蓝牙基础
蓝牙基础：蓝牙的工作原理
蓝牙基础：蓝牙的工作原理1、什么是蓝牙？蓝牙（BlueTooth)是一种支持设备短距离通信的无线电技术,功率级别分CLASS1 100米距离和CLASS2 10米距离两种。
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。
蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽可达3Mb/s。
手机、PDA、GPS蓝牙、耳机、笔记本内置蓝牙等一般为CLASS2 10米功率级别，工业用蓝牙应用100米级的多一些，如GC－06，KC－03蓝牙模块。
蓝牙技术规范由SIG组织开发维护，目前具备蓝牙通讯功能的产品已经很多。
2、蓝牙通信的主从关系蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主角色，另一为从角色，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找，发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。
理论上，一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。
一个具备蓝牙通讯功能的设备，可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。
一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的蓝牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。
3、蓝牙的呼叫过程蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围处于可被查找的蓝牙设备，此时从端设备需要处于可被查找状态，如：蓝牙耳机需要按键操作才能进入可被查找状态，我公司预装GCM－301、101等固件的模块始终处于可被查找状态。
主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对，此时需要输入从端设备的PIN码，一般蓝牙耳机默认为：1234或0000，立体声蓝牙耳机默认为：8888，也有设备不需要输入PIN码。
配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向从端设备发起呼叫，根据应用不同，可能是ACL数据链路呼叫或SCO语音链路呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。
蓝牙基本知识
蓝牙基本知识一、蓝牙的概念及产品认证蓝牙是一种短距离无线电通讯技术。
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。
蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。
2.4G是一个公用频段，可以免费利用，不需要批准，只要符合其标准。
国际蓝牙联盟（SIG）是蓝牙协议的发起组织，拥有对蓝牙技术的专利权。
Bluetooth是其申请的专利商标，任何其他组织使用其商标都必须缴费，费用一般在十几万。
蓝牙产品要通过认证才能出口（中国尚没有蓝牙产品的国家标准或行业标准，所以在国内市场不需要认证。
），目前外销主要需要BQB、FCC、CE等三个认证，每个认证需要大概十几万的费用。
出口欧洲的话一般还要做RoHS无铅环保认证。
二、蓝牙芯片的主要厂商目前大的蓝牙芯片厂商主要有CSR、、Bluecom、创捷、立源、飞利浦、TI等。
目前国内市场上CSR的芯片市场在90%左右，居统治地位。
另外用Bluecom、创捷、立源三家的芯片也有，飞利浦和德州仪器的芯片因为价格高在国内很少人用。
CSR芯片主要有1.1、1.2、2.0三个版本。
市场上主要有1.2、2.0两个版本，1.1版本市面上已经很少用。
具体来说，单声道蓝牙产品一般用CSR的V2.0 BC04芯片，立体声蓝牙产品一般用V1.2 BC03芯片。
2.0版本的立体声产品暂时还没有批量生产。
另外市场上的一些水货都是用CSR的二手或残次品芯片的低端产品，一般都是单声道的。
三、公司产品线我们公司产品可以大概的分成三类：模块，半成品，成品。
我们分别来介绍一下其情况：（一）、模块我们公司开发设计的模块有多种，目前已经完善的主要有三款：8A、6B、12A。
目前卖得最多、最好的是8A模块。
8A模块使用的是CSR 公司的BC03 MM芯片，带SLASH 闪存。
8A采用CVC软件来消除回音，需通过MCU软件对蓝牙发出控制命令。
6B和12A 都是使用GSR 2.0版本的BC04芯片。
蓝牙基础知识及蓝牙产品开发注意事项
1什么是蓝牙技术所谓蓝牙技术，实际上是一种短距离无线电技术，利用"蓝牙技术"能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备，并且能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。
