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多功能蓝牙遥控器的设计与实现

作　者: 王康
导　师: 杨春金
学　校: 武汉理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 蓝牙 多功能遥控器 空中鼠标 BlueCore04 HID
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着通信、网络技术的快速发展,为传统控制技术的发展带来了新的契机。蓝牙是一种短距离无线通信技术,它的诞生旨在取代各种数字化硬件设备之间繁琐的线缆,然而实际上其应用潜力已大大超出最初蓝牙技术开发者们的想象,蓝牙以其安全、低成本、低功耗等优越的特性,得到了越来越广泛的应用,基于蓝牙技术的产品不断地推向市场。本课题的研究工作主要是受武汉某高新技术公司的委托参与研发一款多功能蓝牙遥控器,该遥控器采用了CSR公司的BlueCore04-EXT芯片、Bluelab SDK及其蓝牙解决方案,与市场上常见的功能单一的蓝牙遥控器不同,该遥控器的创新之处在于它将蓝牙技术与最新的陀螺仪操控技术融合到了一起,集无线键盘、空中鼠标、蓝牙免提等功能于一体。本课题在充分研究了蓝牙规范2.0版本和相关嵌入式系统开发技术的基础上,完成了该遥控器中基于ATmega88单片机的数据采集与处理系统的设计和基于BlueCore04-EXT芯片的蓝牙应用系统软件的设计。本文首先在研究了蓝牙协议栈相关内容的基础上,结合BlueCore04-EXT蓝牙芯片的硬件结构,设计了遥控器的蓝牙协议栈实现方式；然后对产品需求进行了分析,对相关嵌入式系统技术进行了研究,完成了系统总体方案的设计。本文研究了蓝牙键盘、空中鼠标的原理以及相关核心器件的资料,自定了单片机与蓝牙芯片之间的串口通信协议,在此基础之上完成了基于ATmega88单片机的数据采集与处理系统的设计与实现,包括系统初始化、蓝牙键盘的实现和蓝牙鼠标的实现。在基于BlueCore04-EXT芯片的蓝牙应用系统软件设计中,采用了模块化的思想,将蓝牙遥控器上蓝牙应用的实现分为三个逻辑层次：底层传输层、中间接口层和上层应用层,由于本设计基于CSR公司的蓝牙解决方案,底层传输层和中间接口层以固件和库的形式被提供,因此重点实现了上层应用层,在研究了HID规范和HF协议的基础上,本文详细完成了HID、HF、 UART子模块的设计与实现。在整个课题完成的过程中,对蓝牙技术等知识做了较全面的研究,通过测试,本研究课题达到了预期的设计要求,即实现了蓝牙键盘、空中鼠标和蓝牙免提的功能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 蓝牙技术的优势  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 蓝牙技术的发展及现状  12-14
    1.3.2 多功能蓝牙遥控器的现状  14-15
  1.4 课题的主要工作  15-16
  1.5 论文组织结构  16-17
第2章 多功能蓝牙遥控器方案设计  17-24
  2.1 蓝牙规范概述  17-19
  2.2 蓝牙协议栈的实现方式  19-22
    2.2.1 蓝牙协议栈的常用实现方式  19-20
    2.2.2 系统蓝牙协议栈实现方式的选取  20-22
  2.3 系统总体方案设计  22-24
第3章 数据采集与处理系统设计  24-40
  3.1 系统总体设计  24-26
    3.1.1 系统硬件结构设计  24-25
    3.1.2 系统软件结构设计  25-26
  3.2 核心器件的选型  26-28
    3.2.1 ATmega88单片机  26-27
    3.2.2 XV-3500CB单轴模拟陀螺仪  27
    3.2.3 MMA7455L三轴加速度传感器  27-28
    3.2.4 WM8974语音芯片  28
  3.3 HID设备及串口通信协议简介  28-31
    3.3.1 HID设备定义  28-29
    3.3.2 蓝牙遥控器中的串口通信协议  29-30
    3.3.3 Linux系统中对HID设备的处理  30-31
  3.4 系统初始化  31-32
  3.5 蓝牙键盘的设计与实现  32-35
    3.5.1 蓝牙键盘的原理  32-33
    3.5.2 蓝牙键盘的实现  33-35
  3.6 蓝鼠标的设计与实现  35-40
    3.6.1 蓝牙鼠标的原理  35-36
    3.6.2 XV-3500CB单轴模拟陀螺仪的校准  36-37
    3.6.3 动态旋转角度变化率的测量  37
    3.6.4 蓝牙鼠标的实现  37-40
第4章 蓝牙应用系统软件设计  40-58
  4.1 应用系统总体设计  40-47
    4.1.1 应用系统总体架构设计  41-43
    4.1.2 应用系统处理流程与状态说明  43-46
    4.1.3 应用系统功能模块划分  46-47
  4.2 蓝牙软件开发包(BLUELAB SDK)介绍  47-48
  4.3 HID子模块的设计  48-52
    4.3.1 蓝牙HID规范概述  48-49
    4.3.2 HID子模块设计  49-52
  4.4 HF子模块的设计  52-54
  4.5 UART子模块的设计  54-55
  4.6 蓝牙系统的功能验证  55-58
第5章 总结与展望  58-60
  5.1 课题工作总结  58-59
  5.2 进一步展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录A 多功能蓝牙遥控器实物图  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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