Thiết kế và thử nghiệm hệ thống truyền tin nhắn qua Bluetooth

Thiết kế và thử nghiệm hệ thống 
truyền tin nhắn qua Bluetooth 
Tóm tắt: Gần đây Bluetooth đã được nghiên cứu ở 
nhiều nước cả về mặt lý thuyết cũng như ứng dụng, nhiều 
sản phẩm ứng dụng công nghệ Bluetooth đã được các nhà 
sản xuất giới thiệu với thị trường. Bài báo giới thiệu một 
số kết quả trong việc xây dựng một hệ thống truyền tin 
nhắn bằng Bluetooth giữa một điện thoại và máy tính PC. 
Một khối ghép nối để giao tiếp với máy tính qua Bluetooth 
kết hợp với một phần mềm viết trên máy tính cho phép 
nhận và quản lý tin nhắn nhận được. Hệ thống cho phép 
truyền nhận tin nhắn cả trong trường hợp mạng di động 
hoạt động, không hoạt động hoặc sóng rất kém. 
Từ khoá: Bluetooth, ghép nối máy tính, tin nhắn, truyền 
nhận dữ liệu. 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Mặc dù gần đây thuật ngữ Bluetooth được nhắc đến 
nhiều, nhưng hiểu sâu về công nghệ Bluetooth chưa 
phải là một trào lưu phổ biến. Vì vậy chúng tôi muốn 
dùng những lời mở đầu để giới thiệu đôi nét về 
Bluetooth. Thuật ngữ Bluetooth bắt nguồn từ tên thời xa 
xưa của một nhà vua Đan Mạch - Harald I Bluetooth 
(Danish Harald Blatand, 910-985). Harald Bluetooth đã 
hợp nhất Đan Mạch và Norway, còn công nghệ 
Bluetooth là biểu tượng của sự thống nhất giữa công 
nghệ máy tính và công nghệ truyền thông đa phương 
tiện [2]. 
Ngày nay, Bluetooth dùng để chỉ một công nghệ 
không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp 
với nhau trên khoảng cách ngắn, bằng sóng vô tuyến 
trên băng tần chung ISM (Industrial, Scientific, 
Medical) trong dải tần 2,40 - 2,48 GHz. Đây là dải băng 
tần không cần đăng ký được dành riêng dùng cho các 
thiết bị không dây trong công nghiệp, khoa học và y tế. 
Bluetooth được thiết kế nhằm mục đích thay thế dây 
cáp 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 thấp. Bluetooth là công 
nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao 
tiếp với nhau trên khoảng cách ngắn. 
Bluetooth được thiết kế nhằm mục đích thay thế dây 
cáp 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 thấp. 
 Khi được kích hoạt, thiết bị Bluetooth có thể tự 
động dò tìm và định vị những thiết bị khác có chung 
công nghệ trong vùng xung quanh và kết nối với chúng. 
Về mặt thời gian, năm 1994 là năm mà lần đầu tiên 
hãng Ericsson đưa ra một đề án nhằm hợp nhất liên lạc 
giữa các loại thiết bị điện tử khác nhau mà không cần 
phải dùng đến các sợi cáp nối cồng kềnh, phức tạp. Đây 
thực chất là một mạng vô tuyến không dây cự ly ngắn 
chỉ dùng một vi mạch có kích thước cỡ 9mm có thể 
chuyển các tín hiệu sóng vô tuyến điều khiển thay thế 
cho các sợi cáp điều khiển phức tạp. 
Năm 1998: năm công ty lớn trên thế giới bao gồm 
Eric-sson, Nokia, IBM, Intel và Toshiba đã liên kết, hợp 
tác thiết kế và cùng tiến hành phát triển một chuẩn công 
nghệ kết nối không dây mới mang tên Bluetooth nhằm 
kết nối các thiết bị vi điện tử lại với nhau thông qua 
sóng vô tuyến. 
Đến ngày 20/05/1998: nhóm nghiên cứu Special 
Interest Group, viết tắt là SIG, chính thức được thành 
lập với mục đích phát triển công nghệ Bluetooth trên thị 
trường viễn thông. Bất kỳ công ty nào có kế hoạch sử 
dụng công nghệ Bluetooth đều có thể tham gia vào. 
Tháng 7/1999: các chuyên gia trong SIG đã đưa ra 
thuyết minh kỹ thuật phiên bản Bluetooth 1.0. 
Năm 2000: SIG đã bổ sung thêm 4 thành viên mới là 
3Com, Lucent Techonologies, Microsoft và Motorola. 