通俗地讲，蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网。
其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。
2蓝牙技术的特点2.1蓝牙协议体系结构整个蓝牙协议体系结构可分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分。
链路管理层(L M P)、基带层(B B P)和蓝牙无线电信道构成蓝牙的底层模块。
B B P层负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输。
L M P层负责连接的建立和拆除以及链路的安全和控制，它们为上层软件模块提供了不同的访问人口，但是两个模块接口之间的消息和数据传递必须通过蓝牙主机控制器接口的解释才能进行。
也就是说，中间协议层包括逻辑链路控制与适配协议(L2C A P)、服务发现协议(S D P)、串口仿真协议(R F C O M M)和电话控制协议规范(T C S)。
L2C A P完成数据拆装、服务质量控制、协议复用和组提取等功能，是其他上层协议实现的基础，因此也是蓝牙协议栈的核心部分。
S D P为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。
在蓝牙协议栈的最上部是高端应用层，它对应于各种应用模型的剖面，是剖面的一部分。
目前定义了13种剖面。
2.2蓝牙低层模块蓝牙的低层模块是蓝牙技术的核心，是任何蓝牙设备都必须包括的部分。
蓝牙工作在2.4G H Z的I S M频段。
采用了蓝牙结束的设备讲能够提供高达720k b i t/s的数据交换速率。
蓝牙支持电路交换和分组交换两种技术，分别定义了两种链路类型，即面向连接的同步链路(S C O)和面向无连接的异步链路(A C L)。
《蓝牙技术基础培训》课件
蓝牙技术以其低功耗、低成本、高可靠性等优势获得了市 场的广泛认可，但仍面临着与其他无线技术的竞争、安全 问题等挑战。
对未来蓝牙技术的展望
更快的传输速度和更大的传输容量
随着物联网和大数据的发展，未来蓝牙技术将需要具备更快的传输速度和更大的传输容量 ，以满足更多的应用需求。
更强的安全性
随着智能设备的普及，蓝牙技术的应用场景将进一步拓展，涉及到更 多的领域和场景。
05 实际应用案例分析
智能家居中的蓝牙应用
01
02
03
智能照明
通过蓝牙连接，实现远程 控制和定时开关功能，提 高家居生活的便利性。
智能安防
利用蓝牙技术实现家庭监 控、门禁控制等功能，提 高家庭安全防范能力。
智能环境
通过蓝牙连接智能温湿度 计、空气净化器等设备， 实现室内环境的自动调节 。
蓝牙技术具有全球通用性、灵活性、可靠性和安全性等特点，广泛应用于各个领域 。
蓝牙技术的发展历程
1994年Ericsson公司发明了蓝牙技术 ，并开始应用于移动电话和耳机之间 的无线连接。
1999年Bluetooth SIG发布了蓝牙技 术的第一个版本，即Bluetooth 1.0。
1998年Ericsson、Nokia、IBM、 Toshiba等公司共同成立了Bluetooth SIG（特别兴趣小组），负责制定和 维护蓝牙技术标准。
手机中的蓝牙应用
数据传输
通过蓝牙实现手机与电脑 、平板等设备之间的文件 传输，方便快捷。
无线耳机
利用蓝牙连接无线耳机， 实现高品质的音乐享受和 通话体验。
智能手环/手表
通过蓝牙连接，实现健康 监测、消息提醒等功能。
车载蓝牙的应用
蓝牙技术原理
蓝牙技术原理蓝牙技术是一种短距离的无线数据传输技术，可用于连接两台或多台远距离设备。
它使用了双向短帧数据传输技术，能够非常快速传输数据，从而取代对有线网络传输的需求。
蓝牙技术的核心是一种称为蓝牙芯片的微处理器，它是一种支持低延迟、低功耗、无线数据传输的单片机芯片。
它使用无线电波发射和接收信号，来实现低功耗的无线连接。
蓝牙技术的工作原理是，它使用特殊的网络协议来实现无线电功率的数据传输。
它包含以下部分：1.蓝牙基础:蓝牙基础是实现蓝牙技术的基础技术，它包括宽频数据传输、接收、发射和抗干扰技术。
2.蓝牙网络:蓝牙网络是一种基于双向短帧数据传输技术，它支持多种设备作为客户端和服务器之间的网络。
3.蓝牙服务:蓝牙服务提供的是简单的接口，它使得客户端可以很容易地与远程设备通信。
4.蓝牙安全性:蓝牙安全性技术使得客户端可以使用蓝牙连接而不必担心安全问题。
它提供了许多认证和加密机制，以防止设备和网络的数据泄露。
蓝牙技术的商业应用范围很广，可以用于对人机交互、信息共享、远程控制、物联网（IoT）等应用中。
有很多型号的蓝牙芯片可以根据客户的要求来定制。
蓝牙技术已经成为许多无线应用的核心技术，因为它的传输速度快，功耗小，操作简单，并且可以在同样的频段上进行抗干扰处理。
随着移动终端设备和物联网应用的普及，蓝牙技术将会发挥更大作用。
总之，蓝牙技术是一种高效、灵活、安全稳定的无线技术，目前已经广泛应用于各种无线终端设备中，并有了相当大的发展。
它提供了一种稳定、低功耗、高效率的数据传输服务，使得设备之间的互联网更加可靠，更精确。
