基于ARM的蓝牙实时数据采集系统的硬件与软件设计
3.3 单片机节点
单片机节点是本系统的底层设备，正常工作时作为总控制器，协调控制其他监测器件或 模块工作，完成数据采集、测量、加工及与数据中心的通信、接受命令和数据传送等任务。 本系统中，单片机节点模块的MPU 采用Winbond W77E58，其串口与蓝牙通信模块的UART 进行通信。
兼容 8051 内核、片载Flash 很大、具有双串口是W77E58 的三个突出特点。前两点意 味着单片机节点软件可以用C51 语言设计，不必因为担心代码太大而采用汇编语言；双串 口意味着可以用一个独立的串口与PC 机联机以调试编写的蓝牙通信软件，调试完成后再将 其移植到与蓝牙模块通信的串口上，无需为软件调试改动任何硬件，大大降低了硬件的复杂 性，提高了软件开发速度。
基于 ARM 的蓝牙实时数据采集系统的软件设计包含三部分。第一部分是Windows CE 嵌入式操作系统平台的搭建；第二部分是基于Windows CE 操作系统，运行于数据中心蓝牙 数据采集应用程序的设计；第三部分是单片机节点的蓝牙通信软件的实现。
4.1 Windows CE 嵌入式操作系统的搭建
Windows CE(简称WinCE)是当今市场上主流嵌入式操作系统中应用最广泛的。它是一 个支持多种硬件平台、核心代码开放、组件可裁剪的32 位实时嵌入式窗口操作系统，具有 可靠性高、实时性好、模块化和小内存占用、支持多种无线与有线连接、支持多种硬件平台、 支持多种无线与有线连接等特点，广泛应用于各种嵌入式智能设备开发。
由于嵌入式智能平台不论是CPU 架构还是外围硬件都是多种多样的，移植WinCE 需要 开发者根据具体平台要求对系统进行修改和定制。移植WinCE 操作系统主要有两部分内容： 一是定制BSP 代码，包括Bootloader、OAL 以及驱动程序；二是运行调试WinCE 操作系统， 主要是运用开发工具编译、下载、运行和调试操作系统映像。
4.2 基于Windows CE 的蓝牙数据采集程序的设计
由于 DFBM-CS120 蓝牙模块通过串口进行通信，而WinCE 的驱动程序己经以“文件” 的形式封装了串口，开发者无需编写操作串口硬件的代码，所以蓝牙数据采集程序没有必要 设计驱动程序，只考虑设计应用程序即可。 本系统中，基于 WinCE 的蓝牙数据采集程序采用Embedded Visual C++集成开发环境， 基于MFC 库，采用面向对象的设计方法设计。蓝牙数据采集程序的主要任务就是通过串口 发送和接收数据，因此串口编程是设计蓝牙数据采集程序必须实现的部分。WinCE 的驱动 程序己经将串口以“文件”形式进行了封装，因此基于WinCE 的串口编程无需编写直接操 作UART 硬件的代码，只要利用WinCE 提供的文件API 函数就可打开和读写串口。这些 API 函数分别是：CreateFile、ReadFile 和WriteFile。
4.3 单片机节点程序设计
单片机节点负责采集数据并把数据通过蓝牙模块发送给数据中心，程序设计的重点是实 现蓝牙数据通信。单片机程序在Keil μVision2 开发环境下，采用C51 语言编写。单片机节 点程序设计包括如下几个部分：1.配置串口；2.根据串口中断程序设计单片机-蓝牙模块通讯 程序；3.通信帧格式设计。
单片机节点与数据中心建立连接后，串口中断程序接收并识别数据中心的命令，由于数 据和命令是透明传输，单片机节点和数据中心之间必须设计通信协议，规定命令帧和数据帧 的帧头、帧尾、帧长、帧类型、校验等信息，二者才能正常互传数据。通信帧格式设计如下：
5 结束语
本文将蓝牙通信技术和 ARM 嵌入式系统应用于工业数据采集中，开发了一套新颖的无 线数据采集系统。系统包括数据中心、蓝牙通信和单片机节点三部分。数据中心的硬件、软 件功能强大，基于以ARM9 处理器S3C2410 为核心的硬件平台设计，运行 Windows CE 操 作系统，开发了基于 Windows CE 的蓝牙数据采集应用程序。通过数据中心和单片机节点 的蓝牙模块，数据中心能够在距离单片机节点半径约10 米以内的任何位置方便地与智能节 点交换命令和数据，不受传输角度和节点安装位置的限制。
本文作者创新点：在以 ARM9 芯片为核心的嵌入式数据采集系统中，采用蓝牙无线通 信DFBM-CS120 芯片，实现高速实时数据信号采集和无线数据传输。与有线数据传输相比，更加方便灵活，具有较高的可靠性。在软件设计上采用Windows CE 实时多任务系统，实现 了系统初始化、数据采集、无线通信等任务进行调度和管理。试验结果表明，该系统硬件电 路简单、可靠性强，软件设计合理，满足了实时信号采集和无线数据传输的要求。
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