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bluetooth协议架构详解与android 蓝牙架构分析
短距无线通信的技术规范,它最初的目标是取代
现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连
接。
(1)全球范围适用:蓝牙工作在2.4GHz的 ISM频段,全球 大多数国家ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz,使用该频段 无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。
(2)同时可传输语音和数据:蓝牙采用电路交换和分组交 换技术,支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据 与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率为 64kbit/s,语音信号编码采用脉冲编码调制(PCM)或连 续可变斜率增量调制(CVSD)方法。蓝牙有两种链路类型: 异步无连接(ACL)链路和同步面向连接(SCO)链路。
(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。
蓝牙移动终端
• 移动电话( Mobile Phone ), 无绳电话 ( Cordless Phone ), 笔记本电脑 ( Notebook), 个人数字助理 ( PDA ), 数字相机 ( Digital cameras), 打印机 ( Printer), 局域网络 ( Network)等
(3)可以建立临时性的对等连接: 根据蓝牙设备在网络中的角色,可分为主设备(Master) 与从设备(Slave)。主设备是组网连接主动发起连接请求 的蓝牙设备,几个蓝牙设备连接成一个皮网(Piconet)时, 其中只有一个主设备,其余的均为从设备。皮网是蓝牙最 基本的一种网络形式,最简单的皮网是一个主设备和一个 从设备组成的点对点的通信连接。
主机 其他高层协议
HCI驱动
HCI协议的作用
HCI协议提供了统一访问蓝牙控制器的能 力。主机控制器以HCI命令的形式提供了 访问蓝牙硬件的基带控制器、链路管理器、 硬件状态寄存器、控制寄存器以及事件寄 存器的能力,所有这些功能都要通过内置 于蓝牙硬件内部的HCI Firmware来实现。 主机通过HCI接口向主机控制器内的HCI Firmware发送HCI命令,HCI Firmware再 通过基带命令、链路管理器命令、硬件状 寄存器、控制寄存器以及事件寄存器完成 该HCI命令,从而实现对蓝牙硬件的控制。
(4)具有很好的抗干扰能力:工作在ISM频段的无线电设 备有很多种,如家用微波炉、无线局域网(WLAN)Home RF 等产品,蓝牙采用跳频(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。抵抗来自这些设备的干扰。
(5)蓝牙模块体积很小、便于集成。
蓝牙模块相关知识交流
• 概述 • 蓝牙技术的特点 • 蓝牙协议体系结构 • Android Bluetooth 架构
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,爱立信公司意识到短距无线通信的应用前景无限广阔。 (Short Distance Wireless Communication)
• 基带 负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。
• 链路管理(LM) 负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。 链路为SCO同步话音链路与ACL 异步数据链路。
• 蓝牙的SIG规定了四种与硬件连接的物理总线方式:USB、RS232、 UART和PC卡
二、中间协议层
中间协议层的一系列协议构成了蓝牙协议体系: • 蓝牙协议体系中的协议按SIG的关注程度分为四层:
(6)低功耗:
蓝牙设备在通信连接(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。
(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。
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 Harald Bluetooth 的名字。
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 蓝牙特别兴趣小组(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。目前SIG已经采纳蓝牙4.0核心规范技术拥有极低的运 行和待机功耗,使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。 同时还拥有低成本,跨厂商互操作性,3毫秒低延迟、100米 以上超长距离、AES-128加密等诸多特色,可以用于计步器、 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。
蓝牙体系结构
• 蓝牙技术的系统结构分为三大部分: • 1.底层硬件模块 • 2.中间协议层 • 3.高层应用
蓝牙协议栈体系结构示意图
一、底层硬件模块
底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)和链路管理 (LM)。
• RF层 通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤 和传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所 需要满足的条件。
1.核心协议:BaseBand、LMP、L2CAP、SDP; 2.电缆替代协议:RFCOMM; 3.电话传送控制协议:TCS-Binary、AT 命 令 集; 4.选用协议:PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、 vCal、IrMC、 WAE。
• 除上述协议层外,规范还定义了主机控制器接口(HCI), 位于蓝牙系统的L2CAP(逻辑链路控制与适配协议)层和 LMP(链路管理协议)层之间的一层协议。