随着蓝牙技术的进一步发展，它将会在未来的科技应用方面发挥更大的作用。
蓝牙基础知识
Page 15
蓝牙扩散网结构示意图
对等网络Ad-hoc
网络连接的构成
蓝牙设备在规定的范围内和规定的数量限制下，可以自动建 立相互之间的联系，而不需要一个接入点或者服务器，由于这种网 络是由某些蓝牙设备临时构成的网络，所以Ad-hoc网络又称临时网。 由于网络中的每台设备在物理上都是完全相同的，因此又称为对等 网。
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话时挂断或者在保持状态是挂断。
蓝牙测试重点
测试重点2： HS(Headset) • 测试方法与HF类似。主要差别如下: • 在认证时只能从手机方认证。 • 不能拒绝来电。 • 通话时声音切换只能单方向切换。 • 从手机切换到耳机只能由手机方操作。 • 从耳机切换到手机只能由耳机方操作。
功耗低 体积小
蓝牙设备在通信连（Connection）状态下，有 四种工作模式：激活（Active）模式，呼吸 （Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park） 模式，Active 模式是正常的工作状态，另外三 种模式是为了节能所规定的低功耗模式。
蓝牙系统的组成
天线发射功率符合 FCC 关于 ISM 波段的要求。 -发射功率： 100mW -跳频速率：1600 跳/秒
Page 2
蓝牙标准的发展
V1.1 (1991年)
V1.2
V2.1 (2004年)
V2.2
V3.0 (2009年)
V4.0 (2010年)
3
蓝牙标准的发展
V1.1(1998年): 为最早期版本，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。 V1.2:
蓝牙的由来
传统篇： “蓝牙”的名称，来自10世纪的丹麦国王哈拉尔德的外号。出身海盗家庭哈拉尔德统一了北欧四分五裂 的国家，成为维京王国的国王。由于她喜欢吃蓝莓，牙齿常常被染成蓝色，而获[蓝牙]的绰号，当蓝莓 因为颜色怪异的缘故，被认为不适合食用的东西，因此这位爱尝新的国王也成为创新与勇于尝试的象征。 1998年，爱立信公司希望无线通信技术能统一标准而取名[蓝牙]。 山寨篇： 狼的牙齿参差不齐，却能紧紧的啮合在一起，这种设备同样会让耳机、笔记本电脑、冰箱等毫不相关的 产品紧密结合在一起。由于狼牙在月光下会发出蓝光，“蓝牙”因此得名。
《蓝牙技术基础培训》课件
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 蓝 牙 技 术 概 述
03 蓝 牙 技 术 原 理 05 蓝 牙 技 术 的 未 来 发
展
04 蓝 牙 技 术 的 应 用 实 例
06 安 全 性 和 可 靠 性 考 虑
Part One
单击添加章节标题
Part Two
蓝牙技术概述
蓝牙与其他无线技术的比较和融合
蓝牙技术：短距离无线通信技术，适用于个人设备间的数据传输
Wi-Fi技术：长距离无线通信技术，适用于家庭、企业等场所的数据传输
5G技术：新一代移动通信技术，适用于高速、低延迟的数据传输
蓝牙与其他无线技术的融合：蓝牙技术可以与其他无线技术相结合，实现更广泛的应 用领域和更丰富的应用场景。
蓝牙技术的优势和局限性
优势：无线传输，无需线缆连接，方便快捷 优势：短距离传输，适合近距离设备间通信 局限性：传输速度较慢，不适合大文件传输 局限性：传输距离有限，不适合远距离通信
Part Three
蓝牙技术原理
蓝牙技术的工作原理
蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，可以在10米范围内实现数据传输。
智能照明：通过 蓝牙连接手机， 实现远程开关灯、 调节亮度等功能
智能音箱：通过 蓝牙连接手机， 实现语音控制、 音乐播放等功能
智能家电：通过 蓝牙连接手机， 实现远程控制、 定时开关等功能
蓝牙医疗设备
蓝牙血糖仪：实时监测血糖水平，方便糖尿病患者管理血糖 蓝牙血压计：实时监测血压，方便高血压患者管理血压 蓝牙体温计：实时监测体温，方便患者监测体温变化 蓝牙心电图仪：实时监测心电图，方便医生诊断心脏疾病
蓝牙设备的分类和特点
蓝牙经典课件-第1章 蓝牙技术基础知识
1.1.2 蓝牙名称的由来（5）
SIG由7个委员会组成，它们是管制委员会、 法律委员会、测试和互操作委员会、管理业 务委员会、结构检查委员会、市场开发委员 会和认证委员会。 SIG在成员之间交换信息使用3种文档：一 种是协议，用于规范从无线层到应用层的具 体要求；一种是剖面，用于规范应用层中各 协议的使用；一种是测试，反映协议和剖面 的测试过程。 蓝牙SIG每年召开3次蓝牙年会 (UnPlugFests)，年会是SIG为其成员利益举 行的会议，主要讨论产品互操作性测试方面 的问题，为各种蓝牙产品提供测试机会。
1.1.2 蓝牙名称的由来（1）
1．蓝牙技术的命名 1994年，瑞典爱立信公司移动通 信部在一项课题研究中，确定使 用无线电射频技术实现移动电话 与周围器件之间的低成本、低功 耗的无线互连，并将互连的技术 规范命名为蓝牙（Bluetooth）。
