关键词:蓝牙核心技术协议无线电频率基带链路控制链路管理
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蓝牙核心技术概述(一):蓝牙概述
蓝牙核心技术概述(二):蓝牙使用场景
蓝牙核心技术概述(三): 蓝牙协议规范(射频、基带链路控制、链路管理)
蓝牙核心技术概述(四):蓝牙协议规范(HCI、L2CAP、SDP、RFOCMM)
蓝牙核心技术概述(五):蓝牙协议规范(irOBEX、BNEP、AVDTP、AVCTP)
蓝牙协议是蓝牙设备间交换信息所应该遵守的规则。
与开放系统互联(OSI)模型一样。蓝牙技术的协议体系也採用了分层结构。从底层到高层形成了蓝牙协议栈。各层协议定义了所完毕的功能和使用数据分组格式,以保证蓝牙产品间的互操作性。

地理位置
ISM频段范围
射频信道频率
中国、美国、欧洲
2400.0~2483.5MHz
F=(2402+k)MHz,k在0、1、……78中随机取值
法国
2446.5~2483.5MHz
F=(2454+k)MHz,k在0、1、……22中随机取值
日本
2471.0~2497.0MHz
F=(2473+k)MHz,k在0、1、……22中随机取值
西班牙
2445.0~2475.0MHz
F=(2449+k)MHz,k在0、1、……22中随机取值
我国的蓝牙频率在2.402GHz~2.483GHz,蓝牙每一个频道的宽度为1MHz。为了降低带外辐射的干扰,保留上、下保护为3.5MHz和2MHz,79个跳频点中至少75个伪随机码跳动。30S内不论什么一个频点使用时长不能超过0.4S。
2、跳频技术、发射功率、时隙
(1)、发射功率:蓝牙发射功率分三级:一级功率100mW(20dBm)。二级功率2.5mW(4dBm);三级功率1mW(0dBm);
(2)、物理信道:蓝牙物理信道有伪随机序列控制的79个跳频点构成,不同跳频序列代表不同的信道。

二、基带与链路控制协议
蓝牙发送数据时,基带部分将来自高层的数据进行信道编码。向下发给射频进行发送;接收数据时,将解调恢复空中数据并上传给基带。基带进行信道编码传送给上层。
作用:跳频选择、蓝牙编址、链路类型、信道编码、收发规则、信道控制、音频规范、安全设置。
1、蓝牙分组编码为小端模式;
2、蓝牙地址
BD_ADDR:BluetoothDevice Address。
LAP:LowerAddress Part 低地址部分。
UAP: UpperAddress Part 高地址部分;
NAP: Non-significantAddress Part 无效地址部分。
3、蓝牙时钟
每一个蓝牙设备都有一个独立执行的内部系统时钟。称为本地时钟(Local Clock),决定定时器的收发跳频。为了与其它设备同步,本地时钟要加一个偏移量(offset),提供给其它设备同步。
CLKN:本地时钟:
CLKE:估计时钟。扫描寻呼过程中用到;
CLK:设备实际执行的时钟频率。
4、蓝牙物理链路:
通信设备间物理层的数据连接通道就是物理链路。
ACL(Asynchronous Connectionless)异步无连接链路;对时间要求不敏感的数据通信。如文件数据、控制信令等。
(1)、接入码用于同步、直流、载频泄漏偏置补偿标识;
(2)、分组头包括链路信息。确保纠正较多的错误。
分组类型例如以下:
分组类别
Type(b3b2b1b0)
时隙
SCO
ACL
链路控制分组
0000
1
NULL
NULL
0001
POLL
POLL
0010
FHS
FHS
0011
DM1
DM1
单时隙分组
0100
1
没有定义
NULL
0101
HV1
0110
HV2
0111
HV3