Công nghệ Bluetooth đã được cấp dấu chứng nhận kỹ 
thuật ngay trong lần ra mắt đầu tiên 
Các cột mốc sự kiện cứ kết tiếp nhau cho đến những 
năm gần đây, Bluetooth được coi là thị trường năng 
động và sôi nổi trong lĩnh vực truyền thông. Trên mạng 
internet [5] có thể dễ dang tìm thấy vô số, cả hình ảnh 
cũng như mô tả tóm tắt tính năng kỹ thuật, các sản phẩm 
ứng dụng công nghệ Bluetooth 
Về mặt nghiên cứu, qua các tài liệu tham khảo, 
chẳng hạn như [2] và [3] chúng tôi thấy gần như tất cả 
các vấn đề lý thuyết đều đã được các công ty, các nhà 
nghiên cứu đặt chân đến và nhiều vấn đề đã trở nên khép 
kín. Vì vậy chúng tôi chọn cách tiếp cận với các ứng 
dụng. Vấn đề được trình bày trong bài báo này là một số 
kết quả bước đầu trong việc tìm kiếm giải pháp cho việc 
truyền và nhận dữ liệu dưới dạng tin nhắn bằng 
Văn Thương Nguyễn, Diên Tập Ngô 
Trường Đại Học Duy Tân, Khoa Điện Tử Viễn Thông, 
K7/25 Đường Quang Trung, Đà Nẵng, Việt Nam, Email: ndtap06@vnn.vn
 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) 
ISBN: 978-604-67-0349-5 477
Bluetooth. Trong thông báo ban đầu, nội dung nghiên 
cứu cũng cần được giới hạn để có thể tập trung vào phần 
nhận; lý do là phần truyền cần có phần tạo ra các ký tự 
truyền nhờ bàn phím. Phần truyền không khó về giải 
pháp điện tử nhưng phức tạp về mặt cơ khí và đóng gói 
sản phẩm nên chúng tôi đã chọn luôn một điện thoại di 
động để có sẵn bàn phím và khả năng xuất ra tín hiệu 
dưới dạng Bluetooth. Cuối cùng hệ thống truyền nhận tin 
nhắn được thiết kế bao gồm: một điện thoại di động loại 
F19 (của FPT), một khối thu nhận tín hiệu Bluetooth 
ghép nối máy tính và một phần mềm để hiển thị và quản 
lý tin nhắn nhận được chạy trên máy tính. 
II. THỰC NGHIỆM 
Để xây dựng hệ thống thì nhiệm vụ đầu tiên cần giải 
quyết là thiết kế môđun truyền nhận Bluetooth ghép nối 
máy tính với các khối chức năng sau đây: 
- Khối nguồn nuôi với lối ra có điện áp một chiều 
+3V và +5V ổn định. 
- Khối nạp pin khi hệ thống cần hoạt động trong 
điều kiện cần di chuyển dễ dàng. 
- Khối truyền nhận tín hiệu Bluetooth. 
- Khối giao tiếp với máy tính PC qua cổng RS-232. 
- Khối chuyển đổi RS-232/USB để nối với các máy 
tính đời mới. 
Trong các khối trên, phức tạp nhất sẽ là khối truyền 
nhận tín hiệu Bluetooth. Để tiết kiệm thời gian và tăng 
độ ổn định của hệ thống chúng tôi đã sử dụng một mô 
đun được thiết kế sẵn với các thông số kỹ thuật như sau: 
- Khối có độ nhạy -80dBm. 
- Công suất truyền tải RF lên đến 4 dBm. 
- 1.8V cho chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng và 
1,8 đến 3.6V cho I /O. 
- PIO điều khiển được. 
- Giao diện UART với tốc độ truyền có thể lập trình. 
- Tích hợp ăng-ten ngay trên môđun. 
Tính năng phần mềm: 
- Mặc định tốc độ Baud: 38400 bps, số bit dữ liệu: 8, 
số bit stop là 1, không có tính chẵn lẻ, kiểm soát 
dữ liệu: có. 
- Hỗ trợ tốc độ truyền: 9600; 19200; 38400; 57600; 
115200; 230400; 460800. 
- Cho một xung dương vào PIO0, thiết bị sẽ bị ngắt 
kết nối. 
- Trạng thái cổng PIO1: thấp - ngắt kết nối, cao - 
kết nối; 
- Các chân PIO10 và PIO11 có thể kết nối với LED 
màu đỏ và màu xanh riêng. Khi hai thành viên 
Master và Slave được ghép nối, các LED màu đỏ 
và màu xanh nhấp nháy 1 lần trong khoảng thời 
gian 2s, trong khi ở trạng thái ngắt kết nối chỉ có 
LED màu xanh nhấp nháy 2 lần / s. 
