藍牙

藍牙簡介：

「藍牙」是一種大容量近距離無線 數字通訊技術標準，其目標是實現最高數據傳輸速率1Mbps、最大傳輸距離爲10釐米～10米，經過增長髮射功率可達到100米。

藍牙技術是 愛立信、IBM等5家公司在1998年聯合推出的一項無線 網絡技術。現在全世界已有1800多家公司加盟該組織。藍牙的傳輸距離爲10cm～10m，它使用2.4 GHz ISM頻段和調頻、跳頻技術，速率爲1 Mbps。藍牙比802.11更具 移動性，802.11限制在辦公室和 校園內，而藍牙卻能把一個設備鏈接到LAN（ 局域網）和 WAN（ 廣域網），甚至支持全球漫遊。此外，藍牙成本低、體積小，可用於更多設備。「藍牙」最大優點還在於更新網絡骨幹時，若是搭配「藍牙」架構成本比鋪設線纜低。

藍牙協議工做在無需許可的ISM(Industrial Scientific Medical)頻段的2.45 GHz。最高速度可達723.1kb/s。爲了不干擾可能使用2.45GHz的其它協議，藍牙協議將該頻段劃分紅79頻道，（帶寬爲1MHZ）每秒的頻道轉換可達1600次。

 

藍牙的應用：

1， 文件傳輸

       藍牙的無線文件傳輸支持特定格式如.xls,.doc,.jpg及文件的文件傳輸，此外還支持遠端的文件夾瀏覽功能；

2，  撥號上網 

        經過藍牙的無線調制解調器，可實現無線撥號上網及傳真；

3，  頭戴式耳機

        這個是最初也是最爲流程的藍牙應用，經過藍牙鏈接，實現無線音頻的輸入及輸出；

4，  藍牙手機

       經過藍牙的應用協議，實現無線通話和受話功能；

5，  局域網訪問

        經過特定的藍牙應用協議，能夠創建局域網並共享網絡鏈接應用；

6，  我的資料管理

         經過無線鏈接，管理電話本記錄、查詢，日曆，日程及名片的傳輸和更新；

 

藍牙協議棧體系結構：

如圖所示，藍牙的協議棧體系結構由底層硬件模塊，中間層和高端應用層三大部分組成；

 

 

 

藍牙底層硬件模塊

底層模塊是藍牙技術的核心模塊，主要由鏈路管理層（LMP Link Manager Protocol）、基帶層（BB Base Band）和射頻（RF Rodio Frequency）組成。

其中：

無線鏈接層（RF）經過2.4GHZ 的ISM頻段,實現數據流的過濾和傳輸,它定義了對工做在此頻段的藍牙接收機應知足的基本要求；

基帶層（ＢＢ）提供了兩種不一樣的物理鏈路（同步面向鏈接鏈路SCO  Synchronous Connection Oriented和異步無鏈接鏈路ACL  Asynchronous Connection Less）,負責跳頻和藍牙數據及信息幀的傳輸，且對全部類型的數據包提供了不一樣層次的前向糾錯碼（FEC Frequency Error Correction）或循環沉餘度差錯校驗（CTC Cyclic Redundancy Check）；

LMP層負責兩個或多個設備鏈路的創建和拆除及鏈路的安全和控制，如鑑權和加密、控制和協商基帶包的大小等，它爲上層軟件模塊提供了不一樣的訪問入口；

藍牙主機控制器接口 HCI （Host Controller Interface）由基帶控制器、鏈接管理器、控制和事件寄存器等組成。它是藍牙協議中軟硬件之間的接口，它提供了一個調用下層BB、LM、狀態和控制寄存器等硬件的統一命令,上、下兩個模塊接口之間的消息和數據的傳遞必須經過HCI的解釋才能進行。HCI層以上的協議軟件實體運行在主機上，而HCI如下的功能由藍牙設備來完成，兩者之間經過傳輸層進行交互。

 

藍牙中間協議層模塊

中間協議層由邏輯鏈路控制與適配協議L2CAP  （Logical Link Control and Adaptation Protocol）、服務發現協議 SDP （Service Discovery Protocol）、串口仿真協議或稱線纜替換協議 RFCOMM 和二進制電話控制協議 TCS  （Telephony

Control protocol Spectocol）組成。

L2CAP 是藍牙協議棧的核心組成部分，也是其它協議實現的基礎。它位於基帶之上，向上層提供面向鏈接的和無鏈接的數據服務。它主要完成數據的拆裝、服務質量控制，協議的複用、分組的分割和重組（Segmentation And Reassembly）及組提取等功能。L2CAP容許高達64KB的數據分組。

SDP是一個基於客戶/服務器結構的協議。它工做在 L2CAP層之上，爲上層應用程序提供一種機制來發現可用的服務及其屬性,而服務的屬性包括服務的類型及該服務所需的機制或協議信息。

RFCOMM 是一個仿真有線鏈路的無線數據仿真協議，符合ETSI 標準的 TS 07.10串口仿真協議。它在藍牙基帶上仿真RS-232的控制和數據信號，爲原先使用串行鏈接的上層業務提供傳送能力。

 TCS是一個基於 ITU-T Q.931 建議的採用面向比特的協議,它定義了用於藍牙設備之間創建語音和數據呼叫的控制信令（Call Control Signaling），並負責處理藍牙設備組的移動管理過程。

 

藍牙高端應用層模塊

高端應用層就是由選用協議層組成。選用協議層中的 PPP （Point-to-Point Protocol）是點到點協議，它由封裝、鏈路控制協議、網絡控制協議組成，它定義了串行點到點鏈路應當如何傳輸因特網協議數據，它主要用於LAN接入、撥號網絡及傳真等應用規範；

