藍芽技術基礎2014.3.27

第一部分 藍芽全景
一．藍芽技術的特點
普通的特性不再論述。藍芽網路7個從裝置與256個節點的區別。
1.網路特性
藍芽技術是點到多點的通訊協議。
藍芽裝置間的資料傳輸支援點到點、點到多點的方式。
藍芽組網最多有256個藍芽單元裝置連線形成picnet，其中一個主節點和7個從節點處於工作狀態，其它處於空閒模式。因此一個藍芽網路最多有256個節點，但是最多有1個主裝置和7個從裝置組成能夠傳送資料和接收資料的網路傳遞組。
個人區域網：利用藍芽技術可講個人周圍的裝置連線起來，形成一個個人區域網。
2.技術指標
2GHz，支援電路交換和分組叫魂。資料速率1M，資料連線方式支援面向連線業務SCO，無連線業務ACL。採用調頻擴頻FSSS技術。
二、藍芽的現況、應用
藍芽是用來替代有線電纜構造短距離無線連線的通訊技術。藍芽應用在中高檔產品，PDA，行動電話，無繩電話，計算機，MP3播放機，數字相機和行動式上網裝置。從移動資訊電器逐步擴充到汽車、工業控制、醫療裝置等新領域。
藍芽與超寬頻UWB無線技術開發小組合作，建立一個讓裝置可以利用UWB高速傳輸的架構，滿足大容量資料並實現行動式裝置的高質量視訊應用在高速度方面的需求。 藍芽產品涵蓋的領域：
1.行動通訊。手機、移動市話，傳真。
2.計算機及周邊裝置。計算機、鍵盤、滑鼠，印表機、掃描器、攝像頭、投影儀和行動式移動儲存。
3.個人資訊儲存及娛樂裝置。PDA，MP3隨身聽，電子圖書，數字相機。無線下載。
4.網路接入裝置。網路微型機、上網機、集線器、家庭閘道器。
5.資訊家電。多媒體電視，智慧冰箱，智慧空調，智慧微波爐，智慧照明系統。
6.音響試聽產品。耳機，音響，傳聲器，數字相機，數字攝像機。 7.醫療保健裝置。個人生理記錄儀，醫療儀器，家庭遠端護理。
8.商業。零售終端，自動售貨機，產品資訊，無線電子錢包。 9.工業。計量儀器的無線超標，無線巡迴檢測。
10.銀行。自動存取款，自動轉帳，電子支付。
11.汽車。汽車電話，GPS，動力系統，防滑剎車系統，汽車音響和安全氣囊。
12.軍事。士兵頭盔通訊系統。
13.訂票與購票。公共汽車、地鐵票、球票。 第二部分 藍芽網路技術
一、基帶規範
藍芽的時隙長度625us.用全雙工分時傳輸方案。
藍芽協議支援一個非同步資料傳輸，最多可以是三個同步語音傳輸或者一個同時支援同步與非同步的“通道”。
1.物理鏈路
網路通訊裝置間物理層的資料連線通道就是物理鏈路。藍芽協議定義了兩種型別：SCO同步面向連線鏈路，ACL非同步無連線鏈路。
（1）SCO鏈路
主裝置與指定從裝置之間實現點到點的同步資料交換鏈路。利用主裝置保留的時隙傳輸分組，可視為電路交換鏈路，用於語音類的實時性較強的資料傳輸。
主裝置可以支援最多3個指向相同或不同從裝置SCO鏈路。若連結來自不同主單元，則從單元只能支援2路SCO鏈路。
SCO鏈路的傳位元速率是64kb/s。
主裝置在規則時間間隔上向從裝置傳送SCO分組，該規則間隔稱為Tsco。SCO鏈路通過LMP協議傳送設定訊息的主單元建立。
（2）ACL鏈路
在非SCO保留時隙，主裝置可以以時隙為單位與任何從裝置交換分組。ACL鏈路提供與所有活動從裝置的分組交換鏈路。主要用來傳輸對時間不敏感的資料通訊，比如傳輸檔案或控制資訊。在一個主、從裝置之間，只能存在一條ACL鏈路。
