张雪

【摘要】 蓝牙设备为手机及电脑等设备带来了较大的便利，而基于蓝牙4.0设备的通信方案设计与实现具有重要的意义。本文主要采用CC2450F128芯片解决蓝牙系统的通信方案问题，设计其可行性方案，且采用测试的方式确定系统的稳定性。

【关键词】 蓝牙4.0 设备通信 方案设计

前言：随着科技的不断进步，蓝牙技术已经逐渐应用于诸多电子产品，但是在蓝牙4.0的设备通信方案设计与实现中，依然存在较多的缺陷，无法进行大规模应用[1]。因此，探究蓝牙4.0的设备通信方案具有重要的意义。TI公司的CC2450F128芯片适合作为蓝牙通信芯片，支持UART及USB接口，适用于蓝牙4.0设备通信方案[2]，因此，探究其方案设计与实现具有重要的意义。

一、总方案设计规划

蓝牙4.0的设备通信方案设计与实现可以为蓝牙耳机及手机应用提供数据传输，该方案支持一对多通信链接，选用TI公司生产的CC2450F128芯片[3]。其总体设计如图1所示。从图中可以看出，系统包括手持设备和蓝牙设备，而蓝牙设备的数据传输则是本文致力于设计与实现的方案。

二、基于蓝牙4.0的设备通信方案设计与实现

1、电路设计。低功耗电路图如图2所示，从设计电路图中可以看出，芯片在设计时需要两个时钟晶振，核心电路图的设计在于天线的设计，需要根据安装情况调整阻抗，该设计方式可以提供多个IO引脚。

2、通信协议设计。在系统的设计与实现中，需要对通信协议进行设计，其核心内容是对通信写的设计和扩展，需要通过按照蓝牙4.0的通信协议进行配置，其主要包括 Service配置以及Characteristic配置。在系统的应用中，每个应用均可以包含多个配置，如在Service配置中，可以添加UUID为00001802-0000-1000-8000-00123456789b；在Characteristic配置中，可以添加UUID为00002a06-0000-1000-8000-00123456789b。

三、系统性能分析

3.1 信号强度与距离性能测试

在蓝牙4.0设备的通信方案设计与实现中，信号强度是保证通信质量的重要手段，因此需要对通信系统的信号强度进行测试，其原始信号数据如图3所示，从图中可以看出，信号强度的变化较为明显，数据较为集中，部分数据存在一定的波动。在同一距离中，对信号强度的均值进行计算，之后通过数据拟合手段进行分析，确定信号强度图，如图4所示，在图中可以看出，信号强度在1m以内呈现出迅速衰退的现象，而随着距离的不断增加，其衰减趋势逐渐降低。另外，在信号强度的传输过程中，蓝牙信号存在一定的波动性，因此需要多次采用的方式来处理数据，保证数据的有效性和稳定性。

3.2 设备的稳定性测试

在蓝牙4.0设备通信方案的设计与实现中，需要保证信号强度的稳定性，因而需要对其进行相关测试，其主要体现为以下几点：第一，需要对设备的发现压力进行测试，在测试中，需要在10m以内的信号采用100个蓝牙设备进行发现压力测试，通过扫描发现，近距离蓝牙设备的发现频率较高，而随着距离的不断增加，设备的发现频率呈现逐渐降低的趋势，并且发现率达到95%，5%的设备由于近距离设备对资源的占用而导致未被发现。第二，对设备进行连接测试，蓝牙系统理论中连接设备的数量不会受到控制，但是在实际应用中，连接设备的稳定性会随着设备的增加而降低，在本次测试中，发现连接5台以内的蓝牙设备时，通信系统相对较为稳定，而超过此数量，设备的稳定性逐渐降低。第三，对设备的误报率进行测试，在本次测试中，当设备超过10m距离时，设备的发现时间较长，并且系统会误认为断开连接，导致10m以上的设备连接误报率较高，最终经过100次测试，确定其误报率达到15%左右。可见，在蓝牙4.0设备通信方案的设计与实现中，该方案可以基本满足通信方案的整体需求，解决了信号强度及距离的基本问题。

结语：在基于蓝牙4.0设备通信方案设计中，本文采用CC2450F128芯片来进行设计，提升蓝牙的功耗，使其可以支持多方通信，并且提升了设备的稳定性，降低了误报率，但是在实际应用中，由于选择芯片以及连接手段等因素的影响，导致方案设计仍然存在偏差，因而需要研究人员深化探讨，以此来提升蓝牙设备运用的有效性。

参 考 文 献

[1]罗志达，余学飞，彭达明.基于蓝牙技术的医疗设备间数据通信接口的设计与实现[J].医疗卫生装备，2010，02：28-31.

[2]涂志刚，冯曰海.基于蓝牙通信的焊接电源数字化控制系统[J].电焊机，2014，07：17-22.

[3]廖鹏飞，陈庆奎.基于蓝牙4.0与3G的无线傳感器网关设计与实现[J].计算机工程，2015，09：13-18.