引言

作為一種短距離無線通信協(xié)議，藍(lán)牙技術(shù)以其低成本、低功耗、高速率、方便靈活等特點(diǎn)在眾多無線解決方案中脫穎而出。藍(lán)牙10m的工作距離可以很好的滿足大多數(shù)數(shù)字設(shè)備的應(yīng)用場合，如辦公室或家庭。打印機(jī)是常用的一個(gè)設(shè)備，擺脫打印機(jī)連線所帶來的不便，實(shí)現(xiàn)無線打印，可以減少桌面上令人不快的電纜，并且可以將打印機(jī)遠(yuǎn)離主機(jī)任意搬動(dòng)，擺放在房間中適合的位置。本文介紹一種用藍(lán)牙技術(shù)來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與打印機(jī)的無線連接，實(shí)現(xiàn)遙控打印的方法。

藍(lán)牙打印機(jī)的設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)的總體思路如圖1所示：

圖1 藍(lán)牙打印機(jī)設(shè)計(jì)的總體思路

在主機(jī)端用一單片機(jī)來仿真打印機(jī)進(jìn)行工作，截取從主機(jī)并口傳出的數(shù)據(jù)及控制信號，并通過藍(lán)牙無線連接傳送到打印機(jī)端。在打印機(jī)側(cè)的單片機(jī)則根據(jù)所收到的藍(lán)牙數(shù)據(jù)來仿真主機(jī)對打印機(jī)進(jìn)行控制操作，從而實(shí)現(xiàn)打印機(jī)與主機(jī)的藍(lán)牙無線連接。主機(jī)端的藍(lán)牙作為主設(shè)備進(jìn)行查詢和發(fā)起連接，打印機(jī)端的藍(lán)牙則作為從設(shè)備等待連接的建立。單片機(jī)采用89C2051，藍(lán)牙芯片采用愛立信公司生產(chǎn)的支持點(diǎn)對點(diǎn)連接的ROK101-008。該模塊內(nèi)包括了無線部分、基帶控制器、閃存、電源控制模塊和內(nèi)部時(shí)鐘這五個(gè)主要部分，提供UART、PCM、I2C標(biāo)準(zhǔn)接口并內(nèi)置晶振，其硬件框圖如圖2所示：

圖2 Ericsson ROK 101 008 硬件框圖

該方案適用于具有Centronic并行接口的通用打印機(jī)。用戶無須更改打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，只需將含有單片機(jī)和藍(lán)牙的兩塊板子分別連接到主機(jī)端和打印機(jī)上，就可以進(jìn)行無線打印了。整個(gè)過程對于原打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序是透明的，這樣就為打印機(jī)用戶提供了很大的方便。

單片機(jī)對藍(lán)牙模塊的控制

圖3 藍(lán)牙HCI傳輸層示意圖

藍(lán)牙規(guī)范定義了主機(jī)控制接口（HCI），它為基帶控制器、硬件控制器、硬件狀態(tài)和控制寄存器等提供了標(biāo)準(zhǔn)的命令接口。主機(jī)通過HCI傳輸層將控制命令和數(shù)據(jù)發(fā)送給藍(lán)牙模塊，而藍(lán)牙模塊又通過HCI傳輸層將其狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)發(fā)還給主機(jī)。HCI傳輸層的主要目的是實(shí)現(xiàn)透明性。傳輸層不需要對主控制器驅(qū)動(dòng)程序傳送給主控制器的數(shù)據(jù)可見，這就使接口（HCI）或主控制器能在不影響傳輸層的基礎(chǔ)上升級。

如圖3所示，在HCI傳輸層中至少傳送4種不同類型的包——HCI命令、HCI事件、ACL數(shù)據(jù)和SCL數(shù)據(jù)。每個(gè)HCI包都以HCI指示頭開始，不同的指示頭代表著不同類型的HCI包： 0x01HCI指令分組 0x02HCIACL數(shù)據(jù)分組 0x03HCISCO數(shù)據(jù)分組 0x04HCI事件分組

傳輸層主要有下列3種：HCIUSB;HCIPCM;HCIUART。我們用單片機(jī)通過HCI-UART傳輸子層對藍(lán)牙模塊進(jìn)行控制。連接的原理圖如圖4所示：