- Tự động kết nối với các thiết bị mới khi bật nguồn. 
Chính nhờ sự phong phú của các tính năng cả trên 
phần cứng cũng như phần mềm mà môđun ghép nối 
máy tính đã trở nên nhỏ gọn và hấp đẫn trong hoạt 
động. Sơ đồ nguyên lý của môđun này được mô tả trên 
hình 1. Phía trên bên trái của sơ đồ là vi mạch MAX232 
với 16 chân. Phần bên phải là môđun Bluetooth đã được 
thiết kế sẵn với 34 chân. Phần giữa là cổng DB9 dùng 
để ghép nối bản mạch với máy tính. 
Phía dưới gồm hai phần chính là mạch sạc pin nuôi 
cho môđun và vi mạch chuyển đổi mức điện áp +5V 
thành +3,3V cung cấp cho môđun Bluetooth hoạt động. 
Phần bên phải là cổng USB loại mini dùng cho mạch 
cấp điện áp +5V từ máy tính PC. 
Nguyên lý hoạt động của bản mạch: 
Môđun Bluetooth có nhiệm vụ là nhận (hoặc phát) 
tín hiệu Bluetooth. Tín hiệu nhận được sẽ được giải mã, 
giải điều chế và đưa tín đến chân UART-TxD của 
môđun. Điện áp +3,3V ổn định, cung cấp cho môđun 
Bluetooth hoạt động được lấy từ IC AAP2967-33VR. 
Hình 1: Sơ đồ mạch của khối ghép nối với máy tính. 
MAX232 có nhiệm vụ là đảo tín hiệu từ chân 
UART-TxD của môđun và làm tương thích mức điện áp 
với máy tính. Tín hiệu dữ liệu sau khi đảo sẽ được 
truyền đến cổng COM trong máy tính thông qua DB9 
để hiển thị dữ liệu lên màn hình nhờ phần mềm được 
chúng tôi viết ra bằng ngôn ngữ C# và sẽ được trình bày 
sau đây. 
 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) 
ISBN: 978-604-67-0349-5 478
Trong bản mạch được thiết kế (hình 2), ta có thể 
dùng một chuyển mạch để chọn chế độ hoạt động cho 
môđun bằng cách: giữ cho chân PIO4 luôn ở mức thấp 
(0V) và sử dụng chân PIO5 để thiết lập chế độ hoạt 
động cho môđun. Nếu PIO5 được giữ ở mức cao thì 
môđun hoạt động ở chế độ Master, còn chân PIO5 ở 
mức thấp thì môđun hoạt động ở chế độ Slave. 
12
0
0
0
0
1 234
5 678
5 6
4321
1
2
2
12
1
2
1 2
1 2
1 2
1
2
1 2
1 2
1
2 1
2
1
2
3
1
4
5
6
7
8
9
1 2 3 4 5 6 7 8
16 15 14 13 12 11 10 9
2
1
21
2
1 2
1
2
1 2
1
2
1
34333231302928272625242322
21
20
19
18
17
16
15
14
13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Hình 2: Mạch in được thiết kế bằng Altium 10. 
Khi ta cấp nguồn cho bản mạch, nếu chỉ có LED đỏ 
sáng có nghĩa là môđun chưa được cấp nguồn. Ta phải 
chuyển công tắc để IC AAP2967-33VR hoạt động và 
cấp điện áp 3,3V cho môđun đồng thời chọn chế độ hoạt 
động cho môđun. Môđun hoạt động thì LED xanh sẽ 
nhấp nháy. Nếu ở chế độ Master thì LED xanh nhấp 
nháy 500ms, nếu ở chế độ Slave thì 800ms. 
Toàn bộ các linh kiện trên sơ đồ, với số lượng không 
nhiều, được hàn trên một mạch in như trên hình 2. 
Viết phần mềm thu nhận và quản lý tin nhắn. 
Để đưa bản mạch vào hoạt động còn cần đến một 
phần mềm được viết bằng ngôn ngữ C# và nạp trên máy 
tính PC. Lưu đồ của phần mềm được mô tả trên hình 3. 
Tên của các khối và các mũi tên đã chỉ cho ta hoạt động 
của phần mềm. 
Cấu trúc của chương trình gồm các ComboBox, 
Button và TextBox: 
- COM, BaudRate, Data Bit, Parity, Stop Bit là các 
ComboBox. 
