一种基于蓝牙技术的无线U盘设计
摘要：针对传统的数据采集器存在线路布置复杂，开发周期长等问题，本设计利用大容量U盘来存储温度传感器所检测到的数据，同时用微处理器来读写U盘，将数据在无线U盘与移动终端之间进行通信，从而达到存储单片机系统采集到的数据的目的，实现对所需数据的快速分析和管理。利用无线U 盘作为中间存储介质，既克服了对计算机的依赖，同时可以上传到互联网，方便人们随时随地获取数据分享数据。
关键词：蓝牙U 盘 传感器 无线传输
传统的数据采集器是以有线的方式连接采集端和控制端的，PC上一般都安装数据分析处理软件来分析处理数据，这样就需要较为复杂的线路，而且开发起来时间也比较长。随着信息化时代的发展，对数据进行采集和分析的主要采取分布式数据采集形式，这种方式不仅体现了数据采集在智能化、集中化上的趋势，而且在网络化、分布化上面有越来越显著的发展趋势。在信息化日新月异的今天，微处理器和单片机的应用与研究蓬勃发展，我们的日常生活与其已经密不可分，处处都能看到他的缩影。为了更加高效快捷的采集到我们所需要的数据，并且能够实时的与移动终端进行通信，基于此本文提出了将无线U盘和蓝牙技术相结合的一种新型的数据采集器。
本设计整体可分为三部分，硬件设备(U盘将通过蓝牙设备发送数据)、ANDROID APP(接收蓝牙数据并通过WIFI与AP建立连接)和服务器(PC)。这样，我们对U盘中的数据就有了多渠道处理方式，同时传感器的加入给U盘中的数据赋予了很大的意义，可以应用在医疗、农业等方面发挥巨大作用。同时，低成本也是本设计的特色之处，性价比高，可以很方便，快速的应用于各个领域。
一、技术方案
如图1所示，本系统由温度传感器、主控单元、USB 接口芯片和U 盘和计算机、蓝牙模块等6部分组成。本系统要做的是在普通U 盘上集成蓝牙模块，以实现U盘与其他蓝牙设备的`数据传输和无线通信。
二、硬件设计
2.1 蓝牙模块
本设计的U盘读写模块采用的沁恒公司的CH375模块，USB 接口芯片采用CH375B。CH375为C语言子程序库提供了USB存储设备的文件级接口，这些应用层接口API包含了常用的文件级操作，可以移植并嵌入到各种常用的单片机程序中。对于USB存储设备的应用，CH375直接提供了数据块的读写接口，以512b的物理扇区为基本读写单位，从而将USB存储设备简化为一种外部数据存储器，单片机可以自由读写USB存储设备中的数据，也可以自由定义其数据结构。
本设计中U盘是在主机方式下运行，通常使用的USB全速设备也可以得以支持，外部单片机可以通过CH375按照相应的USB 协议与USB 设备通讯，CH375 还内置了处理Mass-Storage 海量存储设备的专用通讯协议的固件，外部单片机可以直接以扇区为基本单位读写U盘数据。
2.2 温度传感器
如图1 所示，微控制器与温度传感器采用单总线总线通信，温度传感器采用DALLAS(达拉斯)公司生产的DS18B20温度传感器，利用DS18B20对测量对象进行数据采集，然后利用USB接口芯片在U盘和微控制器之间进行数据的传输，从而可以把采集到的数据存储到U盘中。然后将U盘与计算机进行连接，就可以在计算机上对数据进行管理或直接将手机与蓝牙模块进行连接，读取到其中数据，移动终端的软件平台如图3所示。
如图3所示，本设计的软件框架主要由蓝牙核心协议、会话层协议以及上层应用程序构成。蓝牙的核心系统协议为最低的4个Layer，再加上应用层profile SDP，包括：基带，链路管理，逻辑链路控制与适应协议和服务搜索协议，SDP。蓝牙核心协议对蓝牙数据进行控制和处理。本方案的核心技术是实现基于对象交换协议(OBEX)(完成两蓝牙设备间的数据对象通信)的文件单点传送，而它是文件多点传送的基础。
三、软件设计
3.1 软件平台
Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目平台，该平台包括一块具备简单I/O功能的电路板以及一套类似于 Java 和 C 语言的 IDE 集成开发环境。Arduino用户通过 USB接口直接进行编程和通信，可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关盒传感器信号，并且可以控制电灯、电机和其他各式各样的物理设备;Arduino也可以开发出和PC相连的周边装置，能在运行时与PC上的软件进行通讯。Arduino的硬件电路板可以自行焊接组装，也可以购买已经组装好的模块，而程序开发环境的软件则可以从网上免费下载和使用。
蓝牙通用应用框架如图4所示。Android系统提供了蓝牙开发的API，供开发者调用。 Android平台包括蓝牙网络协议栈，允许蓝牙设备之间进行数据的无线交换。应用程序框架提供了通过Android蓝牙API的访问蓝牙功能。这些API允许应用程序以无线方式连接至其他蓝牙设备，可实现点对点和多点无线功能。
在Android平台上，蓝牙设备之间的通信主要包括了四个步骤：对蓝牙设备进行设置、在局域网内寻找有可能进行匹配的蓝牙设备、对设备进行连接和在设备之间进行通信。
3.2 服务器配置
从客户端给的数据是有一定格式的，首先客户端必须把文件名告诉服务器，然后，把文件中的数据传输过去。具体来说，如图5所示，先在服务器端开一个端口为422，用来监听是否有客户端接入，一旦有客户端接入，便获取客户端的socket，紧接着就是获取客户端的流了，在接受流的时候，存在一个问题就是不知道接受的数据哪部分是文件名，哪部分是文件本身的数据信息，本文解决的方法是：把第一批来的数据转化为字符串，获取以.txt结束之前的那部分，这样便可获知文件名是什么。在接下来便是在服务器端创建同名文件，把流中余下的数据写入到同名文件中，保存在特定的服务器文件夹下。
3.3 模块初始化流程
四、结语
通过将U 盘连接到蓝牙模块中，并对数据采集模块再设计，使得数据采集模块具备了与所有具有蓝牙模块的电子产品进行数据无线传输的功能，具有即时性、便捷性。同时，我们在芯片周围提供丰富接口，可连接多种接口传感器，并将实时采集的数据记录在U盘，可直接被电脑读取，或间接被手机读取。在手机端，有独立开发的ANDROID APP，具有读取U盘数据，保存到本地，或者上传的服务器的功能，只要将移动设备连接到AP，就可以将数据同步到服务器，以便随时随地的访问数据。将U盘、手机、互联网、传感器四者结合到了一起。实现了数据的实时读取和采集。
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