蓝牙技术学习笔记

UAP 高地址部分 8bit LAP 低地址部分 24bit
b) AM_ADDR(主设备分配给处于 Active 状态的从设备的活动成员地址（Active Member
Address），AM_ADDR 长度为 3bit，最多 8 个设备，主设备的 AM_ADDR 地址固定为
000)。 c) PM_ADDR（从 Active 状态进入 Park 状态的蓝牙设备，将得到一个守候成员地址（Parked
c) 链路数目：主设备和各个从设备间最多只有一条 ACL 链路，但是可以有多条 SCO 链路。 8. 语音编码
蓝牙技术中的语音编码可采用脉冲编码调制 PCM 或连续变化斜率比较调制 CVSD 两种方 式，具体采用何种方式决定于高层。 9. 差错控制 蓝牙技术的基带层内共定义了 1/3FEC，2/3FEC 以及 ARQ3 种差错控制方式。对于 SCO 链 路上语音包的差错控制方式采用 1/3FEC，对于 ACL 链路上数据包的差错控制方法采用 2/3FEC，每个包内的包头位都采用 1/3FEC 差错控制。 10. 蓝牙数据包结构 Packet（包）是蓝牙系统在物理信道上的传输单位，不同的包占用的时隙个数、包长度、包 上的位数值都有较大差异。 蓝牙包分为访问码(Access Code)、包头（Header）、有效载荷（Payload）3 部分。
蓝牙技术的操作模式 Profile 1、为什么要定义操作模式 蓝牙技术所支持的设备种类繁多，需要许多特有的通信协议来支持相应的设备类型。制定操作 模式的最大目的是确保蓝牙设备的互通性。 2、每个操作模式实现互通性的方法 每个操作模式实现互通性的方法，是从通信协议层与应用层两个层着手，制定设备操作在该操 作模式下应该遵守的规范。 每个操作模式代表某个设备在某种应用场合必须遵守的规范，操作模式的名称反映了操作模式 所定义的应用场合。 3、蓝牙技术标准定义的各种操作模式 目前，在蓝牙技术中定义了 13 种操作模式，大致可分为 4 类：通用模式与服务发现应用操作模 式,所有蓝牙设计都必须符合通用操作模式的规范；与电话相关的操作模式；串行端口操作模式； 普通对象交换操作模式。各种模式关系如图：
L2CAP LMP
语音
基带层
发射层
蓝牙技术通信协议体系 1、 连接管理协议 LMP：
基带层内的各项功能都由链路管理器所控制，链路管理器以 LMP 协议与其他设备的链路管 理器相互通信。 LMP 层的主要工作是建立与管理 LMP 连接，如管理基带层内主从网络的运 行、设置系统运行时的一些参数、传递验证与加密信息等。 2、 HCI 的组成体系与信号处理： 主机控制接口 HCI 的标准主要是定义主机控制蓝牙模块的各个指令意义。HCI 的功能可分为 3 个部分，传输固件（Transport Firmware）位于蓝牙模块内，控制蓝牙模块内的硬件——主 机控制器（Host Controller）、主机驱动程序（Host Driver）位于主机内、传输总线（Transport Bus）可以是 USB、UTRA 或 RS232 接口。 3、 逻辑链路控制与适应 L2CAP 协议： L2CAP 包的传输前，两个设备件必须以 ACL 链路为基础，建立及打开逻辑通道，结束后又 必须关闭逻辑通道。逻辑通道的每个端点都可以用一个通道识别码 CID 来表示。CID 在 L2CAP 协议中是非常重要的代码，CID 数值共有 16 个位，其中 0x0001 到 0x003F 之间的数 值保留给特定的功能，其余 0x0040~0xFFFF 可以自由分配。 逻辑通道分为连接导向通道、非连接导向通道以及信号通道。连接导向通道都是双向传输的， 并且通道的两个方向都有 Qos 要求。而非连接导向通道传输方向只能是单向的。 L2CAP 主要负责两个蓝牙设备间数据信息传输时分段及重组，多路复用及协商通道参数。 4、 RFCOMM RFCOMM 主要是模拟传统 RS232 串行端口内的控制和数据信号，凡是现有使用串口的应用 软件，也能操作在 RFCOMM 协议上。 RFCOMM 的包在传输前必须建立起 RFCOMM 会话（Session），而 RFCOMM 会话的建立以 L2CAP 为基础。
——主从设备间呼叫时使用、查询访问码（IAC）——主设备查找是否有任何其他从设备时
