蓝牙总结

蓝牙技术简介

蓝牙诞生于1994年,作为有线传输的无线替代方案,其理念是使用无线电传输(亦即无线传输)来交换数据。蓝牙这个名字来自十世纪的名字丹麦国王(HaraldBlåtand),英文名为哈拉尔·蓝牙(Harold Bluetooth)。据说,蓝牙å王统一了四分五裂的交战派,亦即现在的挪威,瑞典和丹麦。同样地,蓝牙技术的诞生成为一种开放式标准,让离散的产品和行业可以建立联系和协同工作。

蓝牙如何工作?

不同于有线传输,蓝牙设备使用无线电波连接电话或计算机。耳机或手表等蓝牙产品包含微型计算机芯片,上面搭载蓝牙无线电和软件以便于连接。当两个蓝牙设备想要互相对话时,它们需要配对蓝牙设备之间的通信在短距离点对点网络(亦称为微微网)中发生。建立网络后,一台设备作为主设备,其他从属是从设备。当蓝牙设备进入和离开无线电范围时,微微网将动态和自动建立。


基础率/增强数据率(br / edr)

蓝牙核心规格版本2.1,称为基础率/增强数据率(BR / EDR),使消费者能够轻松连接蓝牙设备。

凭借简单和安全的配对,消费者通过版本2.1从连接菜单选择“添加蓝牙设备”,让设备自动寻找和互相连接。


蓝牙低耗能(LE)(也称为Bluetooth Smart或蓝牙规格版本4.0+)

是一款节能,易于使用的蓝牙产品,专为物联网(IoT)设计

蓝牙高速技术(版本3.0 +蓝牙核心规格的HS增强)

关键功能

  • 蓝牙高速技术只在必要时才使用高速无线电,从而降低耗能,延长设备的电池寿命。
  • 凭借通用交替MAC / PHY,蓝牙高速让无线电只需要时差搜索其他高速设备传输数据。 
  • 蓝牙高速提高功率控制速度,确保有限的流失,大幅降低耳机断连的机率。
  • 单向广播无连接数据可降低延迟率,更快地传输少量数据,提高消费者体验

蓝牙协议栈

1.1蓝牙的底层模块

底层模块是蓝牙技术的核心模块,所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层模块。它主要由链路管理层(LMP Link Manager Protocol),基带层(BB Base Band)和射频(RF Rodio Frequency)组成。其功能是:无线连接层(RF)通过2.4GHZ无需申请的ISM频段,实现数据流的过滤和传输,它主要定义了对工作在此频段的蓝牙接收机应满足的要求;基带层(BB )提供了两种不同的物理链路(同步面向连接链路SCO Synchronous Connection Oriented和异步无连接链路ACLAsynchronous Connection Less),负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输,并且对所有类型的数据包提供了不同层次的前向纠错码(FEC Frequency Error Correction)或循环沉余度差错校验(CTC Cyclic Redundancy Check); LMP层负责两个或多个设备链路的建立和拆除及链路的安全和控制,如鉴权和加密,控制和协商基带包的大小等,它为上层软件模块 供应不同的访问入口;蓝牙主机控制器接口HCI(主控制器接口)由基带控制器,连接管理器,控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口,它提供了一个调用下层BB,LM,状态和控制寄存器等硬件的统一命令,上,下两个模块接口之间的消息和数据的传递必须通过HCI的解释才能进行.HCI层以上的协议软件实体运行在主机上,而HCI以下的功能由蓝牙设备耒完成,二者之间通过传输层进行交互。


1.2中间协议层

中间协议层由逻辑链路控制和适配协议L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol),服务发现协议SDP(服务发现协议),串口仿真协议或称线缆替换协议RFCOM和二进制电话控制协议TCS(TelephonyControl protocol Spectocol)组成.L2CAP是蓝牙协议栈的核心组成部分,也是其它协议实现的基础。它位于基带之上,向上层提供面向连接的和无连接的数据服务。它主要完成数据的拆装,服务质量控制,协议的复用,分组的分割和重组(Segmentation and Reassembly)及组提取等功能.L2CAP允许高达64KB的数据分组.SDP是一个基于客户/服务器结构的协议。它工作在L2CAP层之上,为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务及其属性,而服务的属性包括服务的类型及该服务所需的机制或协议信息.RFCOMM是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议,符合ETSI标准的TS 07 .10串口仿真协议。它在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号,为原先使用串行连接的上层业务提供传送能力.TCS是一个基于ITU-T Q.931建议的采用面向比特的协议,它定义了用于蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的控制信令(呼叫控制信令),并负责处理蓝牙设备组的移动管理过程。


1.3高端应用层

高端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分一个完整的蓝牙协议栈按其功能又可划分为四层:核心协议层(BB,LMP,LCAP,SDP),线缆替换协议层(RFCOMM),电话控制协议层(TCS-BIN),选用协议层(PPP,TCP,TP,UDP,OBEX,IrMC,WAP,WAE),而高端应用层则由选用协议层组成。点对点协议,它由封装,链路控制协议,网络控制协议组成,它定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据,它主要用于LAN接入,拨号网络及传真等应用规范; TCP / IP(传输控制协议/网络层协议),UDP(用户数据报协议对象交换协议)是三种已有的协议,它定义了因特网与网络相关的通信及其他类型计算机设备和外围设备之间的

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