CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Công nghệ Bluetooth 1. Khái niệm Bluetooth Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau trong khoảng cách ngắn, bằng sóng vô tuyến qua băng tần chung ISM (Industrial, Scientific, Medical) trong dãy tần số 2.48GHz và có khả năng truyền tải dữ liệu nhanh, bảo mật và ít nhiễu. Đây là dãy băng tần không cần đăng ký đƣợc dành riêng cho các thiết bị không dây trong công nghiệp, khoa học và y tế.
Bluetooth đƣợc thiết kế nhằm mục đích thay thế dây cable giữa máy tính và các thiết bị truyền thông cá nhân, kết nối vô tuyến giữa các thiết bị điện tử lại với nhau một cách thuận lợi với giá thành rẻ. Khi đƣợc kích hoạt, Bluetooth có thể tự động định vị những thiết bị khác có chung công nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nối với chúng. Nó đƣợc định hƣớng sử dụng cho truyền dữ liệu lẫn giọng nói. Công nghệ không dây Bluetooth là một tiêu chuẩn trong thực tế, dùng cho các thiết bị cỡ nhỏ, chi phí thấp, liên kết giữa PC và điện thoại di động hoặc giữa các máy tính với nhau… 1.
Ƣu điểm - Tiêu thụ năng lƣợng thấp, có thể ứng dụng đƣợc nhiều trong nhiều loại thiết bị, bao gồm cả các thiết bị cầm tay và điện thoại di động; - Giá thành hạ (Sự phát triển của công nghệ làm cho giá thành thiết bị Bluetooth ngày càng giảm); - Khoảng cách giao tiếp cho phép: ● Khoảng cách giữa hai thiết bị đầu cuối có thể lên đến 10m ngoài trời và 5m trong tòa nhà; ● Khoảng cách thiết bị đầu cuối và Access point có thể lên đến 100m ngoài trời và 30m trong tòa nhà. - Bluetooth sử dụng băng tần không đăng ký 2. Tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt mức tối đa 1Mbps (do sử dụng tần số cao) mà các thiết bị không cần phải thấy trực tiếp nhau (Light-of-sight requirements); - Dễ dàng trong việc phát triển các ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này với một ứng dụng khác thông qua các chuẩn “BluetoothProfiles”, do đó có độc lập về phần cứng và hệ điều hành sử dụng; - An toàn và bảo mật: đƣợc tích hợp với sự xác nhận và mã hóa; 14 Luan van - Tính tƣơng thích cao, đƣợc nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng nhƣ phần mềm hỗ trợ; - Sử dụng “frequency hopping” giúp giảm nhiễu sóng; - Có khả năng bảo mật từ 8 – 128bit. Nhƣợc điểm - Do sử dụng mô hình ad-hoc không thể thiết lập các ứng dụng thời gian thực; - Khoảng cách kết nối còn ngắn so với các công nghệ mạng không dây khác; - Số thiết bị active, park cùng lúc trong một piconet (mạng liên kết giữa máy tính với các thiết bị thông qua giao thức của công nghệ bluetooth) còn hạn chế; - Tốc độ truyền thông Bluetooth chƣa cao; - Bị nhiễu bởi một số thiết bị sử dụng sóng radio khác (lò vi sóng); - Bảo mật còn thấp.
Hệ điều hành Android 1.1 Khái niệm Android là một hệ điều hành dành cho các thiết bị di động nhƣ điện thoại máy tính bản và các thiết bị đeo. Android đƣợc phát triển bởi Google, dựa trên nền tản Linux Kernel và các phần mềm nguồn mở. Ban đầu nó đƣợc phát triển bởi Android Inc (sau đó đƣợc Google mua lại) và gần đây nó trở thành một trong những phần mềm đứng đầu của liên minh OHA (Open Handset Allience - với khoảng 78 thành viên bao gồm cả nhà sản xuất, nhà phát triển ứng dụng … cho thiết bị di động mà dẫn đầu là Google). Andorid đƣợc phát triển nhằm cạnh tranh với các hệ điều hành di động khác nhƣ iOS (Apple), BlackBerry OS, Windows Mobile (Microsoft), Symbian (Nokia), Bada (Samsung), WebOS (Palm).
