基于低功耗藍(lán)牙的物聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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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(chǎng)中占有率極高的 Android 從 4.3 系統(tǒng)發(fā)布開(kāi)始正式支持 藍(lán)牙4.0。相對(duì)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(duì)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(shì),具有低成本,低能耗,連 接方便、安全等特點(diǎn) [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(diǎn),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(shí)物 如圖 2 所示。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 概述
軟件設(shè)計(jì)分為兩部分,一部分是 Android 手機(jī)端的 App 設(shè)計(jì),將藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)分布在各處,通過(guò)藍(lán)牙硬件布點(diǎn)完成組網(wǎng), 當(dāng)用戶走近不同的藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)時(shí),Android 手機(jī)端 App 將推送不 同的網(wǎng)頁(yè)地址及位置信息。另一部分為網(wǎng)頁(yè)端設(shè)計(jì),用戶可單 擊推送信息中的網(wǎng)頁(yè)鏈接,通過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò) WiFi 獲 取推送信息。推動(dòng)的信息可以在網(wǎng)頁(yè)后臺(tái)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(jì)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(kāi) App,軟件會(huì)提示應(yīng) 用嘗試打開(kāi)藍(lán)牙,用戶允許開(kāi)啟藍(lán)牙后,通過(guò)右下角的添加按 鈕能夠搜索節(jié)點(diǎn)信息。當(dāng)用戶走近某一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),App 周期性 檢測(cè)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度(RSSI),可大致計(jì)算出藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)與 用戶之間的距離,系統(tǒng)可以設(shè)定一個(gè)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(diǎn)之間的距離小于或等于 0.2 m 時(shí), App 即對(duì)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)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(shí)用戶還可以在單擊 鏈接打開(kāi)的網(wǎng)頁(yè)中單擊“回到主頁(yè)”按鈕,進(jìn)入航班信息搜索 頁(yè)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)。采用將藍(lán)牙和移動(dòng)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(shí)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(yè)上,可方便的在網(wǎng)頁(yè)后臺(tái)更改,因此不需要頻繁更新手機(jī)軟 件來(lái)更新信息。
4 系統(tǒng)測(cè)試
藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可行性測(cè)試結(jié)果如表 1 所列。
5 應(yīng)用前景





