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蓝牙技术

手机蓝牙遥控系统


基于蓝牙技术的手机遥控系统开发研究

无线遥控功能有广泛需求,尤其是对家用电器和对电脑播放PPT的遥控功能需求众多。近些年来,在众多场合里,比如课堂和会议,PPT已成为展示的主要手段,展示者不再愿意受到行动的限制,于是相应的无线遥控需求越来越大。除此之外,当电脑播放音乐,播放电影的时候,很多人并不愿意受到鼠标、键盘数据线的限制。电脑无线遥控方案与家电遥控方案类似:普遍的实现方案是一个遥控器和一个USB接收端通过红外线建立控制,比较高端的实现方案是苹果电脑和苹果遥控器的搭配。对家用电器的遥控大多采用红外遥控的方案。以上方案共同的缺点就是:一是由于按键少,可实现的功能简单;二是为了一些特别应用,特别去购买PPT遥控器,或者无线鼠标、无线键盘等;三是家用电器很多都有遥控功能,比如电视、DVD机、卡拉OK机、空调等,每个电器使用一个遥控器会很不方便,容易丢失,丢失后需要专门配对。

本文研究了一种利用蓝牙系统建立手机控制端和其他被控端的连接控制系统,实现了手机遥控电脑的功能,并提出了一种手机遥控电器的方案。

一、蓝牙手机遥控系统与蓝牙技术简介

1.1蓝牙手机遥控系统

本文中提到的蓝牙手机遥控系统,可以使用手机取代各种遥控器。相比传统遥控器,手机作遥控器有以下优点:

1、现在手机使用十分普遍,用手机替代遥控器可以减少专门携带遥控器的累赘。

2、遥控器是间断使用,常常会在使用过程中发现电池耗尽了,而手机用户一般会及时为手机充上电,可以免去在使用时断电的麻烦。

3、手机可实现的功能众多。使用蓝牙技术,由于具有通用性,只用一个手机就可以取代众多家电遥控器。

4、很多公司都提出远程控制所有家用电器的方案,但都依靠GSM,3G等付费网络来实现。如果就在家中或小空间范围内,蓝牙技术完全可以胜任近距离控制,实现同样的控制功能,却不必付任何网络费用。

蓝牙组件广泛应用于手机、笔记本电脑等产品,普通的USB蓝牙适配器也只需要十几元,是非常普及的无线技术。只是现在的家用电器缺乏蓝牙组件,但将蓝牙组件添加到家电中并不是复杂的事情。

1.2蓝牙技术介绍

蓝牙是一种工作在2.4GHz波段的短距离通信的无线电技术。利用蓝牙技术,可以在各个蓝牙终端之间建立点对点或者点对多的网络,而这些终端可以是手机、PDA、耳机、电脑甚至鼠标蓝牙。

蓝牙可以依传输距离分为两种不同的版本:class A用于大功率蓝牙产品上,class B目前最流行的版本,通讯距离在8至30米范围内。手机、PDA多使用class B。

二、手机控制端JAVA程序

2.1手机控制端程序编写语言选取

为了具有更好的通用性,本文选取JAVA语言,JAVA程序独立于操作平台,受手机型号限制很小,广泛应用于普通手机和智能手机。而且,JAVA语言中J2ME提供对蓝牙的支持。

2.2手机控制程序操控方式

为了更好的用户体验,手机端程序的操控方式采用将数字键,方向键设定成相应控制键的方式,这样做的优点是直观,简洁。

在手机屏幕上显示如下的操作说明:

在图1b)中空出来的地方,标注上新的功能说明,每按下相应的按键,通过J AVA语言中Ke yPre sse d函数捕获按下按键的动作,每松开按键,通过Ke yRe le a se d函数捕获松开按键的动作。捕获相应按键操作后,对操作进行编码,发送至受控端,进行相应的控制。

图 1 蓝牙手机操控方式说明

2.3多种控制功能的实现

本文提出了控制模式的概念,使文中提出的手机遥控系统可以实现多种控制功能,并能够很好地在不同功能间进行切换。

在手机软件中通过右软键菜单进入不同的控制模式。通过Comma ndListe ne r捕获菜单按钮的选取,进入不同控制模式,同时,对模式进行编码,与按键控制码一道传送至受控端,通过模式选择码选取不同的解码方案,进而实现不同模式的功能控制。

图2示意了对电脑控制的鼠标模式向PPT播放模式的按键功能切换,在鼠标模式中,用方向键的上下键实现鼠标滚轮的作用,中间的确认键实现滚轮按键的作用。数字键及*键#键实现鼠标移动和左右键功能,CENTER键使鼠标回到屏幕中心。而PPT播放模式在鼠标模式基础上,去掉了鼠标滚轮的作用,增加了PPT的从头播放、当前页播放、Page up、Pagedown以及结束功能,并将鼠标单击模式改为第一次按键按下,第二次按键松开的模式,以方便标注。

