基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计

基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计

摘要随着经济的发展，能源紧缺、汽车排放污染日益严重、城市堵车普遍等诸多社会问题日益显现。近些年，电动车作为新一代的便捷的交通工具，越来越受到消费者的欢迎。而电动滑板车是一种新兴的短途代步工具，由于其可随身携带，从而获得了消费者的青睐。其中，便携性是消费者选择电动滑板车时比较重要的考量因素。本文研究的重点在于基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计。

本文首先阐述了项目的研究背景和意义，同时分析了目前在国内外的研究现状，由此得出本文的研究目标和研究内容。接着系统地分析了CC2541的最小系统板的设计，然后在此基础上设计了遥控端电路、接收端电路。更进一步地，基于硬件电路，本文系统分析了BLE协议栈、遥控端的软件设计、接收端的软件设计。最终解决了遥控器和滑板之间的控制和指令的发送。实现方式是利用TI的CC2541蓝牙芯片来完成通讯，同时利用本芯片内部自身的协议栈完成遥控端的指令发送、接收端的指令接收。指令发送给接收端，完成PWM波的产生，以驱动无刷直流电机。经过多次调试，本设计方案有效、可行。最终，在论文结尾对本遥控器做了进一步的总结与展望。

关键词: 蓝牙；CC2541；遥控器；协议栈；BLDC

第一章诸论 5

1.1 项目的背景和意义 5

1.2 研究开发现状分析 5

1.3 研究目标和研究内容 6

第二章基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计课题的总体设计 7

2.1 系统要求 7

2.2 设计课题的方案设计 7

第三章基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计课题的硬件设计 9

3.1 CC2541最小系统板设计 9

3.2 遥控端电路设计 18

3.3 接收端电路设计 19

第四章基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计课题的软件设计 23

4.1 软件整体设计 23

4.2 遥控端软件设计 27

4.3 接收端软件设计 30

4.4 软件设计小结 34

第五章基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计课题的系统调试 35

5.1 分模块单元测试 35

5.2 总体调试 38

第六章基于CC2541的BLDC蓝牙遥控器设计课题的总结与展望 39

6.1 总结 39

6.2 展望 41

参考文献 42

附录 43

第一章诸论

1.1 项目的背景和意义

随着世界经济的发展，能源紧俏、汽车排放污染越来越严重、城市堵车遍地都是等诸多社会问题日益显现。近几年来，电动车作为新时代便捷的交通工具，越来越受到广大消费者的欢迎。而电动滑板车是一种新兴的短途代步工具，由于其便捷性，获得了许多消费者的青睐。便携性是消费者选择电动滑板车时比较重要的考量因素。因此，如何开发一款占用空间小、携带更方便的电动滑板车是企业的重要研发方向。

无线蓝牙是应用范围最广泛的寰球短距离无线标准其中的一个，崭新的蓝牙4.0版本把三种蓝牙技术融会贯通。这三种蓝牙技术分别为传统，高速，低功耗蓝牙。它承担了蓝牙技术在无线连接上的固有长处。蓝牙4.0规范的重点是低功耗技术，即为蓝牙4.0 BLE。这个技术最大特点是有超低的运行功耗和待机功耗，蓝牙低功耗设备的使用时长可达一年甚至更久，成本功耗要求都很高的无线方案很适合用这个，它广泛用于保健，健身，娱乐，家庭，医疗，体育，传感器，物联网等浩繁领域。

1.2 研究开发现状分析

蓝牙作为一种短距离的无线通信技术，已经广泛地将其应用于各种电子设备，用户可将成本降低，可靠程度大大增加，复杂程度远远降低。蓝牙设备具有小体积，低功耗，便捷集成电路应用，强可移植性和低廉成本等特点，受到各个行业的强烈关注，由于当下大量设备缺乏遥控设备，在实际使用中带来很多不便，所以蓝牙的加入为研制极其灵活的遥控设备等供给了很多机会。同时，BLDC（无刷直流电机）给蓝牙遥控器带来了更多的可能，无刷直流电机特有的高效率、低能耗、运行可靠等优点让蓝牙遥控器更具优点。

但在实际应用上，BLDC蓝牙遥控器成本较高，在稳定性，节能性上还不够完善。国外较为成熟的BLDC四轮滑板高达几千美元。同时CC2541的宽泛电压范围（2V~3.6V），出色的接受灵敏度，超低能耗非常适合于BLDC蓝牙遥控器。但在国内研究情况并不成熟，并不完善。

现阶段控制器主要是通过单片机加一个无线模块完成，通讯协议都需要自己完成，在使用中经常会出现通讯不稳定的问题，额外的单片机的也会让成本上升。

1.3 研究目标和研究内容

本文主要解决遥控器和滑板之间的控制和指令的发送。实现方式是利用TI的CC2541蓝牙芯片来完成通讯，同时利用本芯片内部自身的协议栈完成遥控端的指令发送、接收端的指令接收。指令发送给接收端，完成PWM波的产生，以驱动无刷直流电机。

本文的研究主要包括以下几个方面：

1.研究BLE协议栈及其具体实现，即CC2541所使用的协议栈。

2.研究系统的整体设计，包括遥控端、接收端。

3.研究系统的硬件设计，包括CC2541最小系统板设计、遥控端电路设计、接收端电路设计（主要是无刷直流电机的外围电路设计）。

4.研究系统的软件设计，包括CC2541协议栈的使用、遥控端软件设计（主要是利用协议栈完成遥控器的指令发送）、接收端软件设计（主要是无刷直流电机的驱动方法）。

参考文献

[1]欧阳骏, 陈子龙, 黄宁淋.蓝牙4.0 BLE开发完全手册:物联网开发技术实战[M].化学工业出版社，2013.5.

[2]王海熔.基于BLE的大型商场室内定位导航系统的设计与实现[D].浙江工业大学,2015