Alex_McAvoy

想要成为渔夫的猎手

蓝牙技术

【蓝牙】

蓝牙由爱立信公司于 1994 年提出,用于建立个域网 PAN,目的是实现短距离小资料的传输,1998 年蓝牙 SIG 成立,负责制定技术标准,蓝牙也由此开始逐渐成为一种无线技术规范

其通过 2.4GHz 无需授权的 ISM 频段的微波传输信号,传输距离在 10 米左右,用于连接便携式和固定设备,采取点对点、点对多点模式,采取电路交换技术进行同步,速率为 64kps,采取分组交换技术进行异步,对称时时 433.9kbps,非对称时 723.2kbps

蓝牙常于红外相提并论,他们的对比如下:

蓝牙 红外
距离 10 米左右,可不对准 1~2 米,需对准
通信数目 最大链接 7 个 单对单链接
速度 较快 较慢
安全 可加密 无区别
成本 400~800 元 几元~几十元

【联网方式】

蓝牙的联网模式有三种:

1.点对点模式

点对点模式用于两个蓝牙设备直接通信,其将两个设备分为主机访客

主机设备是具有用户界面的设备,多数连接设置都将从此进行,一个设备可以是另一个设备的主机,也可以作为其它设备的访客

例如:手机与无线耳机配对时,该手机就是主机,但是,手机与计算机配对时,计算机就是主机

2.微微网(Piconet)

微微网,通过共享相同信道进行通信,最多支持 8 个蓝牙设备可在小型网络内

其中 1 个 Master 节点控制通信的同步,7 个 Slave 节点进行通信

3.散网(Scatternet)

散网,是时间和空间层叠的多个微微网组成的,多个微微网的主设备可以成为微微网的从设备

对于每个微微网的从设备来说,又是该微微网主设备的从属设备,最多可由 256 个微微网来连接成更大的网络

【蓝牙协议栈】

协议栈

对于蓝牙系统来说,其核心是蓝牙技术规范,在其中分为两部分,一部分是蓝牙技术操作,另一部分是协议体系结构,即蓝牙协议栈

蓝牙系统的概要是蓝牙应用规范,即 profile 文档,其定义了一组使用模式,每个 profile 说明了支持该特定使用模式的协议及协议特性

蓝牙的基本架构如下:

相较于 OSI 模型与 IEEE 802 模型,蓝牙协议栈要复杂的多,下图是三者的对比:

重要协议层

1.RF 层

RF 层即无线电层,是蓝牙底层硬件模块,相当于 OSI 模型中的 PHY 层,其主要作用是在主站与从站间发送比特

RF 层采取跳频扩频技术,共有 79 个信道,每个信道 1MHz

2.BaseBand 层

BaseBand 层即基带层,组合了电路交换和分组交换的功能

同时,为同步分组传输预留了时间槽,每个分组以不同跳频进行发送,主要作用是对信道进行管理

3.Link Manager 层

Link Manager 层即链路管理规范层,用于对蓝牙链路进行管理

其主要功能有:信道控制、提供安全服务(认证、加密、分发秘钥)、Master-Slave 结点的切换、微微网的管理等

4.L2CAP 层

L2CAP 层即逻辑链路控制与自适应协议层,其为上层提供面向连接和无连接的数据封装服务

该层采用了多路技术、分割和重组技术、组提取技术等,以进行协议复用、分段和重组、认证服务质量、组管理等

5.SDP 层

SDP 层即服务发现协议层,是蓝牙技术框架至关重要一层,是所有应用模型的基础

该层采取动态的查询设备信息和服务类型,建立一条对应的服务通信通道,为上层提供发现可用的服务类型和属性协议信息

6.RFCOMM 层

RFCOMM 层即串口仿真协议层,实现了仿真 9 针 RS232 串口功能,实现设备间的串行通信

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