1前言

    傳統的測試系統采用線纜進行信息的傳輸，但繁瑣的布線會帶來諸多不便，特別是某些應用場合，不允許布線或無法布線。比如，由于上業控制現場通常環境惡劣，高溫、潮濕、振動、電網干擾嚴重，特別是存在電磁和無線電干擾環境中，要}s時間、連續、可靠、完整地傳送數據，就需要對線路進行電磁屏蔽和物理保護;在有的上業環境中，如運動或旋轉的設備中，走線十分不方便。為了解決這些問題，宜采用無線方式進行信息傳輸。尋找一種短距離無線傳輸技術來解決上業控制現場的問題，成為了一種需要。

2方案的選擇

    無線接入技術的特點之一是標準不統一，不同的標準有不同的應用，使得無線接入技術出現了百家爭鳴的局而，各種技術4.相競爭又4.相補充。表1列出了兒種現有常見的無線接入技術的卞要特性和指標的比較。

   通過比較分析可以看一出，各種標準都是根據不同的使用場合、不同的用戶需求而制定的，應視實際需求選擇合適的標準。在上業控制現場線纜替換領域，藍牙是最合適的選擇。

2藍牙通信原理及協議層次結構

    藍牙技術規定了4種物理接口通用串行總線USBEIA-232 ,PC卡及通用異步收發器UART接口。1個藍牙系統一般由射頻單元鏈路控制單元鏈路管理和單元組成。藍牙無線射頻單元的指標是遵循關國聯邦通信委員會((FCC)有關電平為0 dB的ISM頻段的標準設計的，藍牙運行的頻段為2.4 GHz。系統采用跳頻和擴展頻譜技術，跳頻速率為1 600h/s，在建立鏈接時，提高為3200h/s，這使得藍牙技術更為可靠。在2.4 GHz和2. 48 GHz之間，采用79個間隔為1 MHz的頻點實現。藍牙鏈路管理單元負責鏈路的建立、鑒權、鏈路硬件配置和其他一些協議。藍牙鏈路管理單元能夠發現遠端其他藍牙鏈路管理單元并通過鏈路管理器協議與之通信。藍牙鏈路管理單元提供發送和接收數據、設備號請求(查詢和報告設備ID最大}s度可達16位)、鏈路地址查詢、建立鏈接、鑒權、鏈路模式協商與建立(如數據模式或語音/數據模式)、決定幀的類別及功耗模式設置等服務。

    藍牙( BlueLooLh)通信協議采用層次結構，各種藍牙設備論在任何地方，都可以通過人上或自動查詢來發現其他藍牙設備，從而構成卞從網絡(piconeL)或分散網絡( scaLLerneL)實現系統提供的各種功能。藍牙的軟件(協議)單元是一個獨立的操作系統，不與任何操作系統捆綁。其協議棧如圖1所示:

   (1)核心協議:它是藍才協議的關鍵部分。包括基帶部分協議Baseband和其他低層鏈路功能的基帶/鏈路控制協議;用于鏈路的建立、安全和控制的鏈路管理器協議LMP;描述卞機控制器接口的HCI協議;支持高層協議復用、幀的組裝和拆分的邏輯鏈路控制和分配協議L2CAP;發現藍才設備提供服務的SDP協議等;(2)電纜替代協議RFCOMM:它是一種仿真協議，在藍才基帶協議上仿真RS-232控制和數據信號，為上層協議提供服務;(3)電話控制協議TCS:它是而向比特的協議，定義藍牙設備間建立數據和話音呼叫的控制信令和處理藍牙TCS設備群的移動管f}進程;AT-Command控制命令集是定義在多用戶模式下控制移動電話、調制解調器和用于仿真的命令集;(4)與IWerne[相關的高層協議:它定義了與IWerne[相關的PPP , UDP ,TCP/IP協議及無線應用協議WAP    除了上述協議層外，規范還定義了卞機控制器接口(HCI)，它為基帶控制器、連接控制器、硬件狀態和控制寄存器等提供命令接口。

3藍牙無線測控系統設計

    藍牙無線測試系統如圖2所示。下位機信號調理電路和數據采集電路有兩種設計方式:一是信號調理電路卞要由前置放大器、低通濾波器和信號變換電路組成，數據采集模塊由多路選擇開關MUX,采樣保持器S/H和模數轉換器A/D組成;一是信號調理電路與數據采集電路統一由微處理器或嵌入式芯片來處理。

  (1)測量前端:被測量可以是工業控制現場的多個量，根據被測環境和對象的不同，來選擇相應適合的傳感器。傳感器是測試系統的前端，用于完成電信號的獲得。作為信號輸入通道的第一道環y，也是決定整個測試系統性能的關鍵環y之一。由于傳感器技術的發展非常迅速，各種各樣的傳感器非常豐富，應根據不同應用場合選擇。
    (2)信號調理:根據測控系統的實際工作環境需求，對前置放大器要求滿足高靈敏度，低噪聲和低漂移。為此，本系統可選用儀用放大器。
    (3)數據采集:數據采集有諸多性能要求，這里不具體描述。通常考慮成本問題，采用單片機完成的居多，圖3給出了一個基于單片機的數據采集電路連線圖，該設計可以對11組參數進行測控。當然，這里需對單片機進行軟件設計。

    (4)藍牙收發模塊:在設備中增添藍牙功能有四條途徑:①連接在設備外部接口USB或RS-232上的硬件適配器;②在芯片級設計中集成藍牙功能;③在便攜式設備中嵌入完整的藍牙功能模塊;④利用便攜設備的標準插槽增添藍牙插卡。上述各種方案具有明顯的成本對上ili時間的利弊關系，同時也具有初看并不明顯的各自相應的優點和問題。在工業現場控制領域，為了縮短開發時間，y約開發成本，降低開發的風險，通常采用第一種途徑，即采用USB或RS-232硬件適配器。這里需選用一個藍牙技術平臺，口前ili場上此類藍牙芯片已經很多。

(s)上位機軟件設計:上位機是測試系統的神經中樞，它使整個系統成為一個智能化的有機整體。它的卞要任務是在軟件引導下按照預定程序控制數據采集系統進行數據采集與存儲，對采集的數據進行運算分析與處理，并以適當的形式輸出、顯示、記錄和打印等;同時對整個系統進行實時監控和系統的人機交b.功能，使得下位機可以根據前臺的控制來測試各項參數。

    上位機軟件卞要由藍牙控制模塊、數據處理模塊、人機界而模塊三部分組成，三個模塊的卞要功能如下:

    (1)藍牙控制模塊:卞要負責本地藍牙設備的初始化，查找遠程藍牙設備，獲得藍牙設備的各項參數，藍牙設備間鏈接的建立和斷開以及透明地接收和發送數據等。
    (2)數據處理模塊:將藍牙設備傳來的串行數據流按通道進行分離，對數據進行格式的轉換，并以一定的形式存放到存儲單元，以便人機界而模塊調用。
    (3)人機界而模塊:提供圖形界而，捕捉用戶的控制指令并執行相應的操作，將數據處理模塊處理后的數據以一定的形式顯示，實現系統的人機交4.功能。

4結語

    根據系統設計的要求，筆者選取了藍牙模塊進行了測試，測試結果表明，藍牙模塊軟硬件接口與實際應用環境透明友好，軟件實現容易。筆者認為，將藍牙技術應用于上業控制現場的數據傳輸、信號傳輸的可靠性及有效性是設計的關鍵。