基于手機(jī)與機(jī)器人之間藍(lán)牙通信的論述

【摘 要】藍(lán)牙技術(shù)是一種適用于近距離的無線通信?技術(shù)，具有安全性高和受干擾性小的特點,。文章擬通過分析藍(lán)牙通信協(xié)議和Android智能手機(jī)系統(tǒng),，來論述利用手機(jī)作為上位機(jī)控制機(jī)器人移動的可能性。

　　藍(lán)牙技術(shù)是一種適用于近距離的無線通信技術(shù),，具有安全性高和受干擾性小的特點,。文章擬通過分析藍(lán)牙通信協(xié)議和Android智能手機(jī)系統(tǒng)，來論述利用手機(jī)作為上位機(jī)控制機(jī)器人移動的可能性,。

　　引言

　　雙足機(jī)器人具有出色的移動性能,，因而對其行走控制的研究成為當(dāng)今仿生機(jī)器人領(lǐng)域中最前沿的問題。采用有線控制方式對機(jī)器人的移動性能產(chǎn)生較大約束,，而傳統(tǒng)的無線調(diào)試方案,，沒有可視化界面，互動性差,，功能單一;手機(jī)作為無線控制終端體積小,，便于攜帶。智能手機(jī)可通過藍(lán)牙或Wifi與機(jī)器人建立通訊,。但藍(lán)牙技術(shù)具有更好的抗干擾能力,，系統(tǒng)穩(wěn)定性也更強(qiáng)，適合短距離通信,。

　　1 藍(lán)牙模塊

　　藍(lán)牙具有一般無線通信設(shè)備的特點,，同時還具有功耗小、傳輸穩(wěn)定,、安全可靠的優(yōu)點,，并且由于其自身體積小，可以集成在大部分MCU上,，使用方便,。藍(lán)牙采用跳頻擴(kuò)譜,、時分多址、碼分多址等先進(jìn)計算機(jī)技術(shù),，可以在一定區(qū)域內(nèi)建立多個通信與信息系統(tǒng)間的傳輸通道,。采用2.4GHz的ISM頻段，無需申請許可證,。傳輸距離一般是10cm～10m,，最大可實現(xiàn)100米的通信距離。藍(lán)牙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊如圖1所示,。

　　射頻模塊主要起到濾波和功率放大的功能,，它可以將接收到的2.4GHz的高頻信號變?yōu)橹蓄l信號，然后發(fā)送給基帶控制器模塊,，同時將從基帶控制器接收到的低中頻信號變?yōu)?/span>2.4GHz的高頻信號,，然后再進(jìn)行發(fā)射?；鶐Э刂破飨喈?dāng)于藍(lán)牙模塊的大腦,，通過它的快速處理可以使用戶在使用時不用考慮低層硬件對數(shù)據(jù)的處理和傳輸過程。藍(lán)牙模塊自帶IO口,，方便程序和數(shù)據(jù)的讀寫,。

　　與簡單的靜態(tài)選擇頻率相比，F(xiàn)HSS可以減少射頻干擾,。良好的穩(wěn)定性與抗干擾性能對于環(huán)境十分惡劣的工作現(xiàn)場十分必要,。總之,，整個藍(lán)牙協(xié)議結(jié)構(gòu)簡單,，使用重傳機(jī)制來保證鏈路的可靠性，在基帶,、鏈路管理和應(yīng)用層中還可實行分級的多種安全機(jī)制,，并且通過跳頻技術(shù)可以消除網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中來自其它無線設(shè)備的干擾。

　　2 Android智能手機(jī)系統(tǒng)

　　安卓是一個以Linux作為基礎(chǔ)的開源性的操作系統(tǒng),。最初通常應(yīng)用在智能手機(jī)上,，但是安卓因為其具有優(yōu)秀的擴(kuò)展性和大量的硬件作為支撐。安卓系統(tǒng)已經(jīng)延伸到平板電腦,、智能家具和可穿戴設(shè)備等其他方面,。在智能手機(jī)領(lǐng)域，Android系統(tǒng)已經(jīng)超越蘋果的IOS系統(tǒng)和塞班等操作系統(tǒng),，成為世界上使用最廣泛的操作系統(tǒng),。它的迅速普及主要歸因于以下幾點：

　　(1)良好的繼承性和擴(kuò)展性;

　　(2)開發(fā)軟件上帶有虛擬機(jī),，可脫離手機(jī)進(jìn)行測試;

　　(3)豐富的開發(fā)環(huán)境,，包含模擬器和基于Eclipse的一系列插件,。

　　安卓的系統(tǒng)架構(gòu)就是其操作系統(tǒng)的一個整體結(jié)構(gòu)，是程序員開發(fā)應(yīng)用拓展軟件的基本,。Android的系統(tǒng)架構(gòu)包括應(yīng)用程序,、系統(tǒng)庫、應(yīng)用程序框架,、安卓運行時和Linux內(nèi)核五部分構(gòu)成,。其中應(yīng)用程序框架是開發(fā)Android應(yīng)用的基礎(chǔ)。軟件研發(fā)員可以通過它方便的編寫出一個簡易的軟件,，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行進(jìn)一步的完善和補充,。系統(tǒng)庫是介于Linux內(nèi)核和應(yīng)用程序框架之間的溝通橋梁。為Android平臺提供豐富的功能和全面的服務(wù),。其結(jié)構(gòu)如圖2所示,。

　　Linux內(nèi)核是Android平臺開放性的基礎(chǔ)，自帶有數(shù)量龐大基本函數(shù)庫,，軟件開發(fā)者在編寫程序時可直接調(diào)用,。例如藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過Socket通道實現(xiàn)，開發(fā)程序時主要用到以下藍(lán)牙應(yīng)用程序接口：BluetoothAdapter(藍(lán)牙適配器),、BluetoothDevice(藍(lán)牙遠(yuǎn)端設(shè)備),、BluetoothSocket(藍(lán)牙套接字)、BluetoothServerSocket(藍(lán)牙服務(wù)套接字)等,。

　　3 結(jié)束語

　　文章介紹了利用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)手機(jī)對機(jī)器人控制的原理,。無線控制的實現(xiàn)有助于解決傳統(tǒng)遙控技術(shù)的部分缺點。利用智能設(shè)備的藍(lán)牙功能具有移動性強(qiáng),、便攜式好,、成本低、不依賴網(wǎng)絡(luò)等特點,，移動控制設(shè)備的終端也不僅限于智能手機(jī),，所有android智能設(shè)備都可以實現(xiàn)。

　　作者：蘆文彬　寧祎　郭愛芹 來源：科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年21期