Bluetooth 基本架构
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核心架构
核心系统定义
Bluetooth®核心系统涵盖蓝牙规格所定义的四个最低层级以及相关协议,此外也包括一个普通服务层协议、服务发现协议(SDP)以及通用访问配置文件(GAP)规定的整体配置文件要求。完整的蓝牙应用需要蓝牙规格定义的多个其它服务和较高层级协议。
蓝牙控制器
最低的三个层级有时会组成一个子系统,即蓝牙控制器。在涉及有关蓝牙控制器与L2CAP、服务层级和更高层级(即蓝牙主机)等其余的蓝牙系统之间的标准物理通信界面中,这是一个常见操作。尽管该界面并非强制使用,但结构的设计已允许其存在并已容纳其特征。蓝牙规格通过对等效层级间交换的协议信息作出定义,从而使独立的蓝牙系统之间实现互操作性,此外,通过对蓝牙控制器及蓝牙主机之间的通用界面进行定义,从而也使独立的蓝牙子系统之间实现互操作性。
若干功能模块已列出,此外还有模块之间的服务和数据路径。图中显示的功能模块仅供参考。一般而言,除实现互操作性有所要求外,蓝牙规格不会定义实施详情。
核心系统协议和信令
不同设备间的所有运行均已对标准交互作出定义,蓝牙设备则根据蓝牙规格交换协议信令。蓝牙核心系统协议包括射频(RF)协议、链路控制(LC)协议、链路管理器(LM)协议和逻辑链路控制及适配协议(L2CAP),蓝
牙规格的后续版本中均已对所有上述协议进行定义。此外,服务发现协议(SDP)是所有蓝牙应用都需要配备的服务层级协议。
蓝牙核心系统通过一系列服务接入点(图表中的椭圆形所示)提供服务。这些服务中包含了控制蓝牙核心系统的基础基元,并可分为三个类型。一是修改蓝牙设备行为和模式的设备控制服务,二是创建、修改和解除流量承载器(traffic bearer),即信道及链路的传输控制服务,三是递交数据用于流量承载器之间进行传输的数据服务。一般认为前两种属于控制层(C-plane),后一种则属于用户层(U-plane)。
主机控制器界面(HCI):将蓝牙协议栈分为控制器和主机
已对蓝牙控制器子系统的服务界面进行定义,使蓝牙控制器可被认为是一个标准部分。在这个配置中,蓝牙控制器运行最低的三个层级,而L2CAP层级则包含在主机系统的其它蓝牙应用之中。标准界面称为主机控制器界面(HCI)。该标准服务界面并非强制应用。
由于蓝牙结构的定义乃包含了一个独立主机与控制器之间通过HCI进行通信的可能性,因此定义进行了若干一般假设。我们假设与主机相比,蓝牙控制器的数据缓冲能力有限。因此,当L2CAP层级向控制器传递L2CAP PDU从而向同类设备进行传输时,L2CAP层级将需进行一些简单的资源管理。这包括将L2CAP SDU分为更加便于管理的PDU,其后将PDU分成大小适合于控制器缓冲区的起始及连续数据包,同时管理控制器缓冲区的使用,从而确保提供具备服务质量(QoS)承诺的信道。
L2CAP层的错误检测
基带层提供蓝牙技术的基本自动重复请求(ARQ)协议。L2CAP层级可选择地提供其它错误检测,并重新传输至L2CAP PDU。如果某项应用要求用户数据中必须较少存在未发现错误,则推荐使用此功能。L2CAP 中可进一步选择的另一项功能是基于窗口的流量控制功能,可用于管理接收设备中的缓冲分配。这些可选功能均能增强若干情景下的服务质量表现。
尽管在单一系统中包含所有层级的嵌入式蓝牙技术应用中可能无需作出这些假设,但一般结构和服务质量(QoS)模型的定义均已纳入这些假设,以符合最低共同标准。
测试界面:射频(RF)及测试控制界面(TCI)
必须对蓝牙核心系统应用自动进行一致性测试。测试的进行方式是允许测试器通过射频界面(普遍见于所有蓝牙系统)以及通过测试控制界面(TCI)(仅用于一致性测试)控制应用。
测试器通过射频界面与被测应用(IUT)进行交换,确保能够对远程设备的请求作出正确回应。测试器通过TCI 控制IUT,促使IUT通过射频界面生成交换,从而使其亦能通过一致性测试。
TCI测试对各个结构层级和协议进行测试会分别使用不同的指令集(服务界面)。HCI指令集已发布的一个子集乃作为TCI服务界面,用于蓝牙控制器子系统中的各个层级及协议。L2CAP层级和协议的测试将使用一个单独的服务界面。由于L2CAP服务界面在蓝牙核心规格中并无定义,因此其在TCI规格中单独作出定义。只有一致性测试才需要使用L2CAP服务界面。