圖4 單片機(jī)與藍(lán)牙連接原理圖

一般來說，將單片機(jī)與藍(lán)牙芯片在短距離內(nèi)直接相連，便已可保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，也無須接CTS和RTS信號進(jìn)行流量控制。單片機(jī)與藍(lán)牙間的UART通信采用8位數(shù)據(jù)位，1位終止位，無奇偶校驗(yàn)，使用無類型小Endian格式，即最低位最先發(fā)送。UART通信格式及波特率均可通過單片機(jī)向藍(lán)牙發(fā)送HCI指令來進(jìn)行調(diào)整。ROK-101-008芯片最高可支持460.8Kbps的UART速率。發(fā)送給藍(lán)牙模塊的第一條HCI指令應(yīng)該是軟件復(fù)位（SoftReset）命令，當(dāng)藍(lán)牙執(zhí)行完一條指令后，將返回一個(gè)帶有狀態(tài)參數(shù)信息的命令完成事件（Command_Complete_Event），以告知主機(jī)（單片機(jī)）命令執(zhí)行的情況。

當(dāng)完成軟件復(fù)位后，要使得藍(lán)牙模塊做為從設(shè)備等待來自其他藍(lán)牙設(shè)備的查詢和連接發(fā)起，我們還需設(shè)置一些計(jì)時(shí)器的值，進(jìn)行一系列的參數(shù)設(shè)定。即使是作為主設(shè)備的主機(jī)端藍(lán)牙，在進(jìn)行查詢和建立連接之前也需要做上述的參數(shù)設(shè)定工作。這些需要設(shè)置的參數(shù)主要有下列幾個(gè)： *SetEventFilter（設(shè)置事件過濾器） *WriteScanEnable（設(shè)置掃描參數(shù)，如是否可以進(jìn)行查詢和尋呼） *WriteAuthenticationEnable（設(shè)置是否需要進(jìn)行驗(yàn)證） *WritePageTimeout（設(shè)置尋呼超時(shí)，一般該值可以設(shè)為7s）

打印機(jī)端的藍(lán)牙模塊在設(shè)置完上述各參數(shù)后便已經(jīng)做好了從設(shè)備的準(zhǔn)備，等待連接的建立。而在主機(jī)端的藍(lán)牙模塊還需進(jìn)行查詢（Inquiry）過程以取得遠(yuǎn)端設(shè)備的藍(lán)牙地址，并根據(jù)查詢得到的藍(lán)牙地址來發(fā)起連接。一旦藍(lán)牙連接被建立之后，便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無線打印。

單片機(jī)與主機(jī)以及打印機(jī)的連接

單片機(jī)和主機(jī)以及打印機(jī)的接口電路十分簡單，以與打印機(jī)連接為例，電路如圖5所示：

圖5 單片機(jī)與打印機(jī)連接原理圖

將89C2051的P1口直接與打印機(jī)的數(shù)據(jù)口相連，用P3.7來采樣打印機(jī)的BUSY信號。由于主機(jī)與打印機(jī)的連線一般較長，打印機(jī)一側(cè)一般均有匹配電阻，因此作為STROBE信號輸出的P3.3不能與打印機(jī)直接相連，這里我們用一與非門來增加驅(qū)動(dòng)能力以實(shí)現(xiàn)控制。當(dāng)單片機(jī)接收到主機(jī)通過藍(lán)牙發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后，在打印機(jī)側(cè)模擬主機(jī)對打印機(jī)進(jìn)行控制操作。首先將要發(fā)送給打印機(jī)的數(shù)據(jù)從P1口輸出，隨后從P3.3經(jīng)過門電路反向產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作為選通信號發(fā)送給打印機(jī)，偵聽P3.7上的BUSY信號，當(dāng)該信號電平為低時(shí)，則表示本次數(shù)據(jù)已被打印機(jī)接收，可以發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。

結(jié)語

以上方案并不涉及打印機(jī)的具體型號，也無須改變用戶打印機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，因而適用于大多數(shù)的通用打印機(jī)。這種用單片機(jī)通過UART傳輸層對藍(lán)牙模塊進(jìn)行控制的方法，不僅僅適用于藍(lán)牙打印機(jī)的研制，還適應(yīng)于各類嵌入式的藍(lán)牙系統(tǒng)。

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