蓝牙基础知识培训

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蓝牙网络原理
网络拓扑结构
图示为由两个不同的piconet所组成的scatternet之网路拓朴。在此图中，有一 个装置是其中一个piconet中的主控装置，但却是另一个piconet中的从属装置。 一个装置不得同时成为多个piconet的主控装置，因为这将意味不同的piconet 是同步的，但规格指定每个piconet都必须使用不同的跳频模式和主时脉来独 立运作。
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蓝牙体系结构
中间协议层 — 组成
中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP （Logical Link Control and Adaptation 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 （Telephony Control protocol Spectocol）组成。
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提纲
1 2
3 4 5 蓝牙概述
蓝牙体系结构
蓝牙网络原理 蓝牙应用 蓝牙协议栈实现
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蓝牙协议栈实现
■Widcomm: 第一个windows上的协议栈，由Widcomm公司开发，也就是现在的
Broadcom ■Microsoft Windows stack: Windows XP SP2中包括了这个内建的协议栈，开 发者也可以调用其API开发第三方软件。 ■Windows CE：微软给Windows CE开发的协议栈，但是windows ce本身也支 持其它的协议栈 ■Toshiba stack: 它也是基于Windows的，不支持第三方开发，但它把协议栈授 权给一些laptop商 。 ■BlueSoleil: 著名的IVT公司的产品 ■BlueLet：IVT公司for embedded product的清量级协议栈。 ■Bluez: Linux官方协议栈，该协议栈的上层用Socket封装，便于开发者使用， 通过DBUS与其它应用程序通信。 ■Affix: NOKIA公司的协议栈，在Symbian系统上运行 ■BlueDragon：东软公司产品 ■BlueMagic：美国Open Interface 公司for portable embedded divce的协议栈， iphone(apple)，nav-u(sony)等很多电子产品都用该商业的协议栈
蓝牙基础知识培训
(郑水金)
提纲
1 蓝牙概述
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蓝牙体系结构
蓝牙网络原理 蓝牙应用 蓝牙协议栈实现
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蓝牙概述
蓝牙概述
■蓝牙(Bluetooth)技术是由爱立信、诺基亚、Intel、IBM 和东芝5家公司于1998年5月
共同提出开发的。 蓝牙技术的本质是设备间的无线联接，主要用于通信与信息设备。近年来，在电声 行业中也开始使用。依据发射输出电平可以有3 种距离等级，Class1 为100m 左 右、Class2 约为10m 、Class3 约为2-3m。一般情况下，其正常的工作范围是 10m 半径之内。在此范围内，可进行多台设备间的互联。
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蓝牙体系结构
高端应用层 — 功能
■点到点协议PPP （Point-to-Point Protocol，它由封装、链路控制协议、网络控制 协议组成，它定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据，它主要用于 LAN接入、拨号网络及传真等应用规范。 ■ TCP/IP(传输控制协议/网络层协议)，它定义了因特网与网络相关的通信及其他类 型计算机设备和外围设备之间的 通信。蓝牙采用或共享这些已有的协议去实现与 连接因特网的设备的通信，这样,既可提高效率，又可在一定程度上保证蓝牙技术 和其它通信技术的互操作性。 ■OBEX（Object Exchange Protocol）是对象交换协议，它支持设备间的数据交换 ，采用客户/服务器模式提供与HTTP（超文本传输协议）相同的基本功能。该协 议作为一个开放性标准还定义了可用于交换的电子商务卡、个人日程表、消息、 和便条等格式。 ■WAP（Wireless Application Protocol）是无线应用协议，它的目的是要在数字 蜂窝电话和其它小型无线设备上实现因特网业务。它支持移动电话浏览网页、收 取电子邮件和其它基于因特网的协议。 ■WAE(Wireless Application Environment) 是无线应用环境,它提供用于WAP电话 和个人数字助理PDA(Personal Digtital Assistant) 所需的各种应用软件。
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蓝牙应用
行业应用
■蓝牙旅游解说系统，具有智能化、个性化的特点，能自动根据观众的位置和需
要确定解说的语言和内容，使每个观众得到每个展位、景点的完整信息。此 类系统具有不可比拟的个性特点：智能化、个性化。无论游客到达的时间先 后，也无论游客的语言是否相同，该系统都能自动根据游客的位置和需要确 定解说的内容，用户可以根据自己的需要选择自己习惯的语言，每个游客进 入展台或景点都是从头讲解该展台或景点的解说词，而不是采用随到随听的 集中循环广播方式；游客如果不愿意收听相关景点或展位的信息，可以关闭 蓝牙MP3/MP4 针对景点或展位基站的数据接收功能，或者游客并不在相关景 点或展位基站覆盖范围内时，蓝牙MP3/MP4 完全可以只收听、播放音乐或娱 乐节目。
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蓝牙体系结构
高端应用层 — 组成
