基于蓝牙芯片的无线通信模块设计与开发

　　1 引言

　　蓝牙技术是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，它工作在全球通用的2.4GHz ISM 频段，采用跳频扩频技术，可以用于近距离通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备 之间的网络互连，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的数据和语音通信， 实现全方位的数据传输。

　　工业现场环境恶劣，有些地方工作人员甚至难以接近，特别是一些工业环境禁止使用电 缆(如超净或真空封闭的房间)或者很难使用电缆来传送数据(如高速旋转的设备、高空设 备、不适于布线的强腐蚀恶劣环境)，这时采用蓝牙等无线通信技术代替电缆来实现现场设 备与监控网络间的数据传输就能有效解决上述问题。为此本文针对工业现场设备、接入点、 手操器等设计蓝牙无线通信模块，该模块具有体积小、完全嵌入蓝牙协议、性能可靠和组网 灵活等特点。验证了蓝牙技术应用于工业控制系统的可行性。

　　2 蓝牙模块的硬件设计

　　蓝牙模块的硬件结构框图如图 1 所示，包括BlueCore2-External(BC212015)蓝牙芯片、 SST39VF800 FLASH 芯片、FB2520 带通滤波器+平衡不平衡变换器、LTCC 陶瓷天线等。电 源由配套主设备引入，经过电源模块电平转换，为蓝牙主芯片、存储器、带通滤波器和平衡 不平衡转换器等提供所需的+3.3V 和+1.8V 电源。下面将对各个模块分别介绍。

　　2.1 BlueCore2 芯片介绍

　　蓝牙模块采用了 BlueCore2-External(BC212015)芯片，BlueCore2 是英国CSR 公司推 出的一款工作在2.4GHz 的ISM(工业、科学、医学)频段集成基带和射频的单芯片蓝牙芯片。

　　BlueCore2-External 芯片的内部结构如图1 所示。芯片内部主要集成有32Kbyte 片上RAM、 DSP、MCU、射频前端以及各种I/O 口。各种I/O 口包括SPI、UART、USB、PIO、PCM、 I2C 等接口。其中SPI、UART、USB 接口主要用来传输数据;I2C 总线用于链接EEPROM; PIO 接口为可编程接口;PCM 接口用来传输语音;在BlueCore2 中UART 接口的最大传输 数率为1.5Mbps，能够达到蓝牙标准中规定的723.2kbps 的数据传输数率。

　　2.2 储存电路

　　由于蓝牙芯片并不自带协议栈，需要外拓一块Flash 用来储存协议栈和应用软件。本设 计中选用了Silicon 存储科技公司(SST) 的SST39VF 系列中的一款， 闪存型号为 SST39VF800。SST39VF800 是SST 多用途高精度CMOS 闪存技术的成功典范，它采用了分 立门电路的元件设计方式和氧化通道喷射技术，使得其存储可靠性大大提高，工艺和性能都 远优于其它竞争对手。此外SST 还专门为便携式设备进行了SST39VF800 的性能优化，使 得它在运行中的能耗更小，程序执行速度更快，更加适合便携式设备使用。根据蓝牙协议栈 的大小采用8Mbit 的SST39VF800，读取时间为70ns，工作电压为2.7~3.6V，为了适应工业 现场苛刻的要求选用了支持-20℃~+85℃工业级温度范围的型号。