蓝牙技术应用于工业控制系统中

　　1 引言

　　蓝牙技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术,目前多应用于替代有 线电缆连接以及无线组网。对工业现场中一些环境比较恶劣、布线不方便或者是禁用电缆的工业现场采用蓝牙无线通信技术来实现数据的通信,具有性能稳定、信息 传输可靠、移动性强、组网灵活等优势。为此，作者以c8051f120为核心，结合bcm04蓝牙模块开发了基于蓝牙通信的通信模块，并组建了基于蓝牙通信的流量测控试验系统。测试表明，该系统达到了设计要求，验证了蓝牙技术应用于工业控制系统的可行性。

　　2 蓝牙通信模块的设计

　　2.1 硬件设计

　　本系统主要由微处理器、 存储器、蓝牙通信模块、通信接口等几部分组成，系统硬件框图如图1所示:

　　图1 蓝牙通信模块电路原理图

　　(1) 微处理器c8051f120

　　通信模块中微处理器用的是cygnal公司的 c8051f120，它作为一种与8051兼容的高速soc单片机扩充了许多数字和模拟外围电路，具有8k的ram以及128k的flash。给我们提供了足够的存储空间来存储程序和处理数据，减少了外围存储器的扩展。

　　cpu部分的设计包括系统的硬件启动与复位、总线信号的分配与定义等。系统的复 位由一个10k的电阻与10uf的电容来实现，每次上电系统自动复位。cpu丰富的i/o口资源给了设计者多种选择，大量的数字资源通过i/o 端口p0~p7实现。其中p0、p1、p2和p3中的每个引脚既可定义为通用的端口i/o(gpio)引脚，又可以分配给一个数字外设或功能(例 如:uart0 或/int1)，由设计者控制数字功能的引脚分配。这种资源分配的灵活性是通过使用优先权交叉开关译码器实现的。为了以后通信模块功能的扩展，作者用 p5~p7 引出数据总线和地址总线，本文中地址总线选择p5、p6口，数据总线选择p7口。

　　设计中使用cpu的串口0来和现场设备通信，即 cpu的rxo、txo、vcc(3.3v)、gnd经隔离器件隔离后分别接现场设备的txo、rx0、vcc、gnd。本文采用了光电隔离的方式有两方 面好处:一方面对信号进行了有效的隔离，另一方面利用光电隔离器两端采用了不同电压供电的特点，达到了信号电平转换的目的。隔离器选用pc367。

　　cpu 的工作频率为22.1184mhz，由一个外部晶振为它提供时钟。如果需要更高的工作频率，可通过cpu内部锁相环(pll)倍增内部振荡器或外部时钟源 的频率。

　　(2) 蓝牙模块

　　蓝牙模块选用以bluecore02为内核的蓝牙芯片，型号:bcm-04，此蓝牙芯片体积小，功耗低，提供了多种通信接口，如usb口、uart口、ic口以及语音接口。本文中采用了蓝牙的uart口实现数据通信，蓝牙模块的串口与cpu的串口1连接。