蓝牙通信在信息家电中的实现

2012-03-01 15:45:38来源: 互联网

蓝牙可以作为一种有效的通信手段,实现家庭网关与信息家电间的控制信息等其他适中数据量的传输。本文首先介绍蓝牙的HCI和蓝牙协议L2CAP、BNEP,然后介绍如何在Linux2.4.18下实现USB蓝牙驱动,最后介绍如何实现在蓝牙个人局域网中进行无线通信。

  1 信息家电的基本框图

  信息家电的基本结构图如下图1所示,家庭主网关是负责各种家电与外部环境进行“交流”的桥梁,其中与外部环境进行通信的方式包括Ethernet、PSTN固话网等等。而就家庭内部而言,对于如:空调、电视等普通信息家电,由于家庭网关与其通信的数据量并不大,因此完全可以采取蓝牙无线方式进行通信,从而达到控制家电工作的目的。

  图1

  2蓝牙的HCI和L2CAP、BNEP协议

  蓝牙协议体系大致分为三层,即底层硬件模块层、中间协议层、高端应用层,每一层还

  包含一些具体的协议。

  2.1蓝牙的HCI

  蓝牙的主机控制接口(HCI)是蓝牙主机--主控制器应用模式中蓝牙模块和主机间的软硬件接口,它位于蓝牙协议栈的底层硬件模块层与中间协议层之间,负责完成这二层的数据通信[1]。目前,蓝牙HCI传输层的物理接口有USB、UART等,蓝牙设备可以采用这些物理接口来实现通信。本文将介绍用USB口作为传输层实现通信。

  2.2蓝牙的L2CAP协议

  蓝牙的逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)是整个蓝牙协议的核心,它位于中间协议层,它将下层的数据分组转换为便于高层应用的数据分组格式,并提供协议复用等功能。它向上层协议提供了面向连接和无连接的服务,L2CAP层只支持ACL(异步无连接)数据的传输,而不支持SCO(同步面向连接)数据的传输[1]。

  2.3 蓝牙的BNEP协议

  蓝牙SIG制定的网络封装协议(BNEP,Bluetooth Network Encapsulation Protocol),可对上层IP协议提供类似于以太网的接口,对IEEE802. 3/Ethernet封装支持的网络协议,均予以支持 [2]。BNEP通过面向连接的L2CAP来实现的,L2CAP可以看作是蓝牙介质访问控制(MAC)层。BNEP在整个蓝牙协议栈中起着一个桥梁的作用,它将IP包转换成L2CAP包通过蓝牙传输。BNEP协议主要应用在蓝牙个人区域网中。

  3 USB蓝牙模块驱动

  1、由于采用的内核是Linux2.4.18,其中并没有包括对蓝牙驱动的支持,因此必须对其打补丁。解压Linux2.4.18内核,把蓝牙补丁包patch-2.4.18-mh15.gz放在解压内核目录下,执行命令patch –p1 < patch-2.4.18-mh15.gz[3]。

  2、Linux Bluetooth协议栈中的BNEP(Bluetooth 网络封装协议)实现了Bluetooth上的以太网仿真,这使TCP/IP可以直接运行于Bluetooth之上。由于实验的本质就是通过蓝牙HCI的USB实现基于BNEP的以太网传输数据,因此在内核配置时必须加上对BNEP的支持。

  3、进入Bluetooth subsystem support选项中,选择L2CAP protocol support、BNEP protocol support(Malticast filter support和Protocol filter support)这几项,这几项的作用就是使内核支持蓝牙协议中的L2CAP和BNEP协议。然后进入Bluetooth device drivers,选择HCI USB driver。至此,就完成了内核对于USB蓝牙的支持。

  4、下载bluez-libs-2.17.tar.gz蓝牙库和bluez-utils-2.17.tar.gz工具包,运行tar zxvf命令解压缩,然后运行make和make install命令,这样就能得到我们需要的libbluetooth.so、libbluetooth.so.1、libbluetooth.so.1.17这3个库文件和hcid、hcitool、pand、hciconfig、sdpd、sdpdtool这6个进程文件。

4家庭网关中蓝牙无线通信的实现

  整个通信过程的介绍:

  1、USB蓝牙的传输驱动程序(drivers/bluetooth/hci_usb.c)将信息注册到Linux USB核心。当USB蓝牙插入时,主机控制器设备驱动程序会枚举它并给它分配地址,同时读取设备描述符中所包含的设备信息。如果枚举期间读取的设备描述符与hci_usb驱动程序注册到Linux USB核心的信息相匹配,那么这个驱动程序就能添加进USB设备。

  2、运行hcid(HCI后台进程)、sdpd(服务发现协议后台进程)、hciconfig(检查HCI接口并开启蓝牙设备)、hcitool(扫描蓝牙设备的地址)这四个CRAMFS文件系统sbin目录下的进程文件,这几个文件的执行依赖于libbluetooth.so、libbluetooth.so.1、libbluetooth.so.1.17这三个蓝牙库文件。在S3C2410一侧的蓝牙设备能够被发现并被成功分配唯一地址的基础之上运行pand --listen --role NAP,这样将允许通过蓝牙连接以太网。如图2所示。

  图2

  3、PC机上插入USB蓝牙,运行windows下蓝牙的驱动软件BlueSoleil,扫描并发现蓝牙设备之后,建立个人局域网。

  4、在个人局域网建立的基础之上,BNEP就可以将自己作为以太网设备注册到Linux网络层。可以通过命令ifconfig bnep0来改变蓝牙接口IP地址。BNEP模块和用户模式pand后台进程实现了Bluetooth个人区域网(PAN)。将二个USB蓝牙的IP地址修改为同一个网段后,就可以使用ping PC机的USB蓝牙IP地址命令来实现模拟家庭网关和内部设备间的无线通信,如图3超级终端打印信息所示。

  图3

  5、实验结果:由图2和图3可以看到在运行了包含hcid、sdpd、hciconfig、hcitool四个进程的文件bluetooth后,可看到S3C2410一侧的USB蓝牙的地址为00:0D:18:01:23:88,而后用ifconfig bnep0 192.168.0.2修改了它的局域网地址,最后用ping 192.168.0.18(PC机上的蓝牙地址)即可实现双方的数据收发。

关键字:蓝牙  通信  信息家电

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0301/article_14670.html
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