基于CC 2541蓝牙技术的双向防丢器设计

第 ４ 期（总第 １９７ 期）２０１６ 年 ８ 月机 械 工 程 与 自 动 化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ ．４Ａｕｇ ．文章编号 ：１６７２-６４１３（２０１６）０４-０１９４-０２基于 ＣＣ２５４１ 蓝牙技术的双向防丢器设计李有文１，余建华１，胡 琳２（１ ．山西机电职业技术学院 汽车工程系 ，山西 长治 ０４６０１１ ；２ ．长治清华机械厂 ，山西 长治 ０４６０１２）摘要 ：使用低功耗蓝牙芯片 ＣＣ２５４１ 作为主控芯片 ，利用蓝牙 ４.０ＢＬＥ 相关技术 ，配置功能键和电源管理模块 ，设计了包括设备检测 、 数据处理和数据传输功能的手机双向防丢器 。 将 ＣＣ２５４１ 作为核心处理器 ，结合手机开发的 Ａｐｐ 软件 ，当手机设备遗忘放置位置时 ，可以使用防丢器进行查找 ，也可以设置在手机设备有丢失风险的情况下给使用者报警 。 该系统具有体积小 、 结构简单 、 功耗低 、 性能稳定 、 使用方便等特点 。关键词 ：ＣＣ２５４１ ；蓝牙 ；防丢中图分类号 ： ＴＰ２７３ 文献标识码 ：Ｂ收稿日期 ： ２０１６-０３-０７ ； 修订日期 ：２０１６-０６-１１作者简介 ： 李有文 （１９８０-） ， 男 ， 广东雷州人 ， 助教 ， 硕士 ， 研究方向 ： 机械电子工程 。0 引言随着社会的发展 ，手机逐渐替代了传统电话 ，同时手机也成了数据和资料存储的重要工具 。 手机的智能化为我们的生活提供了便利的同时 ，其安全保障工作也越来越突显出来 ，手机防盗 、防丢越来越受到人们的重视 。 针对现有手机普遍不带防盗功能这一现象 ，本文设计了手机双向防丢器［１］。 防丢器利用内置蓝牙模块和手机无线配对 ，当手机离开有效距离后 ，手机防丢器的蓝牙信号减弱或丢失 ，便会启动蜂鸣装置发出警报 ；手机在有效距离内 ，机主找不到手机 ，也可启动寻回功能 ，利用设定的铃声或蜂鸣声提醒机主 ，找回丢失的手机 。1 防丢器系统整体设计方案防丢器根据需求设置了以下 ８ 种功能 ：蓝牙基本功能［２］、设备校验功能 、防丢功能 、按键设定功能 、更改设备名称功能 、读和写设备参数功能 、恢复出厂设置功能 ，如图 １ 所示 。图 １ 防丢器系统功能2 硬件设计根据所需功能 ，将硬件部分分成 ４ 个模块 ：电源模块 、天线信号模块 、按键模块 、信号处理及传输模块 。根据系统要求 ，采用钮扣电池来供电 ，选用 ＴＩ 公司的 ＴＰＳ６２７３０ 作为电源芯片 。 ＴＰＳ６２７３０ 是一款 ３ＭＨｚ 高频同步降压 ＤＣ － ＤＣ 转化器 ，其效率可以达到 ９５％ ，能提供 １００ ｍＡ 的输出电流 ，并支持 １ ．９ Ｖ ～３ ．９ Ｖ 的输入电压 ，只有 ３０ ｎＡ 超低功率旁路模式和２５ μ Ａ 静态电流 ，为整个系统提供了稳定的电源支持［３］。防丢器设备上有两个按键开关作为人机交互的接口 ，一个为复位键 ，另一个为功能键 ；对功能键的操作有单击 、双击 、长按 、连击等 ，不同的操作对应不同的键值 。 天线模块用来收发信号 ，实现防丢器与手机之间的信号传输 。 信号处理及传输模块采用 ＴＩ 公司ＣＣ２５４１ 蓝牙 （Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ）低功耗片载系统 （ＳｏＣ） ，ＣＣ２５４１ 将 ＲＦ 收发器和一个标准的增强型 ８０５１ＭＰＵ组合在一起 ，具有高性能 、低成本 、低功耗等特点和高集成度 、易于开发的优势 。 防丢器系统整体电路如图２ 所示 。3 软件设计系统软件采用分层结构进行设计 。软件的核心是由 ＴＩ 提供的适用于 ＣＣ２５４１ 的蓝牙 ４ ．０ ＢＬＥ 协议栈 。ＨＡＬ（硬件抽象层）提供硬件服务而又不涉及太多硬件细节 ，为其他层（主要是应用层）提供访问 ＧＰＩＯ（通用输入／输出）、ＡＤＣ（模拟数字转换）、ＵＡＲＴ （串行输出）等硬件的接口 。 ＯＳＡＬ （操作系统抽象层）是蓝牙４ ．０ ＢＬＥ 协议栈内嵌的类操作系统 ，ＨＡＬ 和 ＯＳＡＬ都在 ＴＩ 协议栈基础上实现 。３ ．１ 初始化系统初始化的过程主要是完成硬件方面的初始化 ，如时钟 、Ｉ／Ｏ 、外设和非易失性存储器等 ，以及ＯＳＡＬ的初始化 。 初始化流程如图 ３ 所示 ，流程各步骤调用函数为蓝牙 ４ ．０ ＢＬＥ 协议栈提供的函数 。３ ．２ 蓝牙基本功能在本系统中 ，手机作为 Ｍａｓｔｅｒ（主机） ，防丢器设备作为 Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ（外围设备）。防丢器设备端蓝牙的主要功能有广播 、连接 、绑定等 ，这些功能由 ＴＩ 的ＣＣ２５４１ 协议栈来实现 ，对外开放一些 ＡＰＩ 函数 ，供应用层程序调用 。３ ．３ 校验功能校验功能是在防丢器与 Ａｐｐ［４］ 的蓝牙连接建立之后实现的 ，该功能用来确保防丢器设备确为准备连接蓝牙设备 。 校验功能采用双重校验的方式，其流程见图 ４ 。校验由手机 Ａｐｐ 发起 ，首先 ，Ａｐｐ 通过读取只读校验信息 ，由 Ａｐｐ 进行判断 ，若读回的值信息正确 ，再向其写入只写校验信息 ，由防丢器固件来判断写入的