使用。
包头： AM_ADDR
TYPE
FLOW
SEQN
ARQN
HEC
使用 1/3FEC 差错编码方式，18bit 数据编码后位 54 比特数据。
组成部分
占比特数 描述
AM_ADDR
4
Active 状态从设备地址
TYPE FLOW SEQN
11. 蓝牙包的具体分析
包类型
包名称 时隙数 CRC
FER
包长度
描述
ID
1
No
No
68
NULL
1
No
No
126
共同包
POLL
1
No
No
126
FHS
1
Yes
2/3
366
HV1
1
No
1/3
366
HV2
1
No
2/3
366
SCO 支持包 HV3
1
No
No
366
DV
1
Yes
2/3*
266~366
DM1
1
Yes
工 FDD 的方式传输数据。
主设备只在偶数的时隙发送信息，从设备只在奇数的时隙发送信息，有时为了提高传输速率，
主设备发送的包长度最多可以扩展到 3 个或 5 个时隙。每个时隙长度为 625us。
f(2k)
f(2k+1)
f(2k+2)
主设备
1 个时隙包
1 个时隙包
从设备
625uS
1 个时隙包
3. 跳频： 跳频序列决定于主设备内 48 位的 BD_ADDR 地址。在同一个主从网络内的所有蓝牙设备，
2/3
186~366
DH1
1
Yes
No
158~366
ACL 支持包 AUX1
1
Yes
No
126~366
DM3
3
Yes
2/3
186~1626
DH3
3
Yes
No
166~1622
DM5
5
Yes
2/3
186~2871
DH5
5
Yes
No
166~2870
12. 蓝牙设备的工作状态：连接状态（4 种）、中间状态（7 种）、等待状态 13. 蓝牙设备的连接状态：
主设备。
7. 数据传输类型
a) 同步传输 SCO：当主从设备间的连接一旦建立后，无论是否有数据发送，系统都会预留 固定的间隔时序给主设备和从设备。每一个 SCO 链路支持 64Kb/s 的语音通话。
SCO
SCO
SCO
SCO
SCO
主设备
从设备
b) 异步传输 ACL：如果存在 SCO 连接，ACL 连接只在 SCO 不使用的时隙上进行数据传输； 如果不存在 SCO 连接，ACL 链路可以在任意时隙来传输数据。ACL 链路支持非对称数 据时，主设备到从设备速率为 721kb/s,从设备到主设备速率为 57.6kb/s。支持对称数据时， 主从设备间速率各为 432kb/s。
5. 主从网络
在一个主从网络内的传输速率位 1Mb/s,由主设备到各个设备间的连接速率与方式是所有的从 设备共同分享主从网络中的 1Mb/s,当从设备越多时平均分配到的速率会降低。
6. 分散网络
为了减少由于从设备的增加而导致速率的下降，采用了分散网络的方法。在分散网络中，某
个主从网络的主设备也可以是其他主从网络的从设备、每个从设备也可以是其他主从网络的
都有相同的跳频序列。
跳频速率：1600 次/秒，每时隙为 625us。在主设备和其他从设备要开始建立连接的呼叫与查 询状态时，跳频速率提高到 3200 次/秒。
4. 主从设备间的时序同步
所有蓝牙设备都有一个内部系统时序 CLKN（Native Clock），用来决定包发送的时间。 主从网络内中建立时序同步的方法是以主设备的内部时序 CLKN 为基准。 估计时序 CLKE，用于还没有与主设备建立时序同步的设备之间。
同步 文件传输 对象传送
局域网应用
耳机 传真 拨号上网
内部通信
无绳电话 TCS-base
普通对象交换
串行终端
服务发现应用
通用
模式 通 用 模 式
互 交 模 式
服务 发现 应用 操作 模式
特性参数
描述
协议结构
主要描述蓝牙技术协议体系中基带层与 LMP 层运行方式。
用户界面
应用程序和操作手册内的必须有共同意义的参数。
同步文件传输对象传送耳机传真拨号上网局域网应用内部通信无绳电话tcsbase普通对象交换串行终端服务发现应用通用模式特性参பைடு நூலகம்描述协议结构主要描述蓝牙技术协议体系中基带层与lmp层运行方式
