2智能燈泡係統總體設計
2.1智能燈泡設備
主要分為兩個部分：智能燈泡硬件以及智能燈泡固件程序。其中硬件包括電壓轉換模塊、藍牙控製模塊和LED發光模塊。
2.1.1硬件設計
（1）電壓轉換模塊
由於LED燈珠需要的電壓為18V，而藍牙模塊需要的電壓為3.3V，所以需要將220V的輸入電壓進行兩次轉換：220V轉18V和18V轉3.3V。其中220VAC轉18VDC模塊實現交流的220V轉成直流18V供電，為整個係統供電。
在18V轉3.3V模塊中的電壓轉換芯片采用Holtek公司生產的HT7533-1，LDO將18VDC轉成3.3V，主要為藍牙模塊供電。
（2）藍牙控製模塊
藍牙控製模塊電路主要有係統指示燈、複位電路、SPI程序下載接口、PWM電路等幾部分組成。
係統采用16MHz晶振作為時鍾源。在存儲設備方麵主要采用E2PROM，在就需要在固件代碼中定義一個NVM_TYPE_EEPROM的宏。固件程序通過SPI串行外設接口的方式進行下載與調試。在藍牙芯片引出4個引腳，設置為PWM模式，分別用於控製紅、綠、蘭、白光四路脈衝，用於調節燈泡的發光顏色。
（3）LED發光模塊
LED發光模塊采用六個燈珠布局方式：白色燈珠三個，紅、綠、藍燈珠各一個。其中三個白色燈珠為串聯的方式。
2.1.2智能燈泡固件設計
CSR1010芯片支持藍牙4.0協議棧，該協議棧主要包括ATT、GATT、SMP、L2CAP、GAP等規範。
通用訪問規範（Generic Access Profile，GAP）規定了4種角色：廣播者（Broadcaster）、觀察者（Observice）、外設（Peripheral）和中央（Central）角色。所以在智能插座係統中，燈泡作為外設設備，控製器支持從設備（Slave）角色，移動終端作為中央角色，是所有外設連接的發起者，控製器支持主設備（Master）角色。
GATT規範位於協議的最頂層，由一個或者多個服務構成規範用來實現某個應用。在係統中，燈泡作為一個Server向移動終端（Client）暴露一個調色服務，用於控製燈泡的亮度、色彩和通斷。調色服務中包含兩個特征值，特征值1用於控製燈泡的通斷，長度為1個字節。規定命令值0x00為關，0x01為通。特征值2用於控製燈泡的色彩和亮度，長度為4個字節，前三個字節用於控製燈泡的顏色，最後一個字節用於控製燈泡的亮度。前三字節隻當最後字節為0有效。
硬件上電後，主要進行係統的初始化工作，包括GATT、SMP、GAP、硬件等模塊的初始化。初始化完成後，再讀取係統時間和規則，然後燈泡開始廣播。
在實際應用中，用戶不會一直長時間需要控製燈泡，所以出於節約能耗的考慮，將廣播狀態中將廣播設置為三種模式：快播，中播，慢播。其中快播持續時間為1min，廣播時間間隔為60ms，中播持續時間為5min，廣播時間間隔為1280ms，其餘時間為慢播時間，廣播間隔為5s。該設計可以有效降低能耗，並能有效保證設備能及時被發現和連接。
調色的實現方式為自定義一個函數用於控製占空比：
2.2APP軟件設計
移動終端設備端作為主設備，主要有掃描設備、發現設備、發起連接、發送控製指令、斷開連接等操作。開啟軟件後，進行相關數據初始化，然後係統進入輪訓掃描設備階段。連接設備後，按照上文規定的格式發送指令，控製相關操作。APP軟件主要基於Android平台[8]。
理論上一個主設備可以同時連接無數個從設備，但一個從設備同時隻能被一個主設備控製。采用控製完立即釋放連接的方式，這樣可以釋放資源給別的用戶使用。同時，利用4.0協議最短可以在3ms內完成連接並傳輸數據的特性，實現一個時間段內多個移動終端同時控製一個燈泡的功能。
涉及到需要對多個燈泡信息進行管理，設計了基於Sqlite數據庫[9，10]的設備管理模塊，用於存儲和管理燈泡的相關信息。