1.G组织 1998年2月，由世界上最有名的5个I T 产业公司（爱立信、Intel、IBM、东芝、诺 基亚）发起组建“蓝牙特殊利益小组” （Special Interest Group）SIG，小组的任 务是制订蓝牙技术标准、如何测试蓝牙产品、 协调各国蓝牙技术的使用频段。SIG于1998 年5月正式成立，1999年12月，又有4家公 司（3Com、微软、摩托罗拉和朗讯）加入 SIG。通常把这9个公司称为SIG的倡议者， 后来加入的其它成员被称为SIG的响应者。
1.1.2 蓝牙名称的由来（4）
SIG已经拥有2000多个成员，中文译名近来 将其译为“蓝牙特殊利益集团”。 SIG是一个适应市场需求的、开放的国际标 准化组织，是由生产厂家自己发起的、以自 身利益为出发点的组织，它不是一个由各国 政府决定的机构。只要是SIG成员，都有权 无偿使用新技术，无偿使用蓝牙专利而不交 任何费用。 SIG是一个非营利的科研、生产、营销厂商 组织，它的主要职责是制订蓝牙技术规范和 推广蓝牙技术。
蓝牙技术特点及基础知识
RFChannel
Europe/USA/Japan 2400~2483.5MHz f=2402+kMHz,k=0,…,78
France 2446.5~2483.5MHz f=2454+kMHz,k=0,…,22
01
蓝牙基础知识
2、调制方式
GFSK（载波向上频移157kHz表示“1”，向下频移157kHz 表 示“0”，速率是1Mbit/s） BT=0.5（0.5是将数据滤波器的-3dB带宽设定在500kHz， 可以限制射频占用的频谱） 调制指数=0.28-0.35 采用跳频技术1600H/s，T=625μs 采用时分复用多路访问技术(TDD) 语音信道采用连续可变斜率增量调制（CVSD）
f(2k)
f(2k+1)
f(2k+2) t
slave t
625 s
4、跳频
2.402
master slave
01
蓝牙基础知识
freq 2.480time来自01蓝牙基础知识
5、包的格式
72b
54b
接入码 包头
0-2745b 内容
01
蓝牙基础知识
接入码
34
BCH
01
蓝牙名字由来
爱立信将这项新的无线通信技术命名为 蓝牙（Bluetooth）。 Bluetooth 取自 10世纪丹麦国王HaraldBluetooth的名 字。爱立信意识到要使这项技术最终获 得成功，必须得到业界其他公司的支持 与应用。1998年5月，爱立信联合诺基亚 （Nokia）、英特尔（Intel）、IBM 、 东芝（Toshiba）这4家公司一起成立了 蓝牙特殊利益集团（Special Interest Group，SIG），负责蓝牙技术标准的制 定、产品测试，并协调各国蓝牙的具体 使用。
蓝牙基础知识介绍
进一步提高了传输速度和稳定性，同时增 强了物联网设备的连接能力。
02
蓝牙技术原理
蓝牙技术的工作原理
蓝牙技术是一种短距离无线通信技术 ，它使用跳频扩频（FHSS）或时分复 用多路存取（TDM）技术将2.4GHz 的ISM频段划分为多个信道，通过将 数据分割成小块，并在每个信道上以 不同的跳频序列进行传输，以实现数 据的传输。
蓝牙技术在智能家居的应用前景
智能门锁
蓝牙技术可以用于智能门锁的 无线通信，实现手机远程开锁
等功能。
智能照明
蓝牙技术可以与智能灯泡配合， 实现手机远程控制灯泡的开关、 亮度等功能。
智能家电
蓝牙技术可以与智能家电配合，实 现手机远程控制家电的开关、温度 等功能。
06
总结和展望
蓝牙技术的优势和不足
01
蓝牙基础知识介绍
汇报人：XXX XXXX-XX-XX
目录
• 蓝牙技术概述 • 蓝牙技术原理 • 蓝牙协议和规范 • 蓝牙技术的应用实例 • 蓝牙技术的未来发展 • 总结和展望
01
蓝牙技术概述
蓝牙技术的起源和发展
1994年
Ericsson公司提出了蓝牙技术，旨在 解决移动设备之间的通信问题。
02
蓝牙耳机和音箱的使用
无线音乐播放
使用蓝牙耳机和音箱，可以在没有线路束缚的情况下享受音乐，随时随地享 受音乐。
蓝牙车载免提
通过蓝牙将手机与车载音响连接，可以在驾驶时无需触摸手机即可接听电话 和播放音乐。
蓝牙在物联网中的应用
智能家居设备连接
使用蓝牙技术，可以将智能家居设备如智能灯泡、智能插座等连接在一起，实现远程控制和自动化控 制。
优势
02
低功耗：蓝牙技术的主要优势之一是低功耗，它允许设备以较
蓝牙基础技术培训
蓝牙mesh技术具有可扩展性强、可靠性高、传输距离远等特点，可以支持大量的设备同时连接，并且能够保证数据传输的稳定性和实时性。
蓝牙mesh技术的应用将进一步推动物联网的发展，使得各种设备能够更加智能地互联互通，提高生产和生活效率。
医疗保健领域
01
蓝牙技术可以用于医疗设备的无线通信，如心率监测器、血糖仪等，方便患者随时监测自己的健康状况，同时也便于医生远程监控患者的病情。
漏洞类型
及时更新蓝牙固件和软件，以修复已知的安全漏洞。
安全更新
避免在公共场合泄露个人信息，谨慎与其他设备建立蓝牙连接。
安全使用习惯
使用具有安全功能的蓝牙管理软件，以增强设备的安全性。
安全软件
05
CHAPTER
蓝牙技术的未来发展
低功耗蓝牙技术是一种节能的无线通信技术，具有低功耗、低成本和低复杂度的特点。随着物联网和智能家居等领域的快速发展，低功耗蓝牙技术的应用前景广阔，未来将有更多的设备采用该技术进行无线通信。
