文 献 综 述
1 课题目的
本毕业设计课题希望完成基于ARM的蓝牙无线遥控操作器，选用基于ST公司的STM32F1系列ARM芯片作为系统的主控制芯片，首先对按键的信号采样，然后系统将采集的信号进行编码处理；采用汇承蓝牙模块HC05进行无线数据传输，经主机无线（蓝牙通信）模块发送数据，通过从机无线（蓝牙）模块接受数据并解码；末端在PC机显示按键信息，从而实现按键数为10个、供电为5VDC、通讯距离小于等于10m的基本无线遥控功能。以达到通过嵌入式系统设计，学习嵌入式系统的硬件设计与软件编程，熟练掌握基于ARM的系统设计与开发流程的目的。
2 国内外现状
嵌入式计算机系统与无线通信应用的智能化与多媒体化趋势已日益明朗，无论是以GSM、WCDMA为代表的广域移动通信还是以Bluetooth（蓝牙）、WLAN（无线局域网）为代表的短距离通信技术，在全球一体化的信息社会中都发挥着举足轻重的作用。融合具备无限潜力的嵌入式技术与蓝牙通信技术，构建集电子、计算机与通信技术于一体的嵌入式蓝牙应用系统，是目前与未来发展的方向之一[1]。
自从1998年提出蓝牙技术以来，蓝牙技术的发展异常迅速，蓝牙技术提供低成本、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人网络[2]，可以实现两个终端的短距离信息数据的交换，其中两个终端可以包括固定设备、移动设备、楼宇个人域网等[3]。蓝牙工作在2.45GHz频段，该频段为全球通用的工业、科研和医疗（ISM）频段，使用者无需申请便可使用该频段，每一台蓝牙设备都具有全球唯一的地址[4]。采用蓝牙技术组成的网络为一个微微网（Piconet），最多可容纳256台设备，其中只有8台设备处于工作状态，其他设备处于监视状态。在8台工作设备中，有一台为主设备，用于对网络进行初始化，其余的为从设备，多个微微网相互重叠便可组成散射网（Scatternet）[5]。蓝牙系统同时采用了链路层的安全管理机制（如加密、认证和密钥管理等）和应用层的安全管理机制来保证通信的安全性[6],利用蓝牙设备唯一设备地址，可以使蓝牙模块与指定的蓝牙设备连接，避免了与所有公开的蓝牙设备的连接，提高了系统的安全性[7]。
由于完整的蓝牙协议栈的开发是一项很复杂的工程，而在大多数嵌入式应用中，只是需要实现基本的无线数据传输功能，并不需要实现全部的蓝牙协议栈[1]，针对其开发的复杂性考虑基于蓝牙主机控制接口(HCI)的简化的短距离无线通信解决方案，在蓝牙中也可采用自适应跳频和自适应分段技术以改善蓝牙系统性能[8]。对于近距离的无线传输，蓝牙由于采用快速跳频技术，确保了链路的稳定，同时使干扰可能造成的影响变得很小[9]。2010年6月发布蓝牙4.0版本将传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术三种规格集合到一起[10]，而低能耗技术的引入将使得蓝牙能应用到更多的领域，如无线遥控器。
市面上遥控器普遍采用的是红外遥控技术以及无线电和声控技术。红外技术具有通信距离短、方向受限等显著的缺点[11]；无线电遥控器所发出的电磁波容易对其它的电子设备造成干扰；声控遥控器则更易接收到其它声源所发出的声音引起误操作[12]。因此采用蓝牙技术来改善遥控器的性能。
在环境恶劣的工程现场，传统操控方式存在安全隐患，因此采用无线遥控技术实现对工程机械的远距离可靠控制，是目前工程机械信息化的发展趋势[13]；在智能家居系统中，为了实现家庭用户对家居设备的无线控制，设计以无线通信技术组建成的家庭中无线传感器网络的遥控器，实现对家庭安防、环境监测、家电等方面的控制[14]；在家庭娱乐领域，互联网与电视机越来越紧密地结合在一起，为了满足用户自由操纵电视机的需求，空中鼠标[15]应运而生，空中鼠标不仅可以像传统的有线鼠标一样操纵屏幕上的光标，而且无需借助任何平面，免除了有线电缆的束缚，由此构想出的蓝牙遥控器的创新之处在于它将蓝牙技术与最新的陀螺仪操控技术融合到了一起，集无线键盘、空中鼠标、蓝牙免提等功能于一体[16]。
传统的工业数据通信系统，以有线方式构建通信链路，无法同时满足低功耗、低价格与高性能的要求，并受到电缆布线的限制，使用不便。近年来，ARM嵌入式系统凭借其可与PC机匹敌的强大功能和可与单片机媲美无的小巧体积和低功耗优点打开了市场，并有着广阔的上升空间[17]。ARM在物联网与蓝牙结合方面的应用也是一大热点，例如蓝牙助听器采用ARM最新蓝牙处理器技术后，可以有效降低背景噪声；在农业水管灌溉方面，ARM技术可以实时监控土壤湿度，而采用太阳能供电的ARM无线连接技术具有低功耗特点，非常适合农业使用[18]；以ARM微处理为核心，集成在北斗射频信号处理模块、北斗信息处理模块、蓝牙通信模块，可实现终端与手机的无线互联，解决了北斗终端系统携带不便的问题[19]。除此之外，以ARM为内核的嵌入式微处理器还可应用于智能家居远程监控系统[20]、智能手环[21]或特种设备的检测系统[22]。全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构，ARM设计了大量RICS处理器、相关技术及软件。由于ARM处理器的设计方式，使得它们非常适合用于个人电子设备，且其技术具有性能高、成本低和能耗省的特点，使得ARM在智能机、平板电脑、嵌入控制、多媒体数字等处理器领域具有主导地位[18]。
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