基于低功耗藍(lán)牙的物聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)
1 低功耗藍(lán)牙技術(shù)
低耗能技術(shù)是藍(lán)牙 4.0 版本新提出的一種技術(shù)，瞄準(zhǔn)了物 聯(lián)網(wǎng)方向的應(yīng)用，與之前的藍(lán)牙技術(shù)相比，耗能減少了 90%。 在市場中占有率極高的 Android 從 4.3 系統(tǒng)發(fā)布開始正式支持 藍(lán)牙4.0。相對于藍(lán)牙2.1或者藍(lán)牙3.0 等傳統(tǒng)藍(lán)牙的高耗電性， 藍(lán)牙 4.0 功耗極低，一粒紐扣電池可以供設(shè)備連續(xù)工作一年 [1]。 且憑借其較遠(yuǎn)的傳輸距離，相對于其它藍(lán)牙技術(shù)，低耗能藍(lán) 牙在物聯(lián)網(wǎng)中有著不可比擬的優(yōu)勢，具有低成本，低能耗，連 接方便、安全等特點 [2]。
系統(tǒng)的硬件組成如圖 1 所示。本系統(tǒng)選用北歐半導(dǎo)體 Nordic Semiconductor 公司生產(chǎn)的 nRF51822-QFAA 藍(lán)牙芯片， 該芯片具有高效、低功耗的特點，工作在 2.4 GHz 頻段，支 持藍(lán)牙 4.0，最高傳輸速率可達(dá) 2 Mb/s，傳輸距離可達(dá) 10 米。 芯片基于 32 位 ARM Cortex M0 CPU 內(nèi)核，有 256 KB Flash 和 16 KB RAM，正常工作電壓在 1.8 ～3.6 V 之間。因此電源 使用了電壓為 3 V 的 CR2032 紐扣電池為設(shè)備供電。硬件實物 如圖 2 所示。
3 軟件設(shè)計
3.1 概述
軟件設(shè)計分為兩部分，一部分是 Android 手機(jī)端的 App 設(shè)計，將藍(lán)牙節(jié)點分布在各處，通過藍(lán)牙硬件布點完成組網(wǎng)， 當(dāng)用戶走近不同的藍(lán)牙節(jié)點時，Android 手機(jī)端 App 將推送不 同的網(wǎng)頁地址及位置信息。另一部分為網(wǎng)頁端設(shè)計，用戶可單 擊推送信息中的網(wǎng)頁鏈接，通過移動數(shù)據(jù)或無線網(wǎng)絡(luò) WiFi 獲 取推送信息。推動的信息可以在網(wǎng)頁后臺輕松更改。\
3.2 軟件功能
藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖如圖 3 所示。軟件界面 如圖 4 所示。在 Android 智能終端中打開 App，軟件會提示應(yīng) 用嘗試打開藍(lán)牙，用戶允許開啟藍(lán)牙后，通過右下角的添加按 鈕能夠搜索節(jié)點信息。當(dāng)用戶走近某一個節(jié)點時，App 周期性 檢測藍(lán)牙節(jié)點的信號強(qiáng)度（RSSI），可大致計算出藍(lán)牙節(jié)點與 用戶之間的距離，系統(tǒng)可以設(shè)定一個觸發(fā)距離，例如設(shè)定觸 發(fā)距離為 0.2 m，當(dāng)用戶與節(jié)點之間的距離小于或等于 0.2 m 時， App 即對當(dāng)前節(jié)點的信息及定位信息進(jìn)行推送，方便用戶尋找 當(dāng)前所在位置及選擇目的地進(jìn)行導(dǎo)航。同時用戶還可以在單擊 鏈接打開的網(wǎng)頁中單擊“回到主頁”按鈕，進(jìn)入航班信息搜索 頁面，尋找自己的航班信息。
低功耗藍(lán)牙雖然功率小但傳輸速率較低，因此借助如今 已十分發(fā)達(dá)，且傳輸速率快的移動網(wǎng)絡(luò)。采用將藍(lán)牙和移動網(wǎng) 絡(luò)相結(jié)合的方式推送信息，能提高信息的傳輸量和傳輸速率， 更好地實現(xiàn)藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。且由于向用戶推送的信息存在網(wǎng) 頁上，可方便的在網(wǎng)頁后臺更改，因此不需要頻繁更新手機(jī)軟 件來更新信息。
4 系統(tǒng)測試
藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可行性測試結(jié)果如表 1 所列。
5 應(yīng)用前景
下載文檔