Android có một cộng đồng phát triển ứng dụng rất lớn, tính đến tháng 08/2014 hiện có hơn khoảng 1.4 triệu có sẵn trên Play Store và đang liên tục đƣợc cập nhật. Ứng dụng đƣợc phát triển bằng ngôn ngữ Java kết hợp với thƣ viện Java có sẵn của Google. Các nhà phát triển ứng dụng có thể sử dụng máy tính chạy hệ điều hành Windows hoặc MacOS hoặc Linux kết hợp với Android SDK để phát triển ứng dụng cho Android.2 Các phiên bản Anroid Hình 1.1: Các phiên bản Android 15 Luan van 1.3 Ƣu điểm Tính linh hoạt: Android kế thừa tính mở từ Linux, hay nói cụ thể hơn là Google và Android mang đến một thế giới hoàn toàn mở. Với Apple, ngƣời dùng dƣờng nhƣ bị cột chặt với những gì hãng này cho phép, từ tính năng chuẩn cho đến ứng dụng – chỉ những ứng dụng đƣợc Apple công nhận mới có thể hoạt động trên iPhone một cách hợp pháp.
Apple tin rằng đó là cách để họ kiểm soát cả guồng máy kinh doanh, từ thiết bị đầu cuối, dịch vụ cho đến ứng dụng bổ sung. Trong khi đó, với thế giới Android, ngƣời dùng đƣợc tự do với những gì họ muốn, các nhà phát triển có đƣợc sự tự do hơn để tạo và thƣơng mại các ứng dụng, và các nhà sản xuất có thể tùy biến lại những trải nghiệm Android cho khách hàng của riêng mình. Gia tăng về số lƣợng thiết bị: Một thực tế là, chỉ có iPhone và các sản phẩm mang nhãn Apple mới sử dụng iOS. Đó có thể là sản phẩm tốt nhất thế giới, nhƣng nếu chỉ có duy nhất một thiết bị nhƣ thế thì chắc chắn rằng khách hàng sẽ không sớm thì muộn cảm thấy họ có quá ít lựa chọn.
Với Android, sự lựa chọn có phần thoải mái hơn. Nhiều công cụ dành cho ngƣời dùng hơn: Với App Inventor, Google đã thậm chí đặt vào tay ngƣời dùng nhiều sức mạnh hơn. Với rất nhiều bộ công cụ phát triển dạng tự tay thực hiện (Do-It-Yourself) đƣợc Google và các đối tác cung cấp, chƣa bao giờ việc tạo ứng dụng lại dễ dàng đến thế với ngƣời dùng và kể các lập trình viên. Tuy nhiên, nhiều ngƣời lại cho rằng điều này sẽ khiến cho Android tràn ngập ứng dụng rác, nhƣng chắc chắn một điều rằng, trong số đó sẽ có vài ứng dụng đáng đồng tiền bát gạo.
Hiệu ứng từ thƣơng hiệu Google: Rõ ràng là Android không hề đơn độc bởi hiện có vài HĐH trên nền Linux khác cũng đang làm mƣa làm gió trên vùng đất di động, điển hình là Bada của Samsung hay MeeGo của liên doanh Nokia – Intel. Điểm khác biệt nằm ở chỗ Android đƣợc Google chống lƣng và tiền tố Google đi cùng với Android là một thƣơng hiệu đáng giá.4 Nhƣợc điểm Thời lƣợng sử dụng pin thấp: Hầu hết các thiết bị Android đều có thời lƣợng pin thấp và đây là một trong những vấn đề quan trọng mà Google và các nhà sản xuất thiết bị Android đang chú trọng giải quyết. Android đa năng nhƣng khó kích hoạt: Khi trải nghiệm Android lần đầu, bạn sẽ thấy nhiều thứ đang hoạt động. Có hàng loạt widget, ứng dụng và lựa chọn mà bạn chƣa hề biết đến.
Chẳng hạn nhƣ Galaxy S III sở hữu những tính năng độc đáo mà iPhone không thể làm đƣợc. Đáng tiếc, bạn cũng phải tùy chỉnh không ít cài đặt nếu muốn kích hoạt tính năng. Chúng là điều khó khăn đối với ngƣời mới dùng Android. Nội dung giải trí: Google đang không ngừng cải tiến nội dung của Play Store, cung cấp chƣơng trình giải trí truyền hình và thêm nhiều phim cho thuê trên thiết bị Android… Nhƣng so sánh với iTunes, sự lựa chọn vẫn còn thua xa những gì bạn nhận đƣợc trên iOS.
