各物理部分的组成和功能:

(1) 蓝牙传感器作为现场设备,它由通用传感器模块和蓝牙模块组成。蓝牙传感器在蓝牙微网中充当 slave 从设备;

(2) 蓝牙网关应用运行在配置有蓝牙模块的网关硬件上,网关的底层蓝牙模块负责在空中接口中实现与蓝牙传感器的数据和控制信息交换,保证 HSE 网络对蓝牙传感器的透明性;蓝牙网关应用设备本地同时运行 HSE 协议栈和功能块应用,蓝牙网关应用对从蓝牙模块接收到的数据进行处理,将数据发送给 HSE 功能块,由功能块和 HSE 协议栈将数据发送至 HSE 网络。网关应用还负责接收 HSE 网络的控制信息,并且将控制信息转换为蓝牙传感器可以识别的信息格式,保证蓝牙网络对 HSE 网络的透明性。蓝牙网关应用设备在蓝牙微网中充当 master 主设备。

(3) HSE 组态软件(HSE Configurator)可以运行在任意联入 HSE 现场总线的计算机上,组态软件实现对总线上的自控设备、网络节点(包括蓝牙网关)进行配置,定义其在总线功能系统中的角色,设置其运行参数。

4、 原型应用系统的实现

基于上述蓝牙工业现场总线应用模型的原型应用系统开发主要包括蓝牙传感器和蓝牙网关应用的设计和实现,有线 HSE 现场总线的软硬件使用中科院沈阳自动化研究所开发的相关产品。蓝牙网关设备与蓝牙传感器使用 CSR 公司的 BlueCore 01 单芯片蓝牙模块,蓝牙传感器的传感器模块为 I2C AD7416 温度传感器芯片,蓝牙网关应用运行硬件平台为通用 PC 机;蓝牙传感器软件开发工具为 CSR CASIRA 集成开发工具,Windows 平台蓝牙协议软件开发工具为 Widcomm BTW DK。蓝牙网关应用使用的蓝牙协议层次主要包括 LMP、L2CAP、RFCOMM 和 SDP,其协议软件工作层次如图 3 所示。

在软件结构上,蓝牙传感器与蓝牙网关应用之间采用 C/S 工作模式,蓝牙传感器充当现场数据采集服务器,蓝牙网关应用充当客户机;在硬件结构上,蓝牙网关应用与蓝牙传感器采用蓝牙微网的主从结构,蓝牙传感器为从设备,蓝牙网关为主设备,一个蓝牙网关可同时与最多 7 个现场蓝牙传感器进行数据交换和调度。为了实现与传统有线现场总线 HSE 的互联,蓝牙网关应用与 HSE 协议栈及功能块应用工作在同一网关设备上,但二者工作在不同的进程空间,网关应用使用 Win32 平台上数据交换速度最快的共享内存方式实现二者的数据和控制信息交换。