02
CHAPTER
蓝牙技术原理
蓝牙技术通过2.4GHz的ISM频段进行无线电波传输，实现设备间的短距离通信。
无线电波传输
跳频扩频
连接建立
蓝牙采用跳频扩频技术，以1600次/秒的速度跳变频率，有效避免干扰和窃听。
蓝牙设备通过信号强度和匹配码进行配对，建立连接后可进行数据传输。
03
02
01
负责设备间的连接和通信，包括基带层、逻辑链路控制与适配协议层。
蓝牙协议核心层
负责数据传输和协议控制，包括服务发现协议、电话控制协议等。
蓝牙协议逻辑层
提供各种应用服务，如文件传输、耳机通信等。
蓝牙协议应用层
蓝牙设备间一对一的数据传输模式，备与多个蓝牙设备进行通信，适用于无线会议、游戏等场景。
蓝牙基础必学知识点
蓝牙基础必学知识点
1. 蓝牙是一种无线通信技术，可通过短距离无线信号传输数据。
2. 蓝牙可以连接多个设备，并使它们之间实现数据传输和通信。
3. 蓝牙技术使用2.4 GHz的ISM频段进行通信，运行距离通常为10米。
4. 蓝牙设备通常分为主设备和从设备。
主设备用于发起连接和控制连接，从设备用于接受连接和传输数据。
5. 蓝牙设备通过建立蓝牙连接来进行通信，连接可以是单向的或双向的。
6. 蓝牙使用蓝牙协议栈来处理通信过程，包括物理层、链路层、网络
层和应用层。
7. 蓝牙可以支持多种数据传输模式，包括串口通信、音频传输、文件
传输等。
8. 蓝牙设备可以通过扫描和配对来建立连接，配对可以使用PIN码或
简化的配对码。
9. 蓝牙设备可以通过蓝牙配置文件进行兼容性管理，不同的配置文件
适用于不同的应用场景。
10. 蓝牙技术广泛应用于各种设备，包括手机、耳机、扬声器、键盘、鼠标、汽车、家电等。
蓝牙基础知识
蓝牙的由来
传统篇： “蓝牙”的名称，来自10世纪的丹麦国王哈拉尔德的外号。出身海盗家庭哈拉 尔德统一了北欧四分五裂的国家，成为维京王国的国王。由于她喜欢吃蓝莓， 牙齿常常被染成蓝色，而获[蓝牙]的绰号，当蓝莓因为颜色怪异的缘故，被认 为不适合食用的东西，因此这位爱尝新的国王也成为创新与勇于尝试的象征。 1998年，爱立信公司希望无线通信技术能统一标准而取名[蓝牙]。 山寨篇： 狼的牙齿参差不齐，却能紧紧的啮合在一起，这种设备同样会让耳机、笔记本 电脑、冰箱等毫不相关的产品紧密结合在一起。由于狼牙在月光下会发出蓝光， “蓝牙”因此得名。
近距离通信
蓝牙技术通信距离为10m,可根 据需要扩展至100m，以满足不 同设备的需要。
蓝牙采用了跳频 （Frequency Hopping）方 式来扩展频谱，抵抗来自这 些设备的干扰。 提供了认证和加密功能， 以保证链路级的安全。
很好的抗干扰 能力和安全性
功耗低 体积小
蓝牙设备在通信连（Connection） 状态下，有四种工作模式：激活 （Active）模式，呼吸（Sniff）模 式保持（Hold）模式，休眠（Park） 模式，Active 模式是正常的工作状 态，另外三种模式是为了节能所规 定的低功耗模式。 LOGO
a）单个从设备构成的微网(点对点)；b）多个从设备构成的微网（点对多 点）；c）多个微网构成的扩散网
LOGO
蓝牙网络的构成
具有重叠复盖域的微网之间存在设备间的通信，形成一个扩散网络 （ Scatternet）结构。每个微网只能具有一个单独主单元，然而从单元可分 享基于时分多址的不同微网。另外，在一个微网中主单元可视为另一个微网 的从单元。且各微网间不再是以时间或频率同步，各微网有自己的跳频信道。
蓝牙 课件 第 章 蓝牙技术基础知识
1
第 章
蓝 牙 技 术
1.1 蓝牙技术简介（2）
1.1.1 什么是蓝牙技术 多年来人们使用电缆线进行有线连接，
例如一台微机系统就是由主机、键盘、打印 机、显示器等通过总线连接而成。当接入微 机系统的电子产品越多时，连接用的电缆信 号线越多。如果要让微机系统和另一些电子 产品交换数据，使用的电缆线必然更多、更 乱。能否使用“无线通信”的方式代替总线 的“有线连接”呢？答复是肯定的。“无线 连接”的最大优点就是斩断了每个电子产品 的通信电缆线尾巴；最大问题是通信无线电 信号不能像电缆线那样由发送源直达接收目 的地，而是会向四周散射，接收可靠性和泄 密不安全性大为增加。
种是协议，用于规范从无线层到应用层的具 体要求；一种是剖面，用于规范应用层中各 协议的使用；一种是测试，反映协议和剖面 的测试过程。
蓝牙SIG每年召开3次蓝牙年会
(UnPlugFests)，年会是SIG为其成员利益举 行的会议，主要讨论产品互操作性测试方面 的问题，为各种蓝牙产品提供测试机会。
1
第 章
由多个相互重叠的微微网组成的网络称为散射网 （Scatternet），散射网中的各微微网之间允许
重叠、允许交叉、允许共享从设备。网络中的底层硬 件模块构成了蓝牙技术的核心内容，是任何一个蓝牙 设备必须具备的部分。在使用这些硬件模块时，为方 便起见，蓝牙技术规定了连接时的节能状态、纠错方 式、系统的移动性和安全性。
普通高等教育规划教材 蓝牙技术基础
第1章 蓝牙技术基础知识
本章介绍蓝牙技术基础知识
本章内容
1.1 蓝牙技术简介
1.1.1 什么是蓝牙技术 1.1.2 蓝牙名称的由来 1.1.3 蓝牙技术特征