Khi nhắc đến lĩnh vực âm nhạc, Google Play còn thiếu vắng nội dung của Warner, một trong bốn hãng ghi âm lớn nhất hành tinh. Phụ kiện cho thiết bị Android chƣa thực sự tốt: Dễ nhận thấy, giới sản xuất phụ kiện dƣờng nhƣ kém quan tâm đến Android. Trên thị trƣờng có rất nhiều phụ kiện độc dành cho 16 Luan van iPhone, không những hỗ trợ chụp ảnh tốt mà còn tăng cƣờng dung lƣợng pin. Nghĩ một cách đơn giản, dòng điện thoại Android không có đƣợc sự nhiệt tình tƣơng tự từ đối tác làm phụ kiện.
Dễ nhiễm phần mềm độc hại và virus: Android hoạt động nhƣ hệ điều hành mở và xuất hiện những kho ứng dụng không chính thức. Bởi vậy, thiết bị Android dễ nhiễm malware hoặc ứng dụng giả mạo. Gần đây nhất, một virus đánh cắp thông tin qua SMS đã xuất hiện trên kho ứng dụng Android tại Trung Quốc.000 ngƣời bị lây nhiễm loại virus này 1. Hệ thống phần cứng 1.1 Module Bluetooth HC – 06 Hình 1.2: Hình ảnh thực tế Module Bluetooth HC-06 Module bluetooth HC-06 ra chân hoàn chỉnh giúp dễ dàng kết nối để thực hiện các thí nghiệm, module đƣợc thiết kế để cho thể hoạt động từ mức điện áp 3.
Khi kết nối với máy tính, HC-06 đƣợc sử dụng nhƣ 1 cổng COM ảo, việc truyền nhận với COM ảo sẽ giống nhƣ truyền nhận dữ liệu trực tiếp với UART trên module. Lƣu ý là khi thay đổi Baudrate cho COM ảo không làm thay đổi baudrate của UART, baudrate UART chỉ có thể thay đổi bằng AT command trên module. Module HC-06 đƣợc setup mặc định là Slave không thể thay đổi đƣợc nên chỉ có thể giao tiếp với các thiết bị bluetooth ở dạng master nhƣ Smart phone, HC-05 master,. hai module bluetooth đƣợc set là Slave không thể giao tiếp với nhau.
Đặc điểm kỹ thuật - Sử dụng CSR mainstream bluetooth chip, bluetooth V2.0 protocol standard; - Sử dụng băng tần ISM: 2.48GHz; - Mức năng lƣợng đƣợc sử cho phép: class2; - Điện áp làm việc của module từ 2.3V; - Điện áp hoạt động của UART từ 3.3 – 5V; - Nhiệt độ lƣu trữ: -40oC – 85oC; - Dòng điện khi hoạt động: khi pairing là 30mA, sau khi pairing hoạt động truyền nhận bình thƣờng 8mA; 17 Luan van - Tốc độ Baudrate UART cho phép: 1200,2400,4800,19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600, 1382400… ; - Kích thƣớc của module: 28mm x 15mm x 2.35mm; - Thiết lập mặc định của module là: tốc độ baud 9600, databits là 8, stopbit là 1, parity là N, pairing code là 1234.2 Module RTC DS1307 Hình 1.3: Hình ảnh thực tế của module RTC DS1307 - Thông số kỹ thuật: ● Điện áp làm việc từ 3.3V đến 5V; ● Bao gồm 1 IC thời gian thực DS1307; ● Sử dụng nguồn Pin 3V bên ngoài khi mất điện; ● 5 pin bao gồm giao thức I2C sẵn sàng cho việc giao tiếp: SDA, SCL, GND, VCC và SQW; ● IC DS1307 Có 56 byte Ram trống để ngƣời dùng tùy ý sử dụng; ● Sử dụng thạch anh 32768KHz tạo dao động cho IC DS1307; ● Nhỏ gọn và dễ sử dụng; ● Kích thƣớc: 30x34mm. STT Tên chân Chức năng 1 X1 Kết nối với thạch anh 32.