数据通信和链接断开等几个过程。实现时，可以将蓝牙指令以函数的形式封装成一个HCI指令接口函数库。编写HCI驱动程序时，可直接从函数库中调用HCI指令函数，对蓝牙设备进行基本操作，如对蓝牙设备进行复位、读取蓝牙设备的地址、初始化、查询、建立链接、收发数据和断开链接等。

2.2 单片机网络接口模块设计

2.2.1 硬件设计

单片机网络接口模块主要由单片机P89V51RD2、TCP/IP硬件协议栈芯片W3100A及物理收发芯片RTL8201BL组成，完成单片机与Internet间的通信。

W3100A芯片提供了直接总线模式(Direct Bus I/F)、间接总线模式(Indirect Bus I/F)和I2C总线模式(I2C Bus I/F)三种不同的接口模式与MCU相连接。为了提高数据的网络传输速率，本设计采用直接总线模式和时钟工作模式。单片机与W3100A的硬件连接示意图如图4所示。

　　W3100A是韩国Wiznet公司专门为以太网互联和嵌入式设备推出的一款硬件TCP／IP协议栈芯片。在芯片硬件中安装了简单的TCP/IP协议栈，实现了软件硬化，降低了软件开发的开销及难度。W3100A提供MII接口与PHY芯片RTL8201BL相连。

2.2.2 软体设计

对于W3100A，可配置成客户端，也可配置成服务器端。W3100A的客户端工作模式与服务器端工作模式基本相同，不同的地方是，只要把客户端工作流程中发起链接请求处改成侦听链接请求，则客户端工作模式就变成了服务器端工作模式。本设计中把W3100A配置成客户端，在建立起与PC服务器的连接后，就可实现数据的发送和接收。整个过程的建立基于TCP协议。客户端主程序的流程如图5所示。从客户端主程序的流程可以看出，客户端的工作过程包括初始化、建立链接、收发数据和终止链接四个步骤。在所有初始化及