1.2 蓝牙技术协议
1.2.1 蓝牙技术协议的体系结构 1.2.2 蓝牙核心协议 1.2.3 蓝牙协议栈
蓝牙的基础知识
蓝牙的基础知识嘿，咱来说说蓝牙的基础知识哈。
有一回啊，我想买个无线耳机，就去商场里逛。
售货员给我推荐了好几款，都说有蓝牙功能。
我这时候就懵了，啥是蓝牙啊？售货员就给我解释了一通，我这才有点明白。
蓝牙呢，简单来说就是一种能让不同设备之间无线连接的技术。
比如说，你的手机和无线耳机之间，不用插线，就能通过蓝牙连接起来，可方便了。
我记得有一次，我在路上看到一个人戴着无线耳机，一边走一边听音乐，可自在了。
我就想，这蓝牙技术可真厉害。
蓝牙的连接范围一般不是特别远。
大概也就几米到十几米吧。
要是离得太远了，信号就不好了。
我有一次在家里，手机放在客厅，我拿着无线耳机去了卧室，就有点断断续续的。
我还以为耳机坏了呢，后来才发现是离得太远了。
蓝牙连接也挺简单的。
一般就是打开设备的蓝牙功能，然后搜索附近的设备，找到要连接的那个，点一下就可以了。
我买了无线耳机回家后，按照说明书上的步骤，很快就和手机连接上了。
那感觉，就像找到了一个新伙伴。
而且啊，现在很多设备都有蓝牙功能呢。
除了无线耳机，还有蓝牙音箱、蓝牙鼠标、蓝牙键盘啥的。
我有个朋友就有一个蓝牙音箱，小小的，但是声音可大了。
我们一起出去玩的时候，他就把蓝牙音箱拿出来，连接上手机，放音乐听。
大家都觉得可好玩了。
蓝牙还有一个好处，就是比较省电。
不像有些无线技术，用一会儿就没电了。
我用我的无线耳机，充一次电可以用好几个小时呢。
这可省了不少事儿。
总之啊，蓝牙技术虽然看起来挺复杂，但是用起来还挺方便的。
以后要是再买设备，我肯定还会优先考虑有蓝牙功能的。
嘿嘿。
蓝牙基础
蓝牙的结构体系蓝牙协议栈的体系结构如图1 所示。
它是由底层硬件模块，中间层和高端应用层三大部分组成。
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（Radio 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；它主要定义了工作在此频段的蓝牙接收机应满足的需求；其带层（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，且对所有类型的数据包提供了不同层次的前向纠错码FEC（ Forward ErrorCorrection）或循环沉余度差错校验CRC（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，它为上层软件模块提供了不同的访问入口；蓝牙主机控制器接口HCI（Host Controller Interface）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，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来完成，二者之间通过传输层进行交互。
2. 中间协议层中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP（Logical Link Control andAdaptation Protocol）、服务发现协议SDP（Service Discovery Protocol）、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 elephonyControl protocol Specification）组成。
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8、初始载波容限
EUT为环回状态，回送净荷为PN9的DH1给测试仪。 测试仪先将链路臵为非跳频，EUT分别工作在低、 中、高三个频点，然后测试仪再将链路臵为跳频。
测试仪根据4个前导码计算载波频率f0，要求与标
称频率fTX的差小于75kHz。
9、载波频率漂移
初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个 频点，回送调制信号为10101010的DH1/DH3/DH5分组。 测试仪先根据4个前导码计算载波频率f0，然后每10 比特净荷测试一次频率，其与初始载频的差为瞬时 频率漂移。最后测试仪将跳频打开，重新测试所有 频点下的瞬时频率漂移。瞬时频率漂移之间的差定 义为漂移速率。对于DH1分组，要求每次的瞬时漂移 小于25kHz，对于DH3、DH5分组，要求载波瞬时漂移 小于40kHz。规范还要求载波漂移速率小于 4000Hz/10μs。
有四种工作模式：
激活（Active）模式 呼吸（Sniff）模式 保持（Hold）模式 休眠（Park）模式 Active 模式是正常的工作状态，另外三种模式是为了节 能所规定的低功耗模式。
（7）开放的接口标准：SIG为了推广蓝牙技术的使用，将蓝 牙的技术标准全部公开，全世界范围内的任何单位和个人 都可以进行蓝牙产品的开发，只要最终通过SIG的蓝牙产 品兼容性测试，就可以推向市场。 （8）成本低：随着市场需求的扩大，各个供应商纷纷推出 自己的蓝牙芯片和模块，蓝牙产品价格飞速下降。