《蓝牙技术》学习笔记 SIG－特别兴趣小组，由爱立信、诺基亚、英特尔、东芝和 IBM 五家公司组成。 蓝牙技术的特色： 1. 可同时发送语音和数据 2. 使用全世界通用频段（ISM 2.4GHZ） 3. 低功率和低成本的模块 单芯片、1mW(0dBm)－10 米 4. 应用于各种电子设备 5. 支持多个蓝牙设备互连（7 个 Active、255 个 Standby） 蓝牙发射层协议的功能和特点： 1. 使用频段：使用 2.4GHZ ISM（Industry、Science、Medical，工业、科学、医疗）频段，工作
蓝牙基带层协议的功能与特点：
1. 设备地址：BD_ADDR、AM_ADDR、PM_ADDR 、AR_ADDR
a) BD_ADDR(蓝牙设备地址，长度为 48 位，可看作为蓝牙设备的硬件序列号，由制造商
集成在设备内。BD_ADDR 由 SIG 协会负责分配和管理。BD_ADDR 由三个地址部分组
成N。A)P 次要地址部分 16bit
3
包类型描述，如 SCO 或 ACL 链路，占时隙数等
1
对 ACL 链路进行流量控制，FLOW＝0 暂停数据
1
判定是否重传包数据
ARQN
1
ARQ 差错控制指示，ARQN＝1，ACK；ARQN＝0，NAK
HEC
8
包头差错检测，包头是否出错
有效载荷：语音字段（240 位），DV（语音字段 80 位＋150 位数据）
蓝牙设备地址
用户界面内以 12 为十六进制描述的 BD_ADDR 地址。
蓝牙设备名称
可以描述蓝牙设备的种类和厂商的名称，如 HP Printer。
蓝牙密码（PIN 码）
蓝牙设备种类
分为：设备种类和服务类型两部分。
能动发现模式 能动连接模式 安全模式 1 安全模式 2 安全模式 3
蓝牙设备能否被其他设备所发行的状态。分为可被发现模式 和不可被发现模式。 蓝牙设备能否被其他设备所连接的状态。分为可连接模式和 不可连接模式。 在通信协议内没有加入任何的安全保护，不会发出任何要求 的验证信号。 通信协议在底层的通道建立之前不会发出任何验证信号。即 在尚未收到 L2CAP_ConnectReq 前，不会进行验证程序。 通信协议在底层的通道建立时就已经发出验证信号。即在发 送 LMP_link_setup_complete 前，就已经进行验证程序。
连接模式 是 否 有 是否保持主网 描述
AM_ADDR 络跳频时序
Active
YES
YES
主从设备间相互传递数据时的一般工作模式
Sinff
YES
YES
从设备延长在跳频序列上接收主设备信号的间
隔，间隔时间（Sniff Interval）由主设备的 LMP 层的控制信令所指定。
Hold
YES
YES
从设备暂停支持 ACL 链路，但仍然支持 SCO
Member Address），PM_ADDR 的长度为 8bit，最多 256 个设备。）
d)、 AR_ADDR（所有 Park 状态的蓝牙设备，都会分配一个访问请求地址（Access Request Address）。
2. 物理通道：
主设备：主动发出连接要求的设备。从设备：被动接受连接的设备。
两个蓝牙设备联机后，在基带层就建立了一个物理通道，主设备和从设备间的信号按时分双
链路。
Park
NO
YES
获取 PM_ADDR 或 AR_ADDR。
14. 蓝牙设备的中间状态： 中间状态主要分为查询状态和呼叫状态两大类。 高层通信协议的功能与特色
VCard/vcal OBEX
WAE WAP UDP TCP
IP PPP
RFCOMM
主机控制接口 HCI
AT 指令
TCS BIN
SDP
68 位 （访问码）
72 位 （访问码）
54 位 包头
72 位 （访问码）
54 位 包头 0~2745 位 有效载荷
访问码：由前言（Preamable）、同步语（Sync Word）、有的还有包尾（Tailer）组成，长度为
68 位或 72 位。分为通道访问码（CAC）——Active 状态下设备间使用、设备访问码（DAC）
范围是 2.4000GHZ~2.4835GHZ 的整个 83.5MHZ 之间，共 79 个信道，信道间隔 1MHZ。2402 ＋K MHZ(k=0、1、…、78)。 2. 发射功率：蓝牙设备最大发射功率分为 3 个等级，100mW（20dBm）、2.5mW(4dBm)、 1mW(0dBm)，功率为 1mW 时，传输距离为 10cm~10m。 3. 调制方式：高斯频移键控 GFSK。GFSK 的 BT 为 0.5,调制指数为 0.28~0.35。