基于蓝牙技术的网络化传感器及其应用

蓝牙模块上电即让其完成初始化工作，使其能与信号范围内蓝牙建立连接通道。这一过程主要通过单片机MCU对蓝牙模块发送HCI指令完成。HCI指令包括指令分组，数据分组和事件分组，具体的格式为：操作码+参数总长+参数0+参数N。

下面给出主从设备间实现ACL数据连接的HCI指令(字符对应指令的操作码，由前10位和后6位两部分组成，括弧内为该指令的参数)：从设备上电后实现查询使能进行复位Write_scan_enable(0x03)。主设备发送查为0x00000000000,则建立ACL连接的HCI指令为Creat_Connection(0x000000000000,0x18,0,0,0,0)，从设备接收连接请求指令为Accept_connection_request(0x111111111111,0)，假定主设备地址为0x111111111111。这样主从设备之间就建立了ACL数据连接。如Inquiry对应操作码为x0001,0x01。具体的HCI指令参见蓝牙规范。

2.2　NCAP的实现

NCAP的功能为实现蓝牙模块对以太网(Ether2net)的接入，同样选用ROK101008系列蓝牙模块，如此可以实现多个STIM对同一NCAP的连接。采用8位微处理器W77E58和TCP/IP协议栈芯片W3100A一起实现对以太网(Ethernet)的接入的网络化接口。

(1)协议栈芯片W3100A初始化。

W3100A是一TCP/IP协议栈芯片，包含的各协议层有：TCP、IP、UDP、ICMP和以太网协议的数据链路DLC和MAC协议，其工作方式类似于Windows的SoketAPI,为便于实现对传感器的访问，可以将传感器设计为具有Web服务器功能。W3100A支持全双工模式，内部带有双口的SRAM数据缓冲区，其封装是64脚的LQFP,提供了并口和串口两种方式实现与MCU的通信。MCU和W3100A的硬件接口如图4所示。其中，RTL8201芯片为以太网物理层选用设备。

W3100A提供MII接口与RTL8201相连，其中引脚RX_CLK,RXDV,RXD[0∶3]以及COL用于数据的接收，而TX_CLK,TXE,TXD[0∶3]用于数据的发送。

MCU中提供模拟的I2C接口与W3100A通信。

芯片W3100A正常工作必须对其完成相应的初始化。初始化主要是对必要的寄存器进行相应的设置，这些寄存器包括：网关地址寄存器GAR、子网掩码寄存器SMR、硬件地址寄存器SHAR以及IP地址寄存器SIPR等。上述寄存器被设置后通过执行控制寄存器CR的0位Sys_init激活芯片。

(2)WEB服务功能实现。

协议栈芯片W3100A从硬件上实现了TCP/IP协议，因此将该装置集成Web服务功能显然比较容易，即在无线NCAP上应实现相应的HTTP协议，NCAP在网络功能上相当于“网关”。要实现远程浏览器与传感器交互，可以利用传感器NCAP中增加了的E2PROM(FM24C04)来存储相应的网页文件。交互时，HTTP通过统一资源定位器URL(uniformresourcelocator)来确定传感器应该为浏览器提供哪些资源。

网页文件存放在传感器中的FM24C04里。当监测中心的浏览器发出页面请求时，NCAP上的处理器在TCP打包的时候，把来自STIM端的监测值嵌入到相应的网页文件中的特殊标志处，再为该网页文件添加相应的HTTP头，返回给请求的用户，如此用户可以在浏览器上看到实际的监测值。因此要实现Web功能，软件上要在NCAP上完成HTTP协议，硬件上增加了一块E2PROM(FM24C04)。

3　模拟装置在病人监护系统中的应用

将上述网络化传感器(实验装置)用于病人监护中，病人就可以在异地(如家里)通过其身上携带的传感器来采集和检测某一信号，同时该传感器将信号通过Ethernet或Internet传送到监测中心。病人远程监护系统结构示意图如图5所示。

利用模拟装置中的WEB功能，本方案采用B/S(浏览器/服务器)方式实现远程监测中心PC机对传感器的访问。如此可以最大程度地降低监测中心PC机的要求，也免去客户端软件的设计。监测PC只要通过其浏览器(如IE)即可方便实现对传感器的信息进行查询和监测。下面为存储在温度传感器中的一个简单的动态网页程序，其中的“@”用来在网页中插入温度的标志，网页文件存放在传感器中的E2PROM里。当监测中心的浏览器发出页面请求时，NCAP上的处理器在TCP打包的时候，把来自STIM端的监测值嵌入到相应的网页文件中的“@”处，再为该网页文件添加相应的HTTP头，返回给请求的用户，如此用户可以在浏览器上看到实际的监测值。

4　结语

本文提出的基于蓝牙协议的无线网络化传感器设计，信息传输安全可靠，可行性强。其无线的特殊优势，能够满足某些特殊情况的需要，具有广阔的应用前景和良好的市场价值。开发的模拟实验装置如再进一步通过临床验证与完善，即可用于病人远程监护系统实现人体体温的实时检测、监护、记录和储存。如在此基础上增加血压、心率等传感器之后，即可实现对人体的血压、心率等实施监护与记录处理。