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第一章、蓝牙简介
概述
“蓝牙”是一种开放的技术规范，它可在世界上的任何地方 实 现短距离的无线语音和数据通信。蓝牙技术的发展：1994年， 爱立信移动通信公司开始研究在移动电话及其附件之间实现
低功耗、低成本无线接口的可行性。随着项目的进展，爱立
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概述
V4.0 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，3毫秒低延 迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色。
第二章、蓝牙的基础知识
1、2.4GHz ISM 频段
10、信道的控制
信道的控制主要包括微微 网信道如何建立、蓝牙单元 怎样加入微微网、怎样离开 微微网,以及为了支持这些 功能而定义的几种运行状态。 蓝牙链路主要有两个状态:待 机和连接。另外有七个子状 态:呼叫、呼叫扫描、查询、 查询扫描、主单元响应、从 单元响应、查询响应。
10、信道的控制
首先主单元使用GIAC和DIAC查询(查询子状态 一定范围内的蓝牙设备。如果附近的蓝牙设备 正在侦听这些查询(查询扫描子状态)，它就会 通过发送自己的地址和时钟信息(FHS数据包)给 主单元(查询响应子状态)来响应主单元。发送 这些信息以后，从单元就开始侦听来自主单元 的寻呼消息(寻呼扫描)。主单元在发现范围内 的蓝牙设备之后可以寻呼这些设备(寻呼子状态 ) 以建立连接。处于寻呼扫描状态的从单元如果 被主单元寻呼到，则从单元可以立即用自己的 设备访问码(DAC)作为响应(从单元响应子状态)。 主单元接收到来自从单元的响应之后即可传送 主单元的实时时钟BD_ ADDR, BCH奇偶位以及 设备类别(FHS数据包)作为响应。从单元收到该 FHS数据包后，主单元和从单元即进入连接状 态。
3、抗干扰技术
蓝牙采用了跳频（Frequency Hopping）方式来扩展频谱,将 2.402～2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。 蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送， 而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次， 每个频率持续625μｓ。 自适应跳频技术 与常规跳频相比，在接收端多了信号质量分 析器，作用主要是根据接收信号的质量和一定的准则判定信 道的好坏，从而发出指令去除受干扰的跳频频率，调整跳频 频率表。
Slave
Slave Slave Master Slave
Slave
Master Slave Slave
7、语音传输理论
蓝牙支持电路交换和分组交换两种技术，可以支持异步数 据信道，三路语音信道，异步数据与同步语音同时传输的信道。 蓝牙采用电路交换的方式传输语音，每个语音信道数据速率 为64kbit/s，采用PCM编码或CVSD(连续可变斜率增量调制)编 码，具体方式通过链路管理器来协商。
9、蓝牙的信道
1.蓝牙的物理信道由伪随机码控制的79个(0-78)跳频频段构成 不同的跳频频段代表不同的信道，信道间隔：1MHz。 2.蓝牙的逻辑信道包括LC控制信道、LM控制信道(分别用于链路 控制层次和链路管理层次)、UA/UI/US用户信道，分别用于传输 异步/等时/同步用户信息。 LM、UA、UI信道在有效载荷头里给出指示。US信道只能由SCO链 传输，UA、UI信道一般由ACL链接传输，它们也可以在SCO链接 上以DV分组传输数据，LM信道既可以用SCO链接也可以用ACL链 接。
5、最大发射功率
蓝牙设备的最大发射功率可分为3级：100mw（20dB/m）、2.5mw（4dB/m） lmw（0dB/m）。当蓝牙设备功率为lmw时，其传输距离一般为0.1~10m。当 发射源接近或是远离而使蓝牙设备接收到的电波强度改变时，蓝牙设备会自 动地调整发射功率。当发射功率提高到10mw时，其传输距离可扩大到100m。
4、蓝牙编址
为了唯一标识每个蓝牙设备,各自都分配了一个唯一的蓝牙设 备地址(BD--ADDR),总长48位。
活动成员地址：AM_ADDR 休眠成员地址：PM_ADDR
访问请求地址：AR_ADDR
每个活动单元分配有一个3位 的活动成员地址，主单元没必 要拥有活动单元地址，从单元 只能接受与活动单元地址相匹 配的分组，进入休眠状态时就 丢失了活动成员地址，但允许 其在从-主半时隙中发送访问请 求信息。
6、蓝牙网拓结构-微微网（皮网）
一个微微网可由8个蓝牙设备组成。
Slave Slave
Slave Slave Master Slave
在同一个微微网中，主设备为所有的 设备提供时钟和跳频同步序列。
在同一个微微网中，所有的设备有同 样的跳频序列。
Slave Slave
6、蓝牙网拓结构-分散网
两个或更多的微微网在重叠的区 域可以建立特殊的呼叫。
8、数据传输理论