- Kết nối, Ngắt, Clear và Send là các Button. 
- Còn lại 2 ô trống chính là các TextBox. 
Đầu tiên ta khai báo 1 Object SerialPort mới bằng lệnh: 
SerialPort P = new SerialPort(); 
Bước tiếp là ta tạo dữ liệu cho các comboBox: 
- ComboBox COM: tạo môt mảng string để chứa tất 
cả các cổng đang có trên máy ”string[ ] ports = 
SerialPort.GetPortNames( );” rồi ta thêm toàn 
bộ các COM đã tìm được vào ComboBox 
”cbCom.Items.AddRange(ports); ” 
Hình 3: Lưu đồ của phần mềm nạp trên máy tính. 
- ComboBox BaudRate: ta cũng tạo một mảng để 
chứa tất cả các giá trị tốc độ Baud: 
string[ ] BaudRate = { "1200", "2400", "4800", 
"9600", "19200", "38400", "57600", "115200" }; 
Tương tự ta cũng tạo dữ liệu cho các ComboBox khác : 
- ComboBox DataBit: 6; 7; 8. 
- ComboBox Parity: None, Odd, Even. 
- ComboBox Stopbit: 1; 1.5; 2. 
Tiếp theo các hàm được xây dựng cùng với thủ tục cho 
việc truyền nhận dữ liệu qua COM; cụ thể: 
- Nhấn nút “Kết nối” và kiểm tra xem COM đã mở 
chưa. 
- Nếu cổng COM mở thì cho phép truyền nhận dữ 
liệu. Nếu chưa mở cổng COM thì thông báo 
“Không kết nối được” và ta phải chọn các thông 
số lại chính xác để kết nối đúng cổng COM đang 
mở và các thông số khác. 
 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) 
ISBN: 978-604-67-0349-5 479
 Hình 4: Màn hình khởi động để chọn các thông số phù hợp. 
Tất cả các dữ liệu nhận được từ môđun đều hiển thị 
vào ô trống lớn ở trên chương trình. Ô trống nhỏ để ta 
nhập dữ liệu muốn truyền đi. Sau khi nhập xong ta nhấn 
nút “Send” thì dữ liệu sẽ được truyền đến môđun. Hình 
5 hiện rõ hai dòng tin nhắn được gửi đi từ điện thoại 
F19 
Hình 5: Môđun nhận dữ liệu từ điện thoại 
F19 và được hiển thị lên màn hình. 
Việc truyền nhận dữ liệu đã xong thì ta nhấn nút 
“Ngắt” để đóng cổng COM và dừng kết nối. 
III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐÁNH GIÁ 
Hệ thống truyền nhận Bluetooth sau khi thiết kế, lắp 
ráp được mô tả trên hình 5. Do máy tính PC được sử 
dụng để đánh giá hoạt động của hệ thống không có cổng 
nối tiếp RS-232 nên một mạch chuyển đổi RS-232/USB 
(không có trong hình 1) được bổ sung thêm. 
Việc đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống được 
tiến hành qua những bước khảo sát sau: 
- Mức độ mắc lỗi, được hiểu là sai hoặc mất ký tự 
truyền. 
- Khoảng cách truyền/ nhận lớn nhất, tính bằng mét. 
- Khả năng mở rộng khoảng cách truyền. 
Về tiêu chí thứ nhất, chúng tôi không gặp một trường 
hợp mắc lỗi nào đối với các thông báo nhận được. Các 
lần thử nghiệm đều cho thấy các thông báo hoặc là nhận 
được đầy đủ các ký tự đã truyền khi khoảng cách truyền 
cho phép hoặc là không nhận được gì khi khoảng cách 
quá xa với. Khoảng cách mà từ đó dịch đi xa hơn sẽ 
không nhận được tin nhắn được gọi là khoảng cách 
truyền lớn nhất. 
Hình 5: Toàn bộ hệ thống được ghép nối với 
máy tính PC để thử nghiệm và đánh 
giá. 
Về khoảng cách truyền lớn nhất: kết quả khảo sát 
cho thấy khoảng cách này không giống nhau trong 
những lần thử nghiệm, với giá trị nằm trong khoảng 8-15 
mét. Những yếu tố đã ảnh hưởng đến khoảng cách 
truyền là: độ ẩm không khí, vật cản trên đường truyền, 
trong đó phải quan tâm cụ thể đến kích thước và vật liệu 
làm ra vật cản. Trong trường hợp bộ nhận bị che khuất 
(một phần hoặc hoàn toàn) thì khoảng cách rất ngắn, 
thậm chí không nhận được tin nhắn. 
