基于Intel XScale架构的嵌入式系统蓝牙设备驱动的研究与实现

论文摘要

嵌入式系统越来越多的应用到我们的实际生活中，极大的影响着我们生活。开发低成本、高性能、高可靠性的嵌入式系统成为研究的热点。每个嵌入式系统因为其应用的独特性，都需要与外部系统如其它嵌入式系统或上位系统进行数据的交换，而当今主流的数据交换的方式都是有线的，发展的趋势会朝着无线的连接进行。所以研究无线的蓝牙通信是非常有必要的。本文首先分析了蓝牙协议栈，包括蓝牙的多个协议的使用，决定以蓝牙HCI层为突破点对蓝牙模块进行控制。其次着重分析蓝牙HCI层的一些特点及使用的注意事项。然后分析了基于XScale核的PXA255处理器，主要分析了PXA255处理器的蓝牙串口和DMA控制器的功能，再分析了CSR公司的蓝牙芯片及其配套的蓝牙固件。接下来决定以高性能的XScale核的处理器为基础，将蓝牙模块做为该处理器的一个外设，这样组成硬件开发平台，它们之间用串口进行连接。再在硬件平台的基础上，开发基于XScale核的软件，使该软件可以完成以下几个方面的操作：(1)进行附近蓝牙设备的查找；(2)与查找到的蓝牙设备进行连接；(3)两个设备间进行蓝牙数据传输；(4)断开连接设备间的连接。在编写软件完后，进行了优化设计，将驱动软件分为了上层驱动和下层驱动，便于查看和修改。论文分别论述了上面4个操作的实现过程，将蓝牙HCI层的一些特点穿插其中，并给出了一些重要的程序。最后文章介绍了其它一些蓝牙HCI层的操作，对继续开发蓝牙模块奠定了基础。驱动已经通过初步验证，能够实现两个蓝牙设备间数据的通信，这表明驱动的编写是成功的。对于多个蓝牙设备间组成蓝牙网络进行通信的过程，还需要进一步研究蓝牙网络再验证。文章最后分析了本文实现方案中的一些不足，并针对蓝牙驱动的改进提出了一些想法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.1 ARM架构
• 1.1.2 ARM架构版本
• 1.1.3 XScale处理器
• 1.2 嵌入式系统的应用
• 1.2.1 消费类嵌入式系统
• 1.2.2 工业中嵌入式系统
• 1.2.3 军事中嵌入式系统
• 1.3 嵌入式系统与短距离无线通讯
• 1.3.1 矩距离无线通讯技术
• 1.3.2 蓝牙通讯
• 1.4 课题主要的研究工作
• 1.5 论文的主要结构
• 第二章 蓝牙协议与应用
• 2.1 蓝牙技术
• 2.2 蓝牙核心协议
• 2.2.1 蓝牙协议体系结构
• 2.2.2 蓝牙射频协议
• 2.2.2.1 射频物理特性
• 2.2.2.2 信道与跳频
• 2.2.3 蓝牙基带协议
• 2.2.3.1 数据传输模型
• 2.2.3.2 基带架构
• 2.2.3.3 链路管理协议
• 2.2.4 蓝牙主机控制器协议
• 2.2.4.1 主机控制器包
• 2.2.4.2 参数设置
• 2.2.4.3 主机控制器与LMP的相互操作
• 2.2.5 其它协议
• 2.2.5.1 逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）
• 2.2.5.2 串口仿真协议（RFCOMM）
• 2.2.5.3 对象交换协议（OBEX）
• 第三章 蓝牙设备驱动的硬件实现
• 3.1 蓝牙设备驱动的硬件组成
• 3.1.1 PXA255处理器
• 3.1.2 PXA255处理器UART的特点及使用
• 3.1.3 CSR蓝牙芯片特性及蓝牙协议
• 3.2 连接方案
• 3.3 开发平台与调试环境
• 第四章 蓝牙设备驱动的软件实现
• 4.1 驱动的分析
• 4.1.1 硬件平台的蓝牙协议分析
• 4.1.2 硬件平台主机上层文件功能
• 4.1.3 硬件平台主机底层文件功能
• 4.2 驱动的底层实现方案
• 4.2.1 少量数据传输的实现
• 4.2.2 大量数据传输的实现
• 4.3 驱动的上层实现方案
• 4.3.1 主设备查找设备过程
• 4.3.2 从设备建立连接过程
• 4.3.3 从设备扫描过程
• 4.3.4 传输数据过程
• 4.3.5 取消连接过程
• 4.3.6 其它过程
• 第五章 实际操作过程与总结
• 5.1 实际的设备连接
• 5.2 操作设备与过程
• 5.3 实验结果与总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录A