同一微微网内的主从单元之间按照时分双工机制进行数据 传输。主单元和从单元需要在不同的时隙传输分组，规定主 单元在偶数时隙传输分组,在奇数时隙接收分组；从单元在奇 数时隙传输分组,在偶数时隙接收分组。每个分组可以覆盖不 止一个时隙,最多可以覆盖5个时隙。在发送一个数据分组期 间，射频的频率保持恒定。 蓝牙的数据差错控制规程采用了三种方案:1/3比率前向纠 错编码(FEC),2/3比率前向纠错编码(FEC),检错重传(ARQ)。
8、数据传输理论
蓝牙数据分组格式
72b 54பைடு நூலகம் 0-2745b
接入码
分组头
有效载荷
接入码
信道接入码CAC(用来标识一个微微网) 设备接入码DAC(指定的信令过程，如呼叫及呼叫应答) 查询接入码IAC(通用查询接入码和专用查询接入码)
8、数据传输理论
分组头
3 4 1 1 1 8
AM_ADDR
TYPE
概述
V2.1+EDR 安全简易配对，改进过后的连接方式会自动使用数字密码来进 行配对与连接。低耗电监听模式，相互确认保持状态的讯号发 送时间间隔由0.1s延长至0.5s，达到更好的省电效果。 V3.0+HS(High Speed） 蓝牙3.0的核心是"Generic Alternate 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。通过集成"802.11 PAL"(协议适应层)，蓝牙3.0 的数据传输率提高到了大约24Mbps即在需要时调用802.11wifi 用于实现高速数据传输。引入了增强电源控制(EPC)机制，再辅 以802.11，实际空闲功耗会明显降低。新的规范还具备通用测 试方法(GTM)和单向广播无连接数据(UCD)两项技术，并且包括 了一组HCI指令以获取密钥长度。
第三章、蓝牙的协议体系
1、体系结构
1、体系结构
蓝牙协议体系可以分为四层，包括核心协议层、替代电电缆协 议层、电话控制协议层和选用协议层，每一层还包含一些具体 的协议。 1 核心协议：基带、链路管理协议(LMP)、逻辑链路控制和适 配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)； 2 替代电缆协议：串行电路仿真协议(RFCOMM)； 3 电话控制协议：二元电话控制规范(TCS Binary)与 AT—命令 4 选用协议：点到点协议(PPP)、用户数据报／传输控制协议 ／互联网协议(UDP／TCP／IP)、目标交换协议(0BEX)、无线 应用协议(WAP)、无线应用环境(WAF)等。 除了上述协议层外，蓝牙规范还定义了主机控制器接口(HCl)， 它为基带控制器、链路控制器以及访问硬件状态和控制寄存器 等提供命令接口。
3、抗干扰技术
蓝牙自适应跳频步骤
设备识别：由LMP确定通信双方是否支持AFH模式，若支持， 则交换信息，包含通信应使用的最小信道数。 信道分配：主从设备均根据指标参数，如包损率等判定信道的 好坏。 分类信息交换：主从设备交换信道信息，以确定哪些信道可用。 自适应跳频：选择合适的跳频频率，在通信过程中，信道好坏 不断变化，需要周期性的对信道进行估计。
FLOW
ARQN
SEQN
HEC
活动成员地址(AM-ADDR) 类型码(TYPE)(16种，4种公共，12中以ACL/SCO区分) 流控(FLOW)(接收缓冲区满为0，清空为1) 确认指示(ARQN)(接收成功为1，接收失败为0) 序列编号(SEQN)(接收端按正确顺序接收分组，避免重复) 分组头错误校验码(HEC)(用于对分组头完整性进行校)
1、体系结构-核心协议
基带协议确保各个蓝牙设备之间的物理射频连接，以形成微微 网。基带对相应的基带数据分组提供物理链路，所有的语音和 数据分组都附有不同级别的前向纠错和CRC。 链路管理协议负责蓝牙设备间链路的建立和控制，还可用于安 全方面的鉴权和加密，控制无线部分的能量模式和工作周期， 微微网各设备的连接状态。 L2CAP完成基带与高层协议间的适配，并通过协议复用，分割 及重组操作为高层提供数据业务和分类提取。 SDP可以查询到设备服务信息和服务类型。
ISM频段：Industry Science and Medical Band （工业、科学、医学）。
2、调制方式
GFSK即高斯滤波频移键控，即将输入信号经高斯低通滤波 器进行预调制滤波，再进行FSK的调制方式。 载波向上频移157kHz表示“1”，向下频移157kHz表示“0”， 速 率是1Mbit/s。 BT=0.5（0.5是将数据滤波器的-3dB带宽设定在500kHz， 可以限制射频占用的频谱） 调制指数=0.28-0.35
天津理工大学
蓝牙基础技术
第一章、蓝牙标准的发展
概述
V1.1 最早期版本，单工模式，传输率约在748~810kb/s，因是早期设 计，容易受到同频率产品干扰,影响通讯质量。 V1.2 同样是单工模式，只有 748~810kb/s 的传输率，但加上了抗干 扰跳频功能。 V2.0+EDR(Enhanced Data Rate) 可实现2Mbps和3Mbps的位速率，并增加了正误表来修正由此带 来的改变。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/高质量图片。