物联网蓝牙智能卡设计

于强 康洪超 郑达 常奇

（1.天津市大数据管理中心 天津市 300040 2.长春万易科技有限公司 吉林省长春市 130103）

蓝牙技术以低成本、低功耗、易联网及良好的抗干扰性能，作为短距离组网传输的重要通信手段，能够实现数据采集和控制，已成为物联网组网的一种重要实现方式。

1 蓝牙通信

蓝牙（BlueTooth）作为一种无线通信技术，曾经标准化为IEEE 802.15.1，现在蓝牙技术联盟（SIG）来负责维护其技术标准，蓝牙标准最新版本蓝牙5 已在2016年6月宣布。蓝牙使用短波特高频（UHF）无线电波，经由2.4 至2.485GHz 的ISM 频段来进行通信，通信距离从几米到几百米不等[1-2]。

蓝牙通讯技术广泛应用在民用、工业控制领域，如智能手机、蓝牙音视频设备、煤水电气计量缴费、家用电器集控、智慧医疗领域的数据传输，BLE 作为智能手机与控制器间的通讯手段具有普及率高、功能低和稳定的优点[3-5]。

2 技术实现

2.1 需求分析

燃气企业物联的主体是连接插卡式燃气表，用户通过4G 和蓝牙通信功能，使用手机端APP，将数据写入智能卡中，完成缴费过程。上一代蓝牙智能卡存在功耗高、写卡不稳定、成本高等问题。

2.2 技术实现

硬件设备：

（1）主控蓝牙SOC 选用功耗低，体积小的主控芯片，选用功率低、体积小的SmartBond 蓝牙智能系统级芯片（SoC）。

（2）设计智能IC 卡接口部分供电电源。选用体积小，外围器件的无感电荷泵升压芯片。

（3）针对写卡不稳定，数据出错情况，设计一个低-高电平转换电路，选用低导通率NMOS 管搭建。

软件功能：蓝牙卡主要实现基础开卡、读卡、写卡、关闭功能，并与手机APP 进行蓝牙通讯，完成读写卡，实现蓝牙卡充值缴费的功能。

2.2.1 硬件系统设计

蓝牙SOC 负责蓝牙通信协议，无线数据收发处理。IC 卡电源管理，读写IC 卡功能，IC 卡读写权限控制。指示灯显示闪烁，及电池电量管理，自动关机管理等功能。蓝牙智能卡采用纽扣电池供电，其提供有效电压范围为2.5V-3.0V[6]。

2.2.2 软件系统设计

开机自动关机功能模块、蓝牙连接及通信状态检测指示模块、蓝牙数据通信模块、蓝牙IC 卡公用及类型自动检测模块、AT88SC102 卡功能模块、4442 卡功能模块、APP 通信数据下发解码模块、IC 卡数据上传编码模块、MAC 码读写功能模块、电池电量监测模块、防止死机WDG 模块、调试信息打印模块[7]。

2.2.3 业务流程

根据具体业务需要，系统流程图如图1所示。

图1：软件系统流程图

2.2.4 代码实现

3 经验总结

3.1 原器件选型

（1）合理降低成本。MCU 与器件选型，优先选用国产化产品。

（2）降低功耗。MCU 选择业界最低功耗的，无通信功能，且具备自动关机功能。

3.2 预留扩展

随着蓝牙技术的进一步发展，蓝牙通信速率将不断提高，因此需充分考虑能够扩展其它卡型的蓝牙智能卡。

4 结语

随着物联网发展，蓝牙技术将在各个领域得到更广泛、更深入的应用。