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探究藍牙與Android設(shè)備控制系統(tǒng)為何能夠互補

2017-10-16 | rar | 0.5 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

 Android操作系統(tǒng)是Google基于開源的Linux操作系統(tǒng)開發(fā)的移動操作平臺,由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成,是專門為移動終端打造的開放和完整的移動操作系統(tǒng)。Android軟件平臺包含Java Application、Application Framework、Libraries、Runtime與LinuxOS等層。用戶可根據(jù)產(chǎn)品的不同需求對系統(tǒng)進行裁剪,從而適應(yīng)多樣的產(chǎn)品需求,Android系統(tǒng)就如同積木一樣通過組合不同的軟硬件實現(xiàn)不同的應(yīng)用產(chǎn)品。藍牙的出現(xiàn)為移動設(shè)備的互聯(lián)提供了一個方便快捷的選擇,Android設(shè)備和以單片機為處理器控制器聯(lián)接使兩者的功能得到了互補。
  1系統(tǒng)架構(gòu)
  基于藍牙與Android設(shè)備的控制系統(tǒng)由Android設(shè)備和下位機組成。Android設(shè)備(Android智能手機或Android平板)安裝有專門編制的軟件。下位機采用ATMEL公司高效的RISC內(nèi)核的ATMEGA 8為核心,并集成藍牙串行模塊為通信信道。Android設(shè)備通過藍牙將數(shù)據(jù)發(fā)送至下位機,下位機根據(jù)接收到數(shù)據(jù),完成相應(yīng)的控制功能,并將處理結(jié)果上傳,實現(xiàn)實時監(jiān)測、實時控制功能。下位機只負責(zé)數(shù)據(jù)的采集和實現(xiàn)控制功能,數(shù)據(jù)的存儲和處理在Android設(shè)備上實現(xiàn)。
  2下位機設(shè)計
  2.1控制模塊的設(shè)計
  下位機由ATMEAG8、數(shù)字溫度傳感器電機驅(qū)動電路等組成,其中CPU部分電路如圖1所示。下位機處理器串口連接藍牙模塊。數(shù)字溫度傳感器將當(dāng)前溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。藍牙模塊設(shè)置為從工作模式。
  
  圖1 CPU電路原理
  系統(tǒng)上電后藍牙模塊處于等待連接狀態(tài),當(dāng)Android設(shè)備第一次發(fā)出連接請求時需要輸入藍牙模塊的內(nèi)置密碼,以后再連接時則不需要輸入密碼,只有密碼匹配成功才能后成功建立藍牙連接。藍牙模塊為Android設(shè)備和ATMEAG8的通信信道,實現(xiàn)Android設(shè)備和下位機的雙向數(shù)據(jù)連接。用戶通過Android設(shè)備向下位機發(fā)送命令,下位機接收到命令后,控制相應(yīng)的執(zhí)行模塊,實現(xiàn)設(shè)定的控制功能。K1和K2為低電平,電機兩端電壓為0V,電機停止;K1為高電平,K2為低電平電機兩端為5V,電機正向轉(zhuǎn)動;K1為低電平,K2為高電平電機兩端為-5V,電機反向轉(zhuǎn)動;K1和K2不能同時為高電平,電機驅(qū)動電路如圖2所示
  
