藍芽協議體系結構

一.藍芽技術特點

• 工作頻段：2.4GHz的工科醫（ISM）頻段，無需申請許可證。大多數國家使用79個頻點，載頻為(2402+k)MHz（k=0，1, 2…78），載頻間隔1MHz。採用TDD時分雙工方式。
• 傳輸速率：1Mb/s（V2.0以上版本嗎）
• 除錯方式：BT=0.5的GFSK調製，調製指數為0.28-0.35。
• 採用跳頻技術：跳頻速率為1600跳/秒，在建鏈時（包括尋呼和查詢）提高為3200跳/秒。藍芽通過快跳頻和短分組技術減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性。
• 語音調製方式：連續可變斜率增量調製（CVSD，ContinuousVariable Slope Delta Modulation），抗衰落性強，即使誤位元速率達到4%，話音質量也可接受。
• 支援電路交換和分組交換業務：藍芽支援實時的同步定向聯接（SCO鏈路）和非實時的非同步不定向聯接（ACL鏈路），前者主要傳送語音等實時性強的資訊，後者以資料包為主。語音和資料可以單獨或同時傳輸。藍芽支援一個非同步資料通道，或三個併發的同步話音通道，或同時傳送非同步資料和同步話音的通道。每個話音通道支援64kbps的同步話音；非同步通道支援723.2/57.6kbps的非對稱雙工通訊或433.9kbps的對稱全雙工通訊。
• 支援點對點及點對多點通訊：藍芽裝置按特定方式可組成兩種網路：微微網(Piconet)和分散式網路(Scatternet)，其中微微網的建立由兩臺裝置的連線開始，最多可由八臺裝置組成。在一個微微網中，只有一臺為主裝置（Master），其它均為從裝置（Slave），不同的主從裝置對可以採用不同的連結方式，在一次通訊中，連結方式也可以任意改變。幾個相互獨立的微微網以特定方式連結在一起便構成了分散式網路。所有的藍芽裝置都是對等的，所以在藍芽中沒有基站的概念。
• 工作距離：藍芽裝置分為三個功率等級，分別是：100mW（20dBm）、2.5mW（4dBm）和1mW（0dBm），相應的有效工作範圍為：100米、10米和1米。

二.藍芽的協議架構

 

 

 1.應用協議（Application Profiles）

    藍芽應用程式要與藍芽產品進行配合使用都必須通過相應的Bluetooth profile支援，它從應用場景的角度為藍芽技術的使用制定了不同的規範。如：

   1.A2DP高階音訊分發協議

   2.AVRCP音視訊遠端控制協議

   3.HSP耳機配置協議

   4.HFP電話擴音協議

   5.PBAP電話本下載協議

2.中介軟體協議層（Core Host）

用於規定藍芽裝置必須實現的通用功能和協議層次。它由軟體和硬體模組組成，兩個模組之間的資訊和資料通過主機控制介面（HCI）的解釋才能進行傳遞。

     1.主機控制介面協議(Host control interface)：軟體和底層硬體之間提供了一種標準化通訊介面，主要完成發生命令給底層硬體和接收來自底層硬體的事件訊息。

     定義了四種物理通訊介面方式:①UART非同步通訊介面；②3線UART介面；③USB通用介面；④SDIO安全數字輸入輸出介面

    2.邏輯鏈路控制和適配協議(Logical Link Control and Adaptation Protocol)： 向高層提供面向連線的和無連線的資料服務，它主要完成資料的拆裝、服務質量控制、協議的複用、分組的分割和重組，及組提取等功能，是其他上層協議實現的基礎。

    3.安全管理(Security Manager)：定義了配對和金鑰分發的方法，為上層安全連線與另一個藍芽裝置互動資料提供功能

    4.屬性協議(Attribute Protocol )：將藍芽裝置資訊封裝成資料塊如：藍芽裝置名稱、藍芽連線狀態，用於低功耗藍芽的資料傳輸，具有快速簡單的特點。

    5.通用訪問配置檔案(Generic Access Profile) ：為應用層提供裝置之間相互發現對方並建立連線服務，包括裝置發現、鏈路建立、鏈路終止、啟動安全功能以及裝置配置。

   6.服務發現協議（Service Discovery Protocol）:藍芽服務發現協議

   7.通用屬性配置(Generic Attribute Profile)：對ATT封裝的資料塊進行解析處理，為應用層提供發現裝置、獲取藍芽裝置資訊服務

3.底層硬體（Core Controller）

一般整合於藍芽硬體模組中， 實現藍芽裝置間的資訊互動和資料傳輸，為上層軟體模組提供了不同的訪問入口,但是兩個模組介面之間的訊息和資料傳遞必須通過藍芽主機控制器介面的解釋才能進行

    1.無線射頻單元(Radio frequency)：負責資料和語音的傳送和接收，特點是短距離、低功耗。藍芽天線一般體積小、重量輕，屬於微帶天線。

    2.基帶(Baseband)：負責跳頻和藍芽資料及資訊幀的傳輸。

    3.鏈路管理單元(LinkManager)：負責連線的建立和拆除,以及鏈路的安全和控制。