小白学习蓝牙第一章——蓝牙概述
蓝牙的概念
蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。
蓝牙作为一种小范围无线连接技术，能在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据通信和语音通信，因此它是目前实现无线个域网通信的主流技术之一。与其他网络相连接可以带来更广泛的应用。是一种尖端的开放式无线通信，能够让各种数码设备无线沟通，是无线网络传输技术的一种，原本用来取代红外。
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的无线电空中接口（Radio Air Interface），将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种3C设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。简单的说，蓝牙技术是一种利用低功率无线电在各种3C设备间彼此传输数据的技术。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，使用IEEE802.11协议。作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络的发展。
蓝牙的产背景
1998 年 5 月，爱立信、诺基亚、东芝、 IBM和英特尔公司等五家著名厂商， 在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、 低成本的无线传输应用技术。 这五家厂商还成立了蓝牙特别兴趣组， 以使蓝牙技术能够成为未来的无线通信标准。 芯片霸主 Intel 公司负责半导体芯片和传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发， IBM 和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。 1999 年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三星、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品， 使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景，并预示着 21 世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。
随着蓝牙技术由手机、 游戏、耳机、 便捷式电能和汽车等传统应用领域向物联网、医疗等新领域扩展，市场对低功耗的要求越来越高。蓝牙 4.0 协议版本是蓝牙 3.0 高速版本基础上增加了低能消耗协议部分。 嵌入式设备在很多应用场景要求能耗非常低，传输速率要求也不高，对于这类设备，可以仅实现 4.0 协议中低耗能蓝牙部分，通过与支持双模的主机设备进行通信或者跟同类设备通信。
由于蓝牙 4.0 协议拥有极低的运行和待机功耗， 使用一粒纽扣电池甚至可持续工作数年之久；同时还有低成本、 跨厂商互操互作性、 2 毫秒低延迟、 AES-128加密等诸多特色，可以广泛应用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域，大大扩展蓝牙技术的应用范围。 所以， 目前很多蓝牙厂商也都推出了符合蓝牙 4.0 版本的低功耗协议的蓝牙芯片。
蓝牙的发展轨迹
暂时略过
蓝牙协议与普通网络协议的对比
- SOC单芯片方案：一般是半导体厂商半开源协议栈，基于特定的编译器，将蓝牙协议直接烧写到蓝牙芯片中，此类芯片一般可以直接作为MCU使用，常见的有蓝牙耳机。
- SOC蓝牙+MCU方案：在1）基础上，通特定的接口，发送自定义的command来达到想要的功能。此部分的应用一般用于外设功能相对复杂，需要驱动许多外设，但是单芯片方案性能达不到的情况下使用。
- 蓝牙host+controller分的方案：蓝最复杂的应用，适用于蓝牙使用情较复杂的情况下使用，如车载蓝牙等。客户往往会需要很多的蓝牙协议，比如说蓝牙电话（HFP）、蓝牙音频（A2DP），蓝牙音乐控制（AVRCP）、蓝牙电话本（PBAP）、蓝牙短信（MAP）等。
蓝牙的技术特点
简单来说，蓝牙是一种短程宽带无线电技术，是实现语音和数据无线传输全球开放性标。它使用跳频扩谱（FHSS）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等先进技术，在小范围内建立多通信与信息系统之间的信息传输。
蓝牙的主要技术特点：
- 工作频段：2.4GHz的工医科（ISM）频段，不需要申请许可证。大多数国家使用79个频点，载频为（2402+k）MHz（k=0，1，2...78），载频间隔为1MHz。采用TDD时分双工方式。
- 传输速率：1Mb/s（V2.0以上版本）
- 调试方式：BT=0.5的GFSK调制，调制指数为0.28-0.35。
- 采用跳频技术：调频速率为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。
- 语音调制方式：连续可变斜率增量调制，抗衰落性强，即使误码率达到4%，语音质量也可以接受。
- 支持电路交换和分组交换业务：蓝牙支持实时的同步定向连接（SCO链路）和非实时的异步不定项连接（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者同时传输。蓝牙支持一个异步数据通道，或者三个并发的同步语音通道，或者同时传送异步数据和同步语音的通道。每个语音通道支持64kbps的同步语音；异步通道支持723.2/57.6kbps的非对称双工通信或者433.9kbps的对称全双工通信。
- 支持点对点多点通信：蓝牙设备按照特定的方式可以组成两种网络，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，最多可以由八台设备组成。在一个微微网中，只有一台设备位主设备（Master），其他都是从设备（slave），不同的主从设备对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，因此在蓝牙中没有基站的概念。
- 工作距离：蓝牙设备分为三个功率等级，分别是：100mW（20dBm），2.5mW（4dBm），以及1mW（0dBm），相应的有效工作范围是：100m，10m，和1m。