图 2 遥控器控制模式切换

在手机软件中,当用户选择了不同的控制模式时,通过Display类中的SetCurrent方法切换屏幕和控制模式,给用户不同的说明界面。

三、PC端JAVA软件及其他受控端

3.1 PC端受控软件编写语言的选择

出于平台兼容性的考虑,JAVA语言也是受控端语言的最佳选择,PC端程序并不大,占用资源小,所以JAVA语言完全胜任。笔者编写的受控软件使用了来自与googlecode的开源bluecove-2.1.0.jar包,这个包实现了JS-82规范,提供了与J2ME非常相似的蓝牙开发方式。

3.2 PC端受控程序的操控

出于简洁方便的考虑,受控程序只提供了一个系统托盘,没有提供窗口界面。在开启PC端软件后就可以使用手机控制软件连接,建立连接后就能够实施控制。在使用完毕后,在系统托盘中选择退出即可。

3.3 PC受控端多种控制功能的实现

PC端为了实现多种控制功能,把接收到的控制模式码解码,选取相应的控制模式,再根据控制模式的不同,把控制码解码,实施接收到的指令,进行对应控制。常用操作大多是按键,组合键或者鼠标操作,JAVA中robot类可以实现相应的控制。

3.4其他受控端

其他受控端与PC受控端受控方案类似,但需要开发专门的电路来实现控制。

四、蓝牙连接方式和控制信息编码

4.1蓝牙连接方式

在本文提出的蓝牙手机遥控系统中,受控端作为server提供服务,而手机控制端作为client消费服务。本文选取的蓝牙连接方式是手机连接所有广播出服务的受控端,向他们发送控制信息,而各受控端根据控制信息决定响应与否和受控操作动作。

图4是流程图。让所有受控端都和手机控制端进行蓝牙连接的优点在于节省了切换控制对象时所需要的连接建立时间,而蓝牙的连接建立时间是比较长的。过长的切换时间会带来很差的用户体验。

图 4 手机遥控器控制系统流程

4.2控制信息编码

为了实现众多的遥控功能,减低手机软件复杂程度和好的功能扩展性,本文提出了一种控制信息编码方案。控制信息码分为四段:控制码、模式码、控制对象码、配对码。

1、控制码:本文采取的操控方式是传统遥控器的按键方式,而非功能选择方式,所以每一个按键的按下松开代表了不同指令。以一位的0和1代表按键的按下和松开状态。普通手机有10个数字键,*号,#号键和上下左右4个方向键,以及中间的确认键,一共17个按键,需要17位表示按键状态。在本编码方案中,使用三个字节来表示这些状态作为控制码。多出来的7位可以为有更多按键的手机提供扩展空间,也可以加入校验位实现校验纠错。笔者编写的软件中增加了一个校验位,实现奇校验。这样对控制码编码的好处在于:第一、手机控制端编码容易,对实现各种功能进行统一的编码,具体实现功能由受控端根据特定的解码方式进行选择;第二、在某些需要校验的场合,可以通过校验位检错。在某些不需要校验的场合,校验位可以不予理睬,这大大减少了对受控端的硬件需求,也增加了控制的可靠性;第三、实现按需解码,在实现空调遥控这类需要按键较少的功能时,可以只读取控制码中需要的那几位。

2、模式码,对于电脑、电视这类需要实现控制功能很多的受控端,17位并不足以完全胜任,所以在控制信息码中加入这个模式码,模式码占1个字节,能够表示256种不同控制模式。笔者曾考虑过把前三个字节的控制码种没有使用的7位用做模式码,实现128种不同控制模式也足够多了。但是出于扩展性和稳定性的考虑,还是将两者分开,非别使用3个字节和1个字节。

3、控制对象码和配对码,这两段作为控制信息码的结尾,可以选取需要的长度。控制对象码用于受控端判断控制指令是否是对本受控端发出,决定是否响应控制。配对码用于判断控制端的身份。每一个需要配对功能的受控端都有一串特定的配对码,在控制过程中,需要配对码匹配才能实施控制。有的受控端不需要判断控制来源的身份,不需要配对码。对于电视、空调这类没有很高安全要求的受控端,可以采用预定一串配对码。而电脑这类有较高安全要求的受控端,每次启动受控端时由系统随机产生一个字符串序列,需要手机端输入此字符串序列作为配对码进行配对检验。

总结

本文提出的基于蓝牙技术的手机遥控系统在技术上是完全可行的,有性能稳定、操作简单、价格低廉等优点,而且有着良好的功能伸缩性和扩展性。但此操作系统也有不足,主要在于蓝牙设备连接数有限和连接距离有限,这些不足就需要更优秀的无线网络技术来弥补了。

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