1 绪论
1.1 蓝牙应用现状
本节对蓝牙4.0无线传输的国内外研究现状进行了总结并进行了对比分析。重点对未来的应用前景进行分析。
蓝牙技术的研究与开发在国外起步早，经验和资源积累较为丰富，从蓝牙的发展历史来看，蓝牙技术由爱立信公司于1994年创立，后来由Nokia、苹果公司和三星所创立的蓝牙兴趣小组旨在全世界范围内建立小范围的无线通信技术。伴随着后来的蓝牙特别兴趣小组的成立，使得蓝牙技术成为未来的一种全新的通信标准成为可能。后来，业内所共同发起的蓝牙技术推广组织，将蓝牙技术的发展推向了时代的浪潮。
2010年4月20日，蓝牙4.0协议发布，这是目前最新的蓝牙版本，为第三代蓝牙的升级版。它包括三个子规范，为大家所熟知的是，就是传统意义上的蓝术、高速度蓝牙，还有蓝牙低功耗技术。在新一代的蓝牙中，蓝牙4.0 BLE在继承了以前的蓝牙技术的固有优点的基础上，同时它还使得传输速度得到大幅度的增加。更为重要的是，它所固有的功耗很低，与第三代蓝牙版本版本相比，尤以低耗能技术为核心。这一次的技术改进中它主要体现在如下方面，包括电池续航时间的加长、功耗低等方面，拥有着成本低，可操作性强，延迟时间短、通信距离长，AES-128加密等诸多特色。
此外，在新一代的蓝牙协议中，蓝牙BLE4.0的有效传输距离得到大幅的提升。相比于之前版本的10米的传输距离，而新一代蓝牙4.0 BLE的有效传输距离可达100米。
目前，针对新一代蓝牙4.0的技术规范，各大厂家和公司纷纷推出自己的硬件平台和软件协议栈，在这一点上，德州仪器 (TI) 的蓝牙技术的发展站在世界的前列，其公司所开发的的CC2540系列产品为蓝牙技术的实现和应用提供了一个真正意义上的解决方案，这将使得蓝牙4.0 BLE不再仅仅停留在规范文档之中，这将作为一项新的技术得到广泛的实践和发展。
国内对蓝牙技术的研发起步较国外要晚，但正所谓东方蓝牙风光无限，这一项短距离无线通信技术，必将在世界的东方这一人口密集，商业繁荣的大陆得到前所未有的巨大发展。这项技术只有在人与人之间以及人与机器之间相互交往的时候才会更大程度的体现出它的价值。更值得一提的是，目前，蓝牙4.0 BLE 规范文档已经推出，但是各大国际公司和厂商所推出的硬件平台和软件开发系统不尽相同，这使得新一代蓝牙技术的开发与研究更加具有开放性，不会在短时间之内出现被少数大公司技术垄断的局面，这
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也有利于我国在这一次的技术浪潮中占据主动的优势，特别是借助于蓝牙技术，使我国的信息产业能够更快更广泛地渗透到国民经济的其他领域中去，从而可以加快实现用信息化带动工业化，带动现代化的进程。
1.2 研究目的和意义
物联网是当今科技和技术发展的重要产物，物联网为我们的生活和工作带来了巨大的改变。蓝牙4.0技术就是物联网发展的重要产物之一，它作为一种低功耗、高可靠性和较远距离的数据传输标准，为各行各业提供了更多发展空间和工作效率。
比如粮食仓库中，粮食的保存和温度有十分密切的关系，适宜的温度能使粮食保存的时间更长而且不会变质。但是传统的测温系统都是通过有线的方式连接传感器，而且传感器的位置一旦被固定后，今后需要更换位置不是很方便。不仅如此，传统的测温系统的功耗都比较大，需要定期的人工维护，这样下来，传统的有线测温系统的成本和效果都不尽人意。而利用本设计提供的CC2540数据采集模块，可以实现在粮食仓库的任意需要测量温度的位置放置CC2540数据采集模块，实时地将采集的温度通过蓝牙4.0协议无线传输给PC端，以便PC端根据采集的温度对温控系统进行适当的操作或做出其他相应的操作,使需要改变温度的位置得到改善。而且由于蓝牙4.0技术的超低功耗的特点，非常适合粮食仓库这种需要长时间实时采集数据的环境。同样地，在图书仓库和中药仓库中，对温度也有类似的要求，所以本设计的应用对于这种需要十分有效的温度调节的环境有广阔的市场前景。
又如在医院的病房中，病人的心率、血压、输液剩余量等信息都是需要被医生或护士在第一时间得知的信息。而传统的传感器模块加有线传输的方式在医院病房这种人员较多，且人员流动频繁的场所来说，显得很不方便也很不实用，消耗也十分大。而本设计所提出的，基于CC2540的蓝牙4.0模块恰好能解决上面所述的问题。医生和护士只需在办公室，就能从PC上实时地看到各个病人的情况，并且能准确地去了解病人的情况，做出相应的医疗方案和应急措施，这对医生和病人来说都是极大的好处。
综上所述，蓝牙4.0技术将把物联网又向前带了一大步，在未来的生产和生活当中，蓝牙4.0必将发挥其不可忽视的作用，为我们带来极大的便利与快乐。
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2 开发环境
2.1 硬件环境
2.1.1 蓝牙芯片CC2540
CC2540集成了2.4GHz射频收发器，是一款完全兼容8051内核的无线射频单片机，它完美的兼容了蓝牙低功耗协议栈，非常适合蓝牙低功耗的开发和应用，它有3个不同的存储器访问总线：
特殊功能寄存器（SFR）； 数据（DATA）；
代码/外部数据（CODE/XDATA）。
CC2540单片机使用单周期访问SFR、DATA和住SRAM。当CC2540处于空闲模式时，任何的中断可以把CC2540恢复到主动模式。某些中断还可以将CC2540从睡眠模式唤醒。位于系统核心存储器交叉开关使用SFR总线将CPU、DMA控制器与物理存储器和所有的外接设备连接起来。
CC2540的Flash容量可以选择，有128KB、256KB，这就是CC2540单片机的在线可编程非易失性存储器，并且映射到代码和外部数据存储器空间。除了保存程序代码和常亮之外，非易失性存储器允许应用程序保存必要的数据，以保证这些数据在设备重启后可用。图2-1是CC2540的内部结构图
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图2-1 CC2540内部结构图
如图2-1所示，CC2540的这些模块大致可以分为三类：CPU和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及无线电相关的模块。
2.1.2 CC2540EM核心板。
CC2540 EM是TI公司官方推出的，蓝牙4.0开发套件之一。CC2540EM核心板主要包括CC2540单片机、全尺寸倒F天线，晶振以及扩展接口，CC2540EM核心板如图2-2所示：
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图2-2 CC2540EM开发板实物图
2.1.3 USBDongle
如图2-3所示，是CC2540 USBDongle的实物图。它是作用是可以配合TI PacketSniffer软件实现BLE的无线抓包，另外可以配合PC端的BTool软件实现PC端的BTool主机。USBDongle通过USB接口与PC连接，安装TI的驱动程序，将USBDongle模拟成串口，然后运行BTool。
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