  圖2電機驅(qū)動電路原理圖
  2.2藍牙模塊
  藍牙模塊型號為IDS-BM4A,模塊有主/從兩種工作模式,通過PIO2電平來選擇模塊的工作,PIO2為高電平,模塊工作在從模式。模塊可以有兩種應(yīng)用方式,方式1:從模塊上電即開始工作,用戶可以通過Android設(shè)備查找模塊,模塊設(shè)備名稱為“SPP”,查到設(shè)備后選擇連接,電腦端將提示輸入密碼,此時輸入“0000”,電腦將與模塊建立透明連接。方式2:需要兩個藍牙模塊,一個設(shè)置為主模式,一個設(shè)置為從模式,分別與兩個MCU連接,上電后主從模塊會自動配對連接,連接成功后主從模塊將建立透明數(shù)據(jù)傳輸,兩個設(shè)備之間可以直接互發(fā)數(shù)據(jù)。
  工作狀態(tài)指示:模塊PIO0用來連接LED,指示當(dāng)前工作方式。
  主模式:
  未連接,LED間隔1秒鐘快速閃爍2次;已連接,LED常亮。
  從模式:
  未連接,LED快速閃爍;已連接,LED常亮。
  連接狀態(tài)指示:模塊PIO1為連接狀態(tài)指示,連接成功PIO1為高電平,連接斷開PIO1為低電平。
  波特率設(shè)定表:
  
  3 Android設(shè)備軟件設(shè)計
  Android2.2版本以上才能很好的支持藍牙功能,Android上的應(yīng)用程序一般采用Java語言開發(fā),編程環(huán)境一般采用Eclipse.
  Android應(yīng)用程序需要使用藍牙功能,必須在AndroidManifest.xml中要申請兩個權(quán)限:BLUETOOTH_ADMIN和BLUETOOTH.具體格式如下:
  ission.BLUETOOTH_ADMIN“/》me=”android.permission.BLUETOOTH“/》
  BLUETOOTH_ADMIN權(quán)限允許Android應(yīng)用程序啟動發(fā)現(xiàn)設(shè)備或者進行藍牙功能的設(shè)置;BLUETOOTH權(quán)限是Android應(yīng)用程序執(zhí)行藍牙通信必須具有的權(quán)限,例如接受連接和傳送數(shù)據(jù)。大多數(shù)應(yīng)用程序都需要這個權(quán)限,才能查找當(dāng)?shù)氐乃{牙設(shè)備。
  由于需要和下位機的藍牙模塊連接,在應(yīng)用程序中需要實現(xiàn)主設(shè)備功能。具體的連接流程是:
  (1)在應(yīng)用程序中檢查設(shè)備的藍牙功能是否開啟,如果未開啟,則打開藍牙功能;
  (2)查找設(shè)備附近等待連接的藍牙設(shè)備,顯示查找到的藍牙設(shè)備的物理地址(以前沒有連接過的設(shè)備)或藍牙設(shè)備的名稱;
  (3)選擇想要連接的藍牙設(shè)備,如果是第一次連接這個目標設(shè)備系統(tǒng)會自動發(fā)起一個配對過程,彈出輸入連接密碼的對話框,輸入“0000”,等待對方校驗密碼,完成配對,然后進行連接。
  (4)應(yīng)用程序接收到連接成功,就可以通過生成的BluetoothServerSocke和下位機進行數(shù)據(jù)傳輸。需要連接的藍牙模塊是藍牙串口,因此應(yīng)用程序中定義的UUID必須符合藍牙串口的UUID,這樣連接才會被接受。因為accept()調(diào)用是一個阻塞的調(diào)用,應(yīng)用程序所有響應(yīng)在調(diào)用返回之前會被阻塞,因此一定不能在主線程中進行調(diào)用,通常是在一個新的線程中做所有的工作從而避免應(yīng)用程序主線程的阻塞。主要代碼如下;
  (5)關(guān)閉server socket,釋放serversocket和它占用的資源,結(jié)束應(yīng)用程序。
  4結(jié)束語
  本文提出了基于藍牙與Android設(shè)備的無線控制系統(tǒng)模型,分析了藍牙網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu),采用通用的藍牙模塊實現(xiàn)了無線終端設(shè)計,給出了Android設(shè)備的藍牙串行通訊軟件框架。憑借藍牙的傳輸高效并且快速等特點,該系統(tǒng)具有很好的靈活性,能廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制等多個領(lǐng)域,尤其是一些需要數(shù)據(jù)傳輸又不能很方便的布設(shè)通訊電纜的場合,具有廣闊的發(fā)展空間。
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