TCP/IP(傳輸控制協議/網絡層協議)、UDP（User Datagram Protocol 對象交換協議）是三種已有的協議，它定義了因特網與網絡相關的通訊及其餘類型計算機設備和外圍設備之間的通訊。藍牙採用或共享這些已有的協議去實現與鏈接因特網的設備的通訊，這樣,既可提升效率，又可在必定程度上保證藍牙技術和其它通訊技術的互操做性；

OBEX（Object Exchange Protocol）是對象交換協議，它支持設備間的數據交換，採用客戶/服務器模式提供與 HTTP（超文本傳輸協議）相同的基本功能。該協議做爲一個開放性標準還定義了可用於交換的電子商務卡、我的日程表、消息、和便條等格式；

WAP（Wireless Application Protocol）是無線應用協議，它的目的是要在數字蜂窩電話和其它小型無線設備上實現因特網業務。它支持移動電話瀏覽網頁、收取電子郵件和其它基於因特網的協議。

WAE(Wireless Application Environment)  是無線應用環境,它提供用於 WAP 電話和我的數字助理PDA(Personal Digtital Assistant) 所需的各類應用軟件。

 

 

常見的藍牙配置文件（ Bluetooth profiles)

A2DP  Advance Audio Distribution profile   高級音頻分發配置文件

A2DP在咱們公司產品的應用中，最多見於BT AUDIO功能。A2DP定義了ACL（Asynchronous Connectionless）信道上傳輸單聲道或立體聲等高質量音頻信息的協議和過程。A2DP的應用，使得聲音的傳輸能夠達到44.1kHz的速率，而通常的傳輸速率只能達到8kHz.

使用A2DP協定傳輸的音頻，咱們稱爲高級音頻，而通常所說的藍牙音頻，是指語音通話過程當中的語音音頻，其傳輸速率只是上面提到的8kHz.

 

AVRCP Audio/Video remote control profile

AVRCP協定爲基於藍牙的無線鏈接設備提供了標準接口以實現設備的遠程控制。該profile規定了AV/C數字接口命令集，在AVRCP中，控制器將檢測到的用戶操做翻譯爲A/V控制信號，再將其傳輸到遠程的藍牙設備中實施控制。

 

DUN  撥號網絡配置文件

DUN撥號網絡配置文件容許用戶經過手機做爲無線撥號調制解調器鏈接到互聯網；

 

FTP  File Transfer profile

文件傳輸配置文件定義了客戶端設備與服務器設備上的文件和文件夾交互方式。經由FTP協定，文件能夠在客戶端和服務器之間實現同步。

 

HFP Hand free profile和HSP Handset profile

HFP 免提配置文件定義了免提設備如何使用網關設備撥打和接聽電話，而HSP 耳機配置文件定義了藍牙耳機如何與電腦或者手機等設備進行通信。

 

SPP Serial Port profile

串行端口配置文件定義了兩個藍牙設備間若是設置虛擬串口並進行虛擬串口的數據通訊。

 

PBAP  Phone Book Access Profile

顧名思義，PBAP配置文件是藍牙設備間交換電話本的協定，經過PBAP協定，藍牙設備能夠訪問電話本與相關的通話記錄；

 

藍牙系統有三種主要狀態： 待機狀態，鏈接狀態和節能狀態。從待機狀態向鏈接狀態轉變的過程當中，有7個子狀態：

尋呼（page）、尋呼掃描（page scan）、查詢（inquiry）、查詢掃描（inquiry scan）、主單元響應（master response）、從單元響應（slave response）和查詢響應（inquiryresponse）。

 

Page：傳呼
Page Scan：傳呼掃描
Page是指，發起鏈接的設備（主設備）知道要鏈接設備的地址。因此能夠直接傳呼。（想一想傳呼機，要知道號碼才行）。
Page Scan是指該設備正處於等待傳呼的狀態中。一般是指和Page對應從設備（等待被鏈接的設備）。
Inquiry：查詢（詢呼）
Inquiry Scan：查詢（詢呼）掃描
Inquiry，是不知道周圍有什麼設備，要去查詢（調查），相似於廣播（吆喝）。處於Inquiry Scan的設備能夠迴應這個查詢。再通過必要的協商以後，它們就能夠進行鏈接了。
PS：Inquiry以後，不須要進入Page就能夠鏈接上設備。

 

微微網（Piconet）

微微網是由採用藍牙技術的設備以特定方式組成的網絡。 微微網的創建是由兩臺設備（如便攜式電腦和蜂窩電話）的鏈接開始，最多由8臺設備構成。全部的藍牙設備都是對等的，以一樣的方式工做。然而，當一個微微網創建時，只有一臺爲主設備，其餘均爲從設備，並且在一個微微網存在期間將一直維持這一情況。

 

鏈接狀態

鏈接狀態的藍牙設備能夠處於如下4 種狀態之下：激活（Active）、保持（Hold）、休眠（Sniff）和監聽（Park）模式。

 

藍牙地址

爲了識別衆多的藍牙設備，像對待存儲器的存儲單元同樣，每一個藍牙設備都分配了一個48 位的地址，簡稱藍牙地址（BT＿ADDR），48 位藍牙地址能尋址的藍牙設備應當有248=256 T 個（1T=240），但事實上再大的散射網也用不完如此大的藍牙設備空間。使用中把藍牙地址分紅了三段：低24 位地址段LAP；未定義8 位地址段NAP；高16 位地址段UAP。

UAP 和LAP 合在一塊兒造成了藍牙尋址空間240。NAP 和UAP 合在一塊兒造成了24 位地址，用做生產廠商的惟一標識碼，由藍牙權威部門分配給不一樣的廠商。LAP 在各廠商內部分配。