蓝牙核心协议栈的软件实现及其在家庭自动化中的应用

摘要

论文研究了蓝牙核心协议栈中的逻辑链路控制与适配协议层(L2CAP).L2CAP层提出了为高层协议提供面向连接和无连接的数据服务,完成了协议复用、数据的分段和重组以及组抽象功能.该论文主要对实现L2CAP层所用到的协议复用中的PSM(protocol service multiplexer)、组抽象中的CID(channel identifiers)和数据的分段和重组进行了详细的分析,在此基础上给出该次实现蓝牙核心协议的设计中所采用的宏定义,针对L2CAP层设计的数据结构、与上下层协议的接口函数,以及实现该协议层各功能的流程图和整体通信流程图.论文研究了蓝牙核心协议栈中的服务发现协议层(SDP).SDP层提出了如何发现其它蓝牙设备信息、服务信息和服务特征的功能.该论文对实现SDP层所采用的解析服务器和数据元素进行了详细的分析.在此基础上给出了针对SDP层设计的数据结构、与上下层协议的接口函数,以及SDP的应用模型、建链流程和通信流程图.论文还研究了蓝牙协议栈中的RFCOMM层.蓝牙协议栈中的RFCOMM层是在欧洲电信标准协议ETSI TS 07.10规范的基础上进行修改而来.目前公开的蓝牙协议文档中介绍RFCOMM层协议时,仅给出它与ETSI TS 07.10规范的不同之处,以及蓝牙协议在这一层应具有的功能,并没有讨论如何实现这一层协议.该论文结合L2CAP和SDP层,以及蓝牙协议的特殊要求,对实现RFCOMM层用到的ETSI TS 07.10帧进行了详细的分析,在此基础上,给出了针对RFCOMM层所设计的数据结构和上下层协议的接口函数,以及实现RFCOMM协议的状态流程图、通信流程图和一种具体的软件实现方案.最后,基于对蓝牙协议栈中的L2CAP、SDP、RFCOMM层的研究与实现,设计了一种基于蓝牙技术的无线家庭控制网络.在基于蓝牙技术的无线家庭控制网络系统的实现中,该论文主要介绍了该系统中的家庭蓝牙网关、家庭智能蓝牙控制器和家庭蓝牙终端控制的硬件构成及软件实现.在人机交互方面,通过环形队列的使用实现了输出菜单的自动滚屏和指示当前输入位置闪变光标的自动翻转,此外对该次设计还采用数字键作为快捷键,直接按下设备对应的数字键便可对相应的设备进行控制.这一系列的人机交互措施的采用,对简单硬件环境下友好人机交互的实现有着很好的借鉴意义.基于蓝牙技术的无线家庭控制网络实现了由一个家庭智能蓝牙控制器控制多个家庭蓝牙设备和红外设备,同时通过蓝牙网关和小区监控中心连接,可以由小区监控中心对家庭中的蓝牙设备和红外设备进行远程实时监控.

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2蓝牙技术简介

1.2.1蓝牙系统的组成

1.2.2蓝牙采用的主要技术

1.2.3蓝牙技术的优势

1.2.4蓝牙与其它短距离无线通信技术的比较

1.2.5蓝牙技术的发展现状与应用前景

1.3本论文的主要工作和内容安排

第二章逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)的软件实现

2.1 L2CAP协议的分析

2.2 L2CAP层的数据结构设计

2.2.1协议实现采中的宏定义

2.2.2 L2CAP层采用的数据结构

2.3 L2CAP对高层协议的复用

2.4 L2CAP层主要接口函数

2.4.1 L2CAP与上下层协议间的操作

2.4.2 L2CAP与上层的接口

2.4.3 L2CAP与下层的接口

2.5 L2CAP层数据的分段和重组

2.6 L2CAP层的实现流程

2.7 L2CAP层的通信过程

2.8小结

第三章服务发现协议(SDP)的软件实现

3.1 SDP协议的分析

3.2 SDP的应用模型

3.3 SDP的数据结构

3.3.1 SDP数据元素的表示

3.3.2 SDP连接信息数据结构

3.3.3解析服务器使用的数据结构

3.4 SDP接口函数

3.4.1 SDP与上层的接口函数

3.4.2 SDP与下层的接口函数

3.5 SDP 工作流程

3.5.1 SDP建立链接的流程

3.5.2解析服务器工作流程

3.6 小结

第四章RFCOMM协议层的软件实现

4.1 RFCOMM协议帧的分析

4.1.1帧类型和帧结构

4.1.2帧的使用与数据流控制

4.2 RFCOMM协议的数据结构

4.3 RFCOMM的接口函数

4.3.1 RFCOMM层和L2CAP层的接口函数

4.3.2 RFCOMM与应用层的接口函数

4.4 RFCOMM层的状态流程图

4.5 RFCOMM的通讯流程

4.6 RFCOMM的实现过程

4.7小结：

第五章基于蓝牙技术的无线家庭控制系统的实现

5.1引言

5.2蓝牙无线家庭控制网

5.3系统的工作原理

5.4系统的功能

5.5系统的操作

5.5.1系统设置

5.5.2日期星期设置

5.5.3输出设备的监控

5.5.4输入设备的监控

5.5.5输入输出设备的设置

5.5.6系统记录

5.6基于蓝牙技术的家庭控制系统的软硬件结构

5.6.1基于蓝牙的家庭控制系统的硬件结构

5.6.2基于蓝牙的家庭控制系统的软件结构

5.7小结

第六章总结和展望

6.1本论文工作总结

6.2展望

参考文献

致谢