Bluetooth 知识点介绍<一>

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 一、Bluetooth发展概述

      蓝牙共有九个版本V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1/4.2/5.0  版本信息：

  1. V1.1版本：传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。

  2. V1.2版本：同样是只有748~810kb/s 的传输率，但在加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。

  3. V2.0+EDR版本:是 1.2 的改良提升版，传输率约在1.8M/s~2.1M/s，开始支持双工模式——即一面作语音通讯，同时亦可以传输档案/高质素图片，2.0 版本当然也支持 Stereo 运作。同样是只有748~810kb/s 的传输率，但在加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。

  4. V2.1版本：更佳的省电效果：蓝牙2.1版加入了SniffSubrating的功能，透过设定在2个装置之间互相确认讯号的发送间隔来达到节省功耗的目的。

  5. V3.0+HS版本：2009年4月21日，蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式颁布了新一代标准规范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(蓝牙核心规范3.0版 )，蓝牙3.0的核心是"GenericAlternate MAC/PHY" (AMP)，这是一种全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。最初被期望用于新规范的技术包括802.11以及UMB，但是新规范中取消了UMB的应用。

  6. V4.0 版本：蓝牙4.0包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙 4.0的改进之处主要体现在三个方面，电池续航时间、节能和设备种类上。拥有低成本，跨厂商互操作性，3毫秒低延迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色此外，蓝牙4.0的有效传输距离也有所提升。3.0版本的蓝牙的有效传输距离为10米(约 32英尺)，而蓝牙4.0的有效传输距离最高可达到100米(约328英尺)。

  7. V4.1版本：蓝牙4.1设备可以同时充当集线器和端点，因为它允许主机设备和从机设备分离开来，并且可以独立地进行通信，从而达到提高传输速率；蓝牙4.1通过与4G自动协调，消除了这一点，两者都能发挥最大的新能；蓝牙4.1允许厂商自定义设备的重新连接超时间隔，而不再是固定值，这意味着设备可以更好地管理他们的电量，功耗自然就能降低大幅降低。
  8. V4.2版本：BLE4.2设备通过IPv6/6LoWPAN或蓝牙智能网关可以向网络传输数据；蓝牙4.2只允许被信任的用户跟踪设备位置和配对设备；牙4.2提供了比之前250%的更快速度，以及更加可靠的10倍以上的数据包容量。
  9. V5.0版本：更长的传输距离将支持整个家居及楼宇范围的覆盖，实现更加稳健且可靠的连接；Advertising Channel PDU的最大长度由之前的37字节扩展到257字节，使得设备能够在广播数据包中承载更过的数据，为面向非连接的应用提供了更多的灵活性；最大发射功率从原来的4.0到4.2版本10dBm到现在的20dBm的提升，以及帮助减少蓝牙与其他无线技术之间的潜在干扰，确保蓝牙设备能够在日益复杂的全球物联网环境中与各类设备兼容性

      蓝牙的技术特点

  1. 工作频段：2.4GHz的工科医（ISM）频段，无需申请许可证。大多数国家使用79个频点，载频为(2402+k)MHz（k=0，1, 2…78），载频间隔1MHz，采用TDD时分双工方式。

  2. 传输速率：1Mb/s以上（V2.0以上版本）。

  3. 调试方式：BT=0.5的GFSK调制，调制指数为0.28-0.35。

  4. 采用跳频技术：跳频速率为1600跳/秒，在建链时（包括寻呼和查询）提高为3200跳/秒。蓝牙通过快跳频和短分组技术减少同频干扰，保证传输的可靠性。

  5. 语音调制方式：连续可变斜率增量调制（CVSD，ContinuousVariable Slope Delta Modulation），抗衰落性强，即使误码率达到4%，话音质量也可接受。

  6. 支持电路交换和分组交换业务：蓝牙支持实时的同步定向联接（SCO链路）和非实时的异步不定向联接（ACL链路），前者主要传送语音等实时性强的信息，后者以数据包为主。语音和数据可以单独或同时传输。蓝牙支持一个异步数据通道，或三个并发的同步话音通道，或同时传送异步数据和同步话音的通道。每个话音通道支持64kbps的同步话音；异步通道支持723.2/57.6kbps的非对称双工通信或433.9kbps的对称全双工通信。

  7. 支持点对点及点对多点通信：蓝牙设备按特定方式可组成两种网络：微微网(Piconet)和分布式网络(Scatternet)，其中微微网的建立由两台设备的连接开始，最多可由八台设备组成。在一个微微网中，只有一台为主设备（Master），其它均为从设备（Slave），不同的主从设备对可以采用不同的链接方式，在一次通信中，链接方式也可以任意改变。几个相互独立的微微网以特定方式链接在一起便构成了分布式网络。所有的蓝牙设备都是对等的，所以在蓝牙中没有基站的概念。

  8. 工作距离：蓝牙设备分为三个功率等级，分别是：100mW（20dBm）、2.5mW（4dBm）和1mW（0dBm），相应的有效工作范围为：100米、10米和1米。

 

 

    二、Bluetooth 架构介绍

  

  1.    Bluetooth 架构框图

              

        2. Bluetooth 数据传输过程图

          

    3、蓝牙协议规范

  • 蓝牙协议分为传输协议，中介协议和应用协议。

  • 传输协议：负责蓝牙设备间，互相确认对方的位置，以及建立和管理蓝牙设备间的物理链路；底层传输协议：蓝牙射频（Radio）部分、基带链路管理控制器（Baseband&Link Controller）、链路管理协议（Link ManagerProtocol LMP），负责语言、数据无线传输的物理实现以及蓝牙设备间的联网组网。高层传输协议：逻辑链路控制与适配器（LogicalLink Control and Adaptation Protocol）L2CAP 、主机控制接口（HostControl Interface，HCI）。为高层应用屏蔽了跳频序列选择等底层传输操作，为高层程序提供有效、有利于实现数据分组格式。             

  • 中介协议：为高层应用协议或者程序，在蓝牙逻辑链路上工作提供必要的支持，为应用提供不同标准接口。串口仿真协议：RFCOMM、服务发现协议：SDP、互操作协议IrDA、网络访问协议：PPP、IP、TCP、UDP、电话控制协议：TCS、AT指令集。

  • 应用协议：蓝牙协议栈之上的应用软件和所涉及到的协议，如：拨号上网、语言功能的应用程序。

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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posted @ 2018-05-21 19:17  kevinYN  阅读(1099)  评论(0)  编辑  收藏  举报