基于ARM和藍牙的無線信號采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1?引?言?
　　無線測試技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。在連線復(fù)雜并需要反復(fù)拆裝被測設(shè)備和測試設(shè)備之間連線的場合，使用無線可以降低工作的復(fù)雜程度，節(jié)約大量的時間，提高測試環(huán)節(jié)的工作效率，尤其在有時間限制時其優(yōu)越性更加明顯。此外在不適宜連線的場合，如港口、碼頭、江河湖壩、野外勘測、石油勘探中油井深處環(huán)境參數(shù)的測量，使用無線測量具有有線測量無法比擬的優(yōu)越性。

　　對于近距離的無線傳輸，藍牙由于采用快速跳頻技術(shù)，確保了鏈路的穩(wěn)定，同時使干擾可能造成的影響變得很小，適合用于存在大量噪聲干擾的工業(yè)測試環(huán)境中，由于無線傳輸?shù)氖菙?shù)字量，因此在通常情況下沒有傳輸誤差，不會影響到系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，并且可以單芯片實現(xiàn)，體積功耗都能達到很小的水平。

　　本文針對無線信號測試，提出一種基于ARM和藍牙的無線信號采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

2?芯片選擇

　　2.1?藍牙模塊的選擇

　　采集模塊使用的藍牙芯片是已經(jīng)商品化的藍牙模塊，其核心是主流的CSR的BlueCore02-External藍牙芯片，他與外圍器件一起構(gòu)成藍牙模塊，如圖1所示。電壓調(diào)整電路提供藍牙模塊所需的3.3?V和1.8?V電壓，閃存用于存儲藍牙固件和配置參數(shù)。藍牙主機可通過各種接口(SPI，UART，USB等)實現(xiàn)與藍牙模塊的通信。



　　

2.2?微處理器的選擇

　　微處理器主要負(fù)責(zé)對采樣的控制，對信號調(diào)理芯片的進行編程與控制，與藍牙模塊的通信。由于采用了寄居式的藍牙模型，所以微處理器通過HCI(Host?Control?Interface)接口與藍牙模塊通信，包括將采集的數(shù)據(jù)按照藍牙協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式打包發(fā)送給藍牙模塊，解讀從上位機發(fā)送過來的控制命令，控制系統(tǒng)的采集動作以及藍牙模塊的工作方式。

　　基于ARM核心的微處理器具有運算速度快，體積小，功耗低，外圍接口資源豐富等優(yōu)點，使用基于ARM7TDMI-S核心的Philips?LPC2146微控制器。

3?硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)硬件分為采集模塊與接收模塊兩部分：

　　(1)采集模塊：為8通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，8路傳感器信號經(jīng)過放大與調(diào)理后，均變?yōu)?～3?V的標(biāo)準(zhǔn)模擬電壓信號，分別連接到LPC2146的AD1.0～AD1.7管腳。LPC2146片內(nèi)的ADC是一個分辨率為10位，轉(zhuǎn)換速率為400?ks／s的逐次逼近型ADC，支持8路復(fù)用的輸入信號。LPC2146對8路信號進行輪流采樣，數(shù)字化。由于LPC2146內(nèi)部的ADC不提供轉(zhuǎn)換時的電壓基準(zhǔn)，故使用了LT1461A3這一+3?V的精密電壓基準(zhǔn)。

　　(2)接收模塊：接收模塊同樣以CSR?BC02藍牙模塊為核心，與采集模塊進行藍牙ACL(AccessControl?List)數(shù)據(jù)通信。BC02芯片通過MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片與PC機串口進行數(shù)據(jù)收發(fā)。

　　3.1?信號采集模塊

　　CSR?BlueCore02藍牙模塊具有HCIUART與HCI?USB傳輸層。本課題采用了編程較為簡單HCI?UART接口與微控制器LPC2146連接。

　　藍牙模塊與ARM的硬件連接如圖2所示。由于藍牙模塊和ARM都采用+3.3?V電源供電，故其接口間不存在電平差異，不需要電平轉(zhuǎn)換。藍牙模塊UART接口的發(fā)送端UART?TX接LPC2146的UART0接收端RXD0，而藍牙模塊的UART接口的接收端UART?RX接LPC2146的UART0發(fā)送端TXD0。


　　

藍牙模塊的復(fù)位電路有上電復(fù)位，手動復(fù)位和LPC2146控制復(fù)位三種復(fù)位功能。在RST腳上的高電平持續(xù)時間大于5?ms時，藍牙模塊將被復(fù)位。

　　圖2中C1和R3組成上電復(fù)位電路；S1為長開按鈕，當(dāng)S1按下時，實現(xiàn)手動復(fù)位；LPC2146的P0.16腳(BTRST)也可以通過D1二極管復(fù)位藍牙模塊。