雙工ACL鏈路速率：433.9kb/s。有重傳機制。
物理鏈路有兩個工作方式：
（i）點到點（物理）鏈路。主裝置在由主到從的時隙傳送有接收從裝置地址的ACL分組。在隨後的由從到主的時隙裡，從裝置向主裝置傳送ACL分組。
（ii）廣播方式。不指定目的從裝置地址的ACL分組，從裝置地址(000)b，從單元僅接收分組但不響應。
2.基帶分組
（1）資料分組格式
接入碼（72或68位）|分組頭（54位）|資料（0~2745位）
其中：
（i）接入碼的功能：時鐘同步、直流偏置補償1010或0101、識別。分為通道接入碼CAC，裝置接入碼DAC，查詢接入碼IAC。查詢接入碼分為專用查詢接入碼和通用查詢接入碼。前者用來發現具有共同屬性的專用裝置組內的其它藍芽裝置，後者用於發現覆蓋範圍內的其它藍芽裝置。
具有共同屬性的藍芽裝置可以實現相同服務。
同步字是一個來自24為地址LAP的64位程式碼字。
(ii)分組頭
包括鏈路控制資訊。包括：
AM_ADDR 表示活動從裝置的地址（3位），區分不同從裝置。 TYPE：分組型別，時隙數目。
FLOW：流量控制標誌。
ARQN：重發
SEQN
HEC:錯誤校驗。
（iii）分組型別
3.基帶收發規則
（1）傳送規則
傳送（TX）規則可分別在ACL鏈路和SCO鏈路上進行。每一個從裝置都有一個獨立的TX　ACL緩衝區，每個SCO從單元可以有一個或多個TX　SCO緩衝區。
每一個TX　SCO快取器由兩個FIFO暫存器組成，稱為現態暫存器或者次態暫存器。暫存器的連線由藍芽鏈路控制器控制。
快取器分為資料快取器和語音快取區。
傳送快取器將資料傳輸到分組 打包器，將分組傳送出去。
（２）接收規則
ACL鏈路和SCO鏈路分別處理接收（RX）規則。
4.鏈路資料的TX/RX訊號 在正常鏈路模式中，主裝置傳輸總是從偶數時隙（主時隙CLK1=0）開始，從裝置總是從奇數時隙開始。
藍芽裝置的收發器交替進行傳送和接收操作，說明不是傳送接收全雙工方式。訊號有TX時隙slot和RX時隙。
（1）尋呼狀態，主單元傳送從裝置的裝置識別碼ID分組。ID分組是很短的分組，因此在一個TX時隙中，主裝置可以在兩個頻率上尋呼。
（2）FHS分組
在建立連線階段和主從切換時，主裝置傳送FHS分組到從單元。 該分組用來建立時間和頻率的同步。從裝置收到尋呼訊息後，625us後返回響應資訊。
（3）多個從單元的收發定時
當存在多個從單元時，從單元分時地與主裝置進行通訊。在下一次從到主時隙中，只有經過它自身AM_ADD編址的從單元才響應。在廣播時，從裝置不響應。
5.尋呼過程
為建立新的連線，應使用查詢和尋呼過程。
查詢過程使一個單元發現通訊範圍的其它裝置。
尋呼過程用來建立實際連線，只有通過藍芽地址才可以建立連線。負責建立連線的裝置執行尋呼過程並且自動稱為連線的主單元。
6.連線狀態
連線已經建立，資料分組可以雙向傳送的狀態。在連線狀態開始的時刻，主裝置傳送一個輪詢分組poll。連線狀態的第一個資訊分組包括控制資訊。Detch,reset命令。
連線的4中操作模式：
啟用，呼吸，保持，休眠。休眠狀態不是活動從裝置。256個節點，只有八個裝置在啟用，呼吸，保持狀態，其它裝置在休眠狀態。
參考文獻
錢志鴻.藍芽技術原理、開發與應用.北京航空航天大學出版社.2006.