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蓝牙个人区域网PAN有两种应用模型:一种被称为组网络GN(Group Ad-hoc Networking);另一种被称为网络访问点NAP(Networking Access Point)。这两种实现模式分别有不同的网络结构和协议模型[3]。组网被设计用来允许一个或多个蓝牙设备组成一个局域网络,而网络访问点提供蓝牙设备进入Intemet网络的能力。无论是NAP还是GN都必须提供与TCP/IP和其它网络协议的无缝实现。图1是GN在协议栈部分图示[4]。
根据可穿戴计算机将组成的个域网的特点,采用组网络模型显然是比较合适的。
2.3 WearComp蓝牙个域网系统实现
2.3.1系统结构
下面以从事抢险救灾技术勘察工作人员的可穿戴计算机为例,具体介绍蓝牙技术的应用。根据工作人员的实际需求,该套可穿戴计算机应具有头戴显示器、耳机、耳麦、微型摄像机、手写输入板、腕式键盘和无线通信模块等外设。
根据蓝牙个人区域网PAN的组网络GN模式,笔者设计的可穿戴计算机系统结构组成如图2所示。其中各个终端设备和主机均内置了蓝牙模块。
2.3.2可穿戴计算机终端设备和蓝牙技术集成的实现
蓝牙协议支持点对点和点对多点的链接。每个蓝牙的微微网(piconet)中有Master和Slave两种权限,除了Slave和Master以外,各个Slave节点之间也可以通信。在这里只以单个的piconet为主干构建WearComp无线网络。Master节点为WearComp网络主控节点,实现信息的汇集处理功能;Slave节点为无线设备。考虑到各个无线设备之间是互相独立的,信息融合只在Master节点完成,所以仅实现Master点对多Slave点的通信,形成一个星型的拓扑结构。每个piconet有3位地址码,即piconet的容量最多为8个节点,各个Slave节点负责对原始数据的预处理(包括滤波、补偿、数字化等)和处理后数据的发送,上层是基于普通PC机或其他类型上位机(如嵌入式计算机)的Master节点,所有无线设备的信息在这
里进行更高一级处理。
在通用异步收发(UART)模式下,蓝牙模块依照标准接口使用,主控接口HCI已定义好,可以在RS232接口上实现。终端设备模块携带与蓝牙模块兼容的接口,如RS232。通过这个标准接口,终端设备接口模块可以与蓝牙模块连接在一起,实现对蓝牙模块的控制。这样不同厂家生产的蓝牙模块就可以与同一种终端设备衔接。
软件部分:整个系统的应用软件可分为三部分:
(1)运行在上位机上的应用程序,包括面向用户的图形用户界面、面向终端设备接口模块层的操作(主要是对终端设备的控制和通信),以及同蓝牙模块上的HCI固件(firmware)的通信程序。这部分可用面向对象的编程语言实现,把每个终端设备节点作为一个节点类的
实例对象,应用程序通过与实例对应的句柄访问控制各个终端设备节点。
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