嵌入式藍牙文件傳送方案的實現
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利用藍牙技術實現不同類型的文件傳送是藍牙通信的重要應用，而傳統的基于藍牙1.0規范的藍牙通信只支持單點傳輸，隨著藍牙技術的發展，藍牙2.0規范中增加了EDR(Enhance Data Rate)技術，提高了藍牙數據傳輸的吞吐量，為藍牙多點通信提供了條件。本文依據藍牙2.0規范，結合TDD技術，在實現了單點文件傳送的基礎上，成功完成了嵌入式系統對遠程藍牙設備的多點文件傳送方案,并應用個人區域網絡技術實現了嵌入式系統與PC機之間的網絡文件傳送，擴展了藍牙通信在網絡領域的應用。藍牙文件傳送和網絡文件傳送功能為廣告產業及其他信息發布相關產業提供了廣闊的發展空間，具有良好的市場前景。
1 方案設計概述
方案設計以ARM嵌入式系統作為硬件實現平臺，并基于Linux操作系統，完成藍牙文件傳送方案。文件單點傳送方案依據對象交換協議OBEX（Object Exchange），利用藍牙官方協議棧BlueZ以及openobex上層應用函數庫實現對象推送功能，從而完成對遠程設備的文件單點傳送。文件多點傳送方案將在底層應用全雙工時分復用（TDD）技術以及EDR（Enhance Data Rate）技術實現藍牙數據通道共享和寬帶、高吞吐量數據發送，在上層以文件單點傳送方案為基礎，輔以嵌入式技術建立并管理多個文件發送進程，完成文件向多個遠程設備的同時發送，加入了重發機制以保證文件多點傳送的可靠性。此外，基于個人區域網絡技術的網絡文件傳送功能，使用戶可在PC機端以FTP方式訪問并更新嵌入式系統中的文件。
2 方案硬件架構
本方案基于ARM硬件開發平臺，以SAMSUNG S3C2440作為核心處理器,并與64 MB SDRAM和64 MB Flash共同組成核心嵌入式系統,運行ARM-Linux-2.6.12內核操作系統，其中內核配置藍牙子系統，可為USB藍牙適配器提供驅動。藍牙適配器作為系統的核心通信部件接至USB Device接口，并通過適配器完成文件傳送功能。同時本硬件系統易于功能擴展和系統移植，開發人員可通過USB Host接口將操作系統內核以及上層應用程序下載到SDRAM或燒寫至Flash中，并通過RS232串口對應用程序進程調試。硬件整體架構如圖1所示。
3 方案軟件框架
軟件框架主要由藍牙核心協議、會話層協議以及上層應用程序構成，如圖2所示。其中藍牙核心協議包括：RF協議、基帶（Baseband）協議、LMP、L2CAP，主要完成藍牙數據由邏輯鏈路層到實際物理通道的控制和處理。
會話層協議將建立對應功能的模型描述，并定義相關操作方法，為上層應用程序提供接口。其中RFCOMM協議提供對基于L2CAP協議的串口仿真,基于ETSI07.10，可支持在兩個藍牙設備之間同時保持高達60路的通信連接。其次，本方案利用服務發現協議(SDP)獲取周邊藍牙設備服務信息，并自動篩選出帶有對象推送服務的遠程設備作為發送目標，此協議由BlueZ所提供的接口函數實現。而OBEX作為實現文件傳送的核心協議，將為被傳送文件建立對象模型，并面向對象及傳送過程定義對應操作方法，以實現文件傳送。PAN協議用于建立藍牙無線網絡與以太網之間的訪問點，以完成與TCP/IP之間的無縫連接。
上層應用程序將基于應用層協議所提供的接口函數，主要依據對象交換協議(OBEX)實現對象推送（OBEX PUSH）功能，從而完成文件的單點傳送，并在此基礎上，結合Linux多進程技術實現文件多點傳送。此外，利用BlueZ提供的PAN工具實現嵌入式系統與PC機之間的組網，完成網絡文件傳送功能。
4 文件傳送功能實現
4.1 文件單點傳送實現
文件單點傳送是多點傳送的基礎，也是本方案的核心技術，并基于對象交換協議（OBEX）。應用于藍牙系統的對象交換協議其目標是完成兩藍牙設備間的數據對象通信，其典型應用為實現對象推送功能。OBEX本身包括兩部分：數據對象模型和會話協議。對象模型包括將要傳輸的數據對象的各種信息以及數據對象本身。該模型的建立完全基于各種標準的或者用戶自定義的可分析的信息頭（headers），信息頭由信息頭ID和信息頭的值兩部分構成，ID描述了信息頭的內容及格式，信息頭的值由一個字節或多個字節組成，描述了對象屬性的具體含義。OBEX會話層操作由請求-應答成對組成，由客戶端發出請求，服務器做出應答，客戶端必須等待服務器做出應答后才能發起新的請求。
本方案利用openobex應用函數庫實現了系統對某一遠程設備的文件對象推送功能。openobex函數庫實現了OBEX協議的會話層操作及相應對象模型描述。圖3顯示了完成對象推送功能的全過程。
通過圖3所述過程，系統與目標設備可完成一次文件單點傳送。在實現文件多點傳送時，可循環調用此過程，完成文件傳輸。
4.2 文件多點傳送實現
文件多點傳送基于單點傳送，并利用藍牙協議中的TDD技術和EDR技術實現了嵌入式系統向多個藍牙設備節點并發傳送文件的功能。同時利用多進程技術，對多個發送進程進行合理管理，保證文件能高效及時地被發送到遠程設備中。其中采用TDD技術，使多臺設備能夠共享一個物理通道[4]，并將數據進行分組，按時分復用方式發送。而EDR技術增加了藍牙數據的傳輸帶寬和傳輸吞吐量，從而提高了文件多點傳送的帶寬和吞吐量。
多點傳送流程如圖4所示。首先由文件發送父進程，根據查詢到的藍牙設備數目創建與之數目相等的文件發送子進程，每個文件發送子進程將獨立承擔向相應藍牙設備發送文件的任務，使文件向多臺設備同時進行傳送。
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