www.5856.com:爆炸冲击波记录系统,基于广播超时待机说广播事件

本文所有图片均来自Blast gauge 官网和Google.com 如需转载请联系作者
最近好多SF流出照片中都会经常出现这个小东西名字叫做Blast Gauge

 

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第一章
BLE基本概念了解

最近好多SF流出照片中都会经常出现这个小东西名字叫做Blast Gauge

 

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一、蓝牙4.0和BLE区别

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  蓝牙4.0是一种应用非常广泛、基于2.4G射频的低功耗无线通讯技术。蓝牙低功耗(Bluetooth
Low Energy ),人们又常称之为BlueTooth Smart,是由SIG( the Bluetooth
Special Interest Group)
在2010年6月起草,在原有标准的蓝牙4.0核心协议上添加的一种低功耗技术。

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  蓝牙低功耗不等同于蓝牙4.0,只是蓝牙4.0的一个分支。蓝牙4.0是蓝牙3.0+
HS(高速蓝牙)规范的补充,专门面向对成本和功耗都有较高要求的无线方案,可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。伴随着智能穿戴、智能硬件的兴起,BLE的应用越来越广泛,已经深入到我们的日常生活种的方方面面。

战场上各种爆炸都会危及士兵的生命为了确保这些爆炸产生的冲击波不会伤害到士兵,所以BlackBox
Biometrics公司研发了这套穿戴式爆炸检测系统然后配发给在战区的一线士兵使用用于测量和记录爆炸冲击波震荡数据,这些数据用于进行任务后的健康和安全评估。

 

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二、BLE的特点

官网链接在此

 

下图为制作中的Blast gauge

1)快速地建立连接。

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2)小数据包。一个数据包最多只包含20个字节。

整套系统采用ADI公司的ADXL375低功耗重力加速度计。

3)发送和接收持续时间短。

www.5856.com 8ADXL375是一款小而薄的低功耗3轴MEMS加速度计,具有高达±
200 g的高分辨率测量范围。

4)尽量少的工作时间,尽量快地进入休眠模式。

采用集成式存储器管理系统32级先进先出缓冲器,可用于存储数据,从而将主机处理器负荷降至最低,并降低整体系统功耗。

5)超低的峰值电流和待机电流。

低功耗模式支持基于运动的智能电源管理,从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。

6)超长的待机时间。

www.5856.com 9一组3个分别放置在头盔胸前肩部

 

www.5856.com 10整套系统可以精确检测作战士兵和在训人员受爆炸和冲击的影响。而且非常容易操作,系统可以自动收集和分类爆炸冲击波和加速度。官网可以下载新的固件来升级系统,并且可以上传到PC进行详细的数据分析。而且系统启动之前需要在PC端插入士兵ID
card 来激活,从而保护士兵隐私

以上特点使得BLE非常适合用在短距离、低延迟、小数据量的应用场合。

www.5856.com 11从上面的几幅图片可以看到此物非常小单独的一个Blast
gauge尺寸不到1立方英寸重量仅仅还不到1盎司,可以灵活的安装到头盔装备车辆上。

也正是由于这个原因,使得由一颗CR1632的纽扣电池的BLE设备可以续航半年至一年以上。

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整套系统具有两种工作模式。结合可选的爆炸物冲击波实时监测监测功能和睡眠触发模式可实现自治的冲击检测并记录爆炸事件发生时的加速度变化,使主处理器可以充分休眠,从而降低系统功耗。

三、单模和双模

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那么如果你在行动之前拿到这套系统该如何使用呢?

  蓝牙4.0包含两个内容:传统蓝牙(CLASSIC)和低功耗(LE)。

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  我们常用的蓝牙芯片例如CC2540、NRF51822、QN9020、CSR1000等都只支持蓝牙低功耗(BLE),所以我们称之为单模芯片;而支持传统蓝牙和蓝牙低功耗的IC一般是手机、平板和PC机上的芯片组。我们称之为双模芯片。当然,单颗支持传统蓝牙和蓝牙低功耗的芯片好像有些厂家也有,只是不太常见。

