前面我們對已經了解了一下藍牙協(xié)議棧的原理和電路，那么現(xiàn)在我們再來對嵌入藍牙協(xié)議棧SoC結構設計再進行一下補充。根據(jù)上述藍牙協(xié)議棧硬件結構可以看出,如果使用SoC 結構設計藍牙協(xié)議棧,則可以實現(xiàn)嵌入藍牙通信模塊,同時向用戶開放內部CPU目.

在設計嵌入藍牙協(xié)議SoC結構時,需要考慮如下問題.

① 數(shù)據(jù)處理能力與速度.數(shù)據(jù)處理能力主要體現(xiàn)在兩個方面:一個是數(shù)據(jù)緩沖存儲器規(guī)模,另一個是對數(shù)據(jù)處理算法支持程度.數(shù)據(jù)處理速度是一個重要問題.數(shù)據(jù)處理速度不僅與系統(tǒng)時鐘頻率有關,還與CPU 和內部總線結構直接相關.

② 通信操作與系統(tǒng)運行關系.在嵌入了藍牙通信棧SoC 中,通信是系統(tǒng)一個功能,SoC還需要實現(xiàn)系統(tǒng)其它功能.由于CPU 串行結構特點,當系統(tǒng)需要同時啟用通信功能和其它重要功能時(例如實施系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集操作等),就需要使用適當方法進行協(xié)調.實際上這也就是嵌入式藍牙SoC 器件系統(tǒng)實時性問題.

③ 器件功率損耗.功率損耗是SoC設計中一個重要問題.除了采用相應技術實現(xiàn)最低功率損耗問題外,還必須通過系統(tǒng)結構設計降低系統(tǒng)功率損耗.對于對功率損耗有特殊要求系統(tǒng),低功耗設計更是必不可少內容.

由上述三個要求可知,在嵌入式藍牙SoC中,如果數(shù)據(jù)處理量比較大,則需要考慮數(shù)據(jù)處理速度問題.用戶系統(tǒng)CPU屬于串行工作方式,因此,在大數(shù)據(jù)量通信過程中,如何完成系統(tǒng)其它功能,是SoC結構設計一個重要方面.例如,使用藍牙技術傳輸圖像時,其中通信系統(tǒng)必須保持連續(xù)工作狀態(tài),同時,還需要SoC中設計大量Flash存儲器.由于傳輸圖像必須進行壓縮和解壓縮,所以,在保持通信連續(xù)和圖像壓縮/解壓縮這兩種不同操作中,就必須進行充分協(xié)調,采用硬件并行處理技術.這種情況下,CPU就僅僅是一個操作控制器件,用來啟動或終止某個操作.由此可知,應當針對不同類型應用場合設計相應SoC 結構.

對于智能傳感器,其基本功能如下.

① 信號轉換.這一部分電路作用是把相應物理量轉換為電壓信號,然后對其進行放大和濾波處理.處理結果作為數(shù)據(jù)采集電路輸入信號.

② 數(shù)據(jù)采集.數(shù)據(jù)采集電路功能是把信號轉換電路輸出模擬信號轉換為數(shù)字信號(數(shù)據(jù)序列),然后把數(shù)字信號輸出給CPU,以便進行相應處理.

③ 數(shù)據(jù)處理.智能傳感器中數(shù)據(jù)處理功能一般并不統(tǒng)一.一般情況下,需要數(shù)字濾波即可.有些智能傳感器還需要對信號進行其它處理,例如信號幅度判別、信號特征提取、顯示處理等.總之,根據(jù)不同應用領域,數(shù)據(jù)處理要求不盡相同.

④ 數(shù)據(jù)傳輸.在控制系統(tǒng)中,智能傳感器采集并整理好數(shù)據(jù),需要傳輸給系統(tǒng)核心控制器或其它控制單元.由于控制系統(tǒng)特點,數(shù)據(jù)傳輸一般需要經過一段空間距離,因此,需要使用專門電路和方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸.例如,對數(shù)據(jù)進行編碼處理后,利用電流環(huán)或RS232 等方式傳輸.在現(xiàn)有控制系統(tǒng)中,絕大多數(shù)情況下都采用有線傳輸方式實現(xiàn)傳感器與控制系統(tǒng)連接.

對于智能傳感器來說,傳輸數(shù)據(jù)量一般并不是很大(例如壓力、溫度等傳感器),因此,滿足智能傳感器需要嵌入式藍牙SoC器件中,并不需要很大存儲容量;但必須考慮藍牙協(xié)議實現(xiàn)所必需程序存儲空間.藍牙協(xié)議棧處理軟件會占用比較大存儲器,因此,必須對其進行簡化.同時,為了保證控制系統(tǒng)安全可靠,還需要考慮使用用戶協(xié)議替代藍牙技術所定義處理協(xié)議.

由以上分析可以得出結論:

① 智能傳感器數(shù)據(jù)傳輸量比較小,不需要進行壓縮或編碼處理,可以設置在1K字節(jié)以下.

② 為了保證控制系統(tǒng)安全可靠性,需要把上層處理協(xié)議變?yōu)橛脩魧訁f(xié)議,由用戶自行編寫.

為了設計滿足智能傳感器嵌入式藍牙SoC結構,對藍牙協(xié)議棧進行了簡化處理,只使用藍牙協(xié)議中核心協(xié)議和替代電纜協(xié)議.SoC 中藍牙協(xié)議棧由軟件和硬件兩部分組成.核心協(xié)議中基帶協(xié)議由硬件實現(xiàn),而鏈路管理和其它部分則使用軟件實現(xiàn).所有有關協(xié)議軟件存放在ROM 中,用戶使用通信棧時可直接調用.需要指出是,通信棧設計為一個整體,因此調用時也必須整體調用.換句話說就是,把通信棧看成是一個完整子程序模塊加以調用.