高端应用层由选用协议层组成。可选用的协议PPP 、TCP/IP、OBEX（Object Exchange Protocol）、WAP（Wireless Application Protocol）、WAP（Wireless Application Protocol）
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蓝牙网络原理
状态描述
待机状态
呼叫扫描 呼叫 从单元应答 主单元应答 查询响应 查询扫描 查询
连接状态
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蓝牙网络原理
状态描述
■两个主状态 待机状态是蓝牙节点进入网络后的默认状态，此时蓝牙设备处于
低功耗下，仅有本地时钟以低精度或高精度方式运行。蓝牙节点能够脱离待 机状态进入呼叫、呼叫扫描、查询、查询扫描各个子状态。处于待机状态的 一个节点在收到其它节点的呼叫并应答后，成为从节点进入“连接”状态。 ■ 7个子状态 呼叫与查询的功能是建立起新的连接，按照蓝牙设备地址呼叫， 就能实际建立起连接（另一设备必须处于呼叫扫描状态），发起连接的蓝牙 设备执行有关呼叫的一系列规则，就能自动成为主节点。同样地，蓝牙设备 启用查询规则，也能建立起连接（另一设备必须处于查询扫描状态），能够 在一定范围内发现其他的蓝牙设备或蓝牙时钟。
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蓝牙网络原理
蓝牙链路的基本状态
■主状态：连接状态（Connected）和待机状态（StandBy） ■ 子状态：呼叫（Page）、呼叫扫描（Page Scan）、查询（Inquiry）、查询扫描
（Inquiry Scan）、主单元应答（Master Response)、从单元应答（Slave Response)和查询响应（Inquiry Response）
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蓝牙体系结构
底层硬件模块 — 功能
■射频（RF） 将基带模块的数据包通过无线电信号以一定的功率和跳频频率发送出 去，实现蓝牙设备的无线连接。 ■基带层（BB） 采用查询和寻呼方式，使跳频时钟及跳频频率同步，为数据分组提 供对称连接(SCO)和非对称连接(ASL)，并完成数据包的定义、前向纠错、循环冗 余校验、逻辑通道选择、信号噪化、鉴权、加密、编码和解码等功能。它采用混 合电路交换和分组交换方式，既适合语音传送，也适合一般的数据传送。每一个 语音通道支持64kb/s同步语音，异步通道支持最大速率723.2kb/s(反向57.6kb/s) 的非对称连接或433.9kb/s的对称连接。 ■链路管理层（LMP ）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 。通过对链接的发送、交换、实施身份鉴权和加密，并通过协商确定基带数据分 组的大小，控制射频部分的电源模式、工作周期及网络内蓝牙设备的连接状态。 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，它提供了一个 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。
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提纲
1 蓝牙概述
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蓝牙体系结构
蓝牙网络原理 蓝牙应用 蓝牙协议栈实现
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蓝牙网络原理
网络拓扑结构
蓝牙系统支持两种连接，即点对点或点对多点连接，这样就存在了两种网络 拓扑结构：微微网和散射网络。 ■ piconet（微微网）：共用相同实体通道的二或多个装置，可形成一个特殊网 路，亦即piconet（微微网）。在piconet中除了一个装置作为主控装置外，最 多还可包含7个其他装置，也就是从属装置。Piconet网路中的每个装置通过 跳频顺序识别，同一Piconet的所有装置都与这个跳频顺序同步。 ■叠网（ scatternet ）：Bluetooth装置可在二或多个重叠的piconet中运作，而 构成所谓的scatternet（叠网），每个微微网信道的跳频序列互不相同。
蓝牙体系结构
蓝牙网络原理 蓝牙应用 蓝牙协议栈实现
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蓝牙体系结构
体系结构
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蓝牙体系结构体系Biblioteka 构7页蓝牙体系结构
底层硬件模块 — 组成
主要由链路管理层（LMP Link Manager Protocol）、基带层（BB Base Band）和射 频（RF Rodio Frequency）组成。
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蓝牙体系结构
中间协议层 — 功能
■L2CAP是蓝牙协议栈的核心组成部分，也是其它协议实现的基础。它位于基带之 上，向上层提供面向连接的和无连接的数据服务。它主要完成数据的拆装、服务 质量控制，协议的复用、分组的分割和重组（Segmentation And Reassembly） 及组提取等功能。 ■SDP是一个基于客户/服务器结构的协议。它工作在L2CAP层之上，为上层应用程 序提供一种机制来发现可用的服务及其属性,而服务的属性包括服务的类型及该服 务所需的机制或协议信息。 ■RFCOMM是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议，符合ETSI标准的TS 07.10串 口仿真协议。它在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号，为原先使用串行连 接的上层业务提供传送能力。 ■TCS是一个基于ITU-T Q.931建议的采用面向比特的协议,它定义了用于蓝牙设备之 间建立语音和数据呼叫的控制信令（Call Control Signalling），并负责处理蓝牙 设备组的移动管理过程。