首先在PC端插上你的ID card然后让Blast
Gauge处于关闭状态后通过USB接口连接到电脑

  传统蓝牙可以用来连接蓝牙耳机,也可以连接支持SPP协议的蓝牙模块;蓝牙低功耗可以用来连接外部的智能外设。蓝牙低功耗技术制定的初衷是为了最大程度上延长蓝牙设备的续航时间,这就是为什么一般常见的穿戴式设备不支持语音传输,只在一些间歇式、数据量小的场合应用的原因。

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打开软件通过左下角的选项调节两种工作模式

     
 注:
有的同学可能会问,假如我一定要用BLE传音频呢?不考虑功耗和续航时间的话当然可以,但是不推荐这样做。

Gauge on 立即使用

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Gauge hibernation 休眠模式

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注:来自..nrf51822nRF51822EK_TM配套资料实战教程(1)初识蓝牙低功耗1

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通过自带的固定绳插入molle或依靠魔术贴把3个Blast
Gauge分别固定在前胸头盔肩部

 

橙红色的固定到头部蓝色的固定到胸前白色的固定在肩部

第二章 探讨BLE软件体系结构

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接着用子弹分别按压3个激活按钮看到指示灯变绿就可以使用了

四、应用层和协议栈

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如果按压激活按钮之后所有的灯都开始闪烁或者没有灯闪烁说明系统电量低下

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在行动之后我们就需要来检查数据了,通过按压激活按钮并点亮相应的指示灯来区分有害和无害事件。

 

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绿灯亮表示系统没有检测到爆炸冲击波,人品不错

nRF51822 SOC
BLE的软件分为上下2部分:

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黄灯亮表示检测到轻微爆炸冲击波需要看医生

1)
应用部分(APPLICATION)

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  这部分NORDIC公司是以SDK的形式提供的。SDK里面包含心率、防丢、电池电量等常见的BLE
profiles。开发者可以把SDK作为蓝本,在此基础上进行修改、移植、开发自己的应用程序。

红灯亮表示系统检测到严重的爆炸冲击波需要立刻看医生

 

www.5856.com 29还需要注意的一点是如果blast
gauge出现问题必须要更换整套系统而不是更换其中一个

2)
蓝牙协议栈部分(SOFTDEVICE)

最后附上自己制作的Blast Gauge模型

  蓝牙协议栈是nRF51822实现蓝牙功能的关键。这部分NORDIC公司只提供HEX文件,不提供源代码。nRF51822的蓝牙协议栈有以下几种:

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a)S110。这个是我们经常用到的从协议栈。安装好SDK以后,在安装目录下的S110文件里面所有的项目工程工程源代码都是与之对应的。S110有很多个版本,而且还在不断升级,需要注意的是,必须保证S110跟SDK的版本是匹配的。

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b)S120。这个是从协议栈。安装好SDK以后,可以在安装目录下的S120文件夹里面找到对应的源代码。开发者也需要注意版本匹配问题。

原文地址:

c)S130。这个是主从一体的协议栈。官方提供了一个DEMO程序。

 

注:应用部分和协议栈部分是相互独立的,它们之间通过API接口函数进行通讯。

 

 

五、BLE协议栈

 

5.1、数据链路层的功能:

  数据链路层负责广播、扫描、连接的建立和维护。

 

5.2、数据链路层定义了4个角色:

1)
scaner和advertiser

2)
master和advertiser

 

  在建立连接之前,scanner(手机、平板、PC)负责扫描、发起扫描请求和发起连接请求;而advertiser(智能外设)任务是发起广播、相应扫描请求信号、响应连接请求进而跟scanner端建立连接。数据链路层同时也负责将各种数据包按正确的数据格式组织起来,正确地发送到对方。建立连接以后scanner被称为master,advertiser被称为slave.

 

5.3、数据链路层的2种信道:

1)广播信道:提供给还没有建立连接的蓝牙设备提供发射广播、扫描、建立连接的信道。BLE有3个广播信道:37、38、39,在每一个广播事件发生时,advertiser分别在这3个信道上各发送一次广播信号。传统蓝牙的广播信道有16-32个,而BLE只有3个,这就是为什么BLE的广播时间比较短的原因。

2)数据信道:提供给已经建立蓝牙连接的master和slave端提供可靠的数据通信信道。BLE规定,数据信道有37个。为加强通讯的可靠性,避开干扰,BLE设备通过自适应跳频的方式在这37个信道上传输数据。

 

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