 Để khảo sát kỹ hơn về khoảng cách truyền cực đại, 
các tài liệu tham khảo đã chỉ cho chúng tôi một khả 
năng tăng được khoảng cách truyền có hiệu quả là sử 
dụng bộ lặp (repeater). Trong các bộ lặp, khoảng cách 
truyền được nâng lên nhờ sử dụng các môđun công suất, 
thí dụ môđun ASD-559 (thông báo cá nhân) cho phép 
tăng khoảng cách truyền đến 2000m (xem hình 6). Các 
thông số kỹ thuật của môđun ASD-559: 
- Bluetooth 2.0 + EDR. 
- Tiêu chuẩn kết nối USB. 
 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) 
ISBN: 978-604-67-0349-5 480
- Có thể làm việc với Windows, Linux, và Mac OS 
X. 
- Khoảng cách phủ sóng đến 2000m. 
- Nhờ ăngten có khả năng mở rộng phạm vi lên đến 
10 km. 
- Không cần nguồn ngoài khi dùng khoảng cách 
ngắn. 
- Vỏ nhôm để giảm nhiễu và tăng độ nhạy. 
- Mở rộng phạm vi của các thiết bị bluetooth xung 
quanh. 
- Tối ưu hóa cho hệ thống bluetooth, nhanh chóng 
và ổn định. 
Hình 6: Bộ lặp cho phép truyền dữ liệu 
Bluetooth đi xa 2000m. 
Rõ ràng với giải pháp bộ lặp, khoảng cách truyền 
nhận dữ liệu có thể tăng lên nhiều lần, kéo theo việc mở 
rộng phạm vi ứng dụng của việc truyền nhận dữ liệu nói 
chung và tin nhắn nói riêng bằng cách sử dụng công 
nghệ Bluetooth. 
VI. KẾT LUẬN 
Bài báo là kết quả của quá trình tìm hiểu sâu về 
công nghệ Bluetooth, một công nghệ không dây đã và 
đang phát triển rất mạnh và được ứng dụng rộng rãi hiện 
nay, nắm được cách thức hoạt động, các đặc điểm kỹ 
thuật và khả năng của công nghệ Bluetooth. Thêm vào 
đó là một số kiến thức về các kỹ thuật mạng không dây 
khác. Tất cả đã cho phép nhóm tác giả hinh thành một 
ứng dụng truyền nhận tin nhắn qua Bluetooth. 
Hệ thống truyền nhận dữ liệu bằng Bluetooth được 
thiết kế trong khuôn khổ bài báo cho phép truyền nhận 
tin nhắn trên khoảng cách 8-15 mét; một khoảng cách 
xa hơn, đến 2000m có thể đạt được khi sử dụng một bộ 
lặp (repeater) thích hợp. Một phím chuyển đổi chức 
năng của khối truyền nhận Bluetooth có thể cho phép 
truyền nhận tin nhắn theo cả hai hướng. Những kết quả 
ban đầu tuy còn ở mức khiêm tốn nhưng đã có thể gợi 
mở một số khả năng ứng dụng thực tế cho hệ thống. 
Các ứng dụng đang được hoàn thiện để trở nên hấp dẫn 
hơn bằng việc các dữ liêu được truyền là âm thanh, hình 
ảnh cùng với sự mã hoá để bảo mật được thông tin cần 
truyền. 
LỜI CÁM ƠN 
Nhóm tác giả xin bày tỏ lòng cám ơn tới các Thày 
Cô ở Khoa Điện Tử Viễn Thông của Trường Đại học 
Duy Tân đã có những ý kiến đóng góp quý báu giúp cho 
nội dung bài báo được hoàn thiện. 
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Ngô Diên Tập: Vi điều khiển với lập trình C, Nhà xuất bản Khoa 
học Kỹ Thuật, Hà Nội, 2005. 
[2] Đặng Minh Thắng, Chu Nguyên Tú: Xây dựng hệ thống điều khiển 
máy tính từ xa sử dụng công nghệ Bluetooth, Luận văn cử nhân 
tin học, 2004, Đại học Khoa học Tự nhiên TP.Hồ Chí Minh.. 
[3] Charlie White, Bluetooth: Past, Present and Future, CEN talks 
with Mike Foley, Executive Director, Bluetooth SIG, 2005. 
[4] Jaap C. Haartsen (Bluetooth SIG), Bluetooth Voice and Data 
Performance in 802.11 DSSS WLAN Environment. 
[5]  
 Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014) 
ISBN: 978-604-67-0349-5 481