1000
DV
1001
NULL
AUX1
3时隙分组
1010
3
没有定义
DM3
1011
DH3
1100
没有定义
1101
5时隙分组
1110
5
没有定义
DM5
1111
ACL分组形式为:D(M|H)(1|3|5),D代表数据分组。M代表用2/3比例的FEC的中等速率分组;H代表不使用纠错码的快速率分组;1、3、5分别代表分组所占用的时隙数目;
DM1、DM3、DM5、DH1、DH3、DH5
SCO分组形式为:HV(1|2|3)。HV代表高质量语言分组。1、2、3有效载荷所採用的纠错码方法。1为1/3比例FEC。设备2个时隙发送一个单时隙分组。2为2/3比例FEC,设备4个时隙发送一个单时隙分组;3为不使用纠错码,设备6个时隙发送一个单时隙分组
HV1、HV2、HV3
ALC 分组:
类型
有效载荷头/字节
用户有效载荷/字节
FEC
CRC
对称最大速率/kbps
非对称速率/kbps
前向
后向
DM1
1
0~17
2⁄3
有
108.8
108.8
108.8
DH1
1
0~27
无
有
172.8
172.8
172.8
DM3
2
0~121
2⁄3
有
258.1
387.2
54.4
DH3
2
0~183
无
有
390.4
585.6
86.4
DM5
2
0~224
2⁄3
有
286.7
477.8
36.3
MH5
2
0~339
无
有
433.9

723.2
57.6
AUX1
1
0~29
无
无
185.6
185.6
185.6
SCO分组:
类型
有效载荷头/字节
用户有效载荷/字节
FEC
CRC
有效载荷长度
同步速率/kbps
占用Tsco数目/语言长度
HV1
无
10
1⁄3
240位
64
2⁄1.25ms
HV2
20
2⁄3
4⁄2.5ms
HV3
30
无
6⁄3.75ms
DV
1D
10+(0-9)D
2/3D
有D
64+57.6D
凝视:D 仅仅对数据段实用,DV分组包括数据段,也包括语言段。

上图为TX缓存。
新分组到达时,ACL链路的RX缓存器要流量控制,SCO数据不须要流量控制;
8、蓝牙基带信道和网络控制
1)、链路控制器状态:
待机、连接
寻呼page、寻呼扫描pagescan、查询inquiry、查询扫描inquiry scan、主设备对应Master Response、从设备对应Slave Response、查询对应inquiry response
2) 、连接状态
激活模式active、呼吸模式sniff、保持模式hold、休眠模式park。
3)、待机状态
待机状态是蓝牙设备缺省低功耗状态。此状态下本地时钟以低精度执行。
蓝牙从待机转入寻呼扫描状态。对其它寻呼进行响应成为从设备;也能够从待机状态进入查询扫描状态。完毕一个完整的寻呼,成为主设备。
9、接入过程
凝视:
IAC Inquiry AccessCode 查询接入码。
GIAC:通用查询接入码 DIAC:专用查询接入码;
DAC:DeviceAccess Code 设备接入码;
LAP:
建立连接,必须使用查询、寻呼;查询过程使用IAC,发现覆盖区域内的设备、设备的地址及其时钟。连接过程使用DAC。建立连接的设备处理寻呼过程。成为主设备。、(1)、查询过程
蓝牙设备通过查询来发现通信范围内的其它蓝牙设备。查询信息分为GIAC、DIAC两种。查询发起设备收集全部对应设备的地址、时钟信息。
扫描区间长度Twindow inquiry scan。
每一个设备都有自己的时钟,使用查询序列相位同样的几率比較小。
SR模式
Tpage scan
寻呼次数Npage
R0
连续
>=1
R1
<=1.28S
>=128
R2
<=2.56S
>=256
预留
–
–
(3)、寻呼
主设备使用寻呼发起一个主—从设备连接。通过在不同的跳频点上反复发送从设备DAC来扑捉从设备,从设备在寻呼扫描状态被唤醒,接收寻呼。
如上图红色部分。负责完毕设备:功率管理、链路质量管理、链路控制管理、数据分组管理、链路安全管理。
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