蓝牙技术开发课件.ppt

1、2020/11/142无线传感器网络的定义无线传感器网络的定义服务器服务器用户用户WSN（Wireless Sensor Network）：一）：一种新型的无基础设施网络，它综合了种新型的无基础设施网络，它综合了传感器传感器技术、嵌入式处理技术、现代网络以及无线技术、嵌入式处理技术、现代网络以及无线通信技术通信技术等，能够通过各个等，能够通过各个传感器节点传感器节点进行进行实时监测、感知和采集实时监测、感知和采集各种现场信息。它的各种现场信息。它的节点是传感器这种特殊的嵌入式设备，它们节点是传感器这种特殊的嵌入式设备，它们静态地随机分布于某一区域。静态地随机分布于某一区域。监测区域监测区域传感

2、器节点传感器节点有线或无线有线或无线网络网络有线或无线有线或无线网络网络ZigBee/ble等等网关网关2020/11/143无线传感器网络特性无线传感器网络特性无线传感器网络特性Sensor node:缓存小CPU计算速度慢无线通信传输电池耗电可能具备定位功能Sink node传感器网络的控制中心，能够收集 sensor node的所有数据。2020/11/144几种无线网络的比较几种无线网络的比较 覆盖范围1 Gb/s100 Mb/s10 Mb/s1 Mb/s100 kb/s10 kb/s用户数据率PAN LAN MAN WAN802.15.4ZigBee802.15.1蓝牙802.15.

3、3超宽带802.11g,a802.11b802.162G移动通信3G移动通信4G移动通信Wi-FiWiMAX2020/11/145蓝牙4.0可以干啥?2020/11/146手表2020/11/147心率计2020/11/148微定位/室内导航2020/11/149智能手环2020/11/1410蓝牙概述蓝牙概述“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（ShortDistance Wireless

4、Communication）的应用前景无限广阔。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殊利益集团（Special InterestGroup，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。2020/11/1411蓝牙技术的特点 蓝牙是一种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。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，公开发布，工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学（Industrial,Scientific

5、and Medical,ISM）频段。从目前的应用来看，由于蓝牙体积小、功率低，其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。2020/11/1412很好的抗干扰很好的抗干扰能力和安全性能力和安全性可建立临时可建立临时对等连接对等连接全球范围全球范围适用适用同时传输同时传输语音数据语音数据近距离通信近距离通信功耗低功耗低体积小体积小蓝牙技术蓝牙技术特点特点l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。l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

6、据与同步语音同时传输的信道。l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。l蓝牙采用了跳频（FrequencyHopping）方式来扩展频谱，抵抗来自这些设备的干扰。l提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。l蓝牙设备在通信连（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。l蓝牙技术通信距离为10m,可根据需要扩展至100m，以满足不同设备

7、的需要。2020/11/1413（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。当采用非对称信道传输数据时，速率最高为721kbit/s，反向为57.6kbit/s；当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbit/s。蓝牙有两

8、种链路类型：异步无连接（ACL）链路和同步面向连接（SCO）链路。（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。（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，为了很好地抵抗 来自这些设备的干扰，蓝牙采用了跳频（Frequency Ho

9、pping）方式来扩展 频谱（Spread Spectrum），将2.4022.48GHz频段分成79个频点，相邻频 点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送，而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次，每个频率持续625。2020/11/1414（5）蓝牙模块体积很小、便于集成：由于个人移动设备的体积较小，嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小，如爱立信公司的蓝牙模块ROK101008的外形尺寸仅为32.8mm16.8mm2.95mm。（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

10、）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。（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。2020/11/1415蓝牙以无线LANs的IEEE802.15.1x标准技术为基础。应用了“Plonkandplay”的概念（类似“即插即用”），即任一蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备，

11、马上就可以建立联系，而无需用户进行任何设置，因此可以解释成“即连即用”。蓝牙技术涉及一系列软硬件技术、方法和理论，包括：无线通信与网络技术、软件工程、软件可靠性理论、协议的测试技术、规范描述语言、嵌入式实时操作系统（EmbeddedRTOS）、跨平台开发和用户界面图形化技术、软硬件接口技术（如RS232，UART，USB等），高集成、低功耗芯片技术等。2020/11/1416Bluetooth System OverviewBluetooth Block DiagramRFTransceiverFLASHBasebandProcessorHost ProcessorHCIBluetooth M

12、oduleDC PowerRef Osc82020/11/1417 蓝牙的网络技术2020/11/1418蓝牙技术规范蓝牙技术规范V1.1(1998年年)：最早期版本，传输率约在：最早期版本，传输率约在748810kbps，容易受到同频，容易受到同频率之产品干扰，通讯质量较差。率之产品干扰，通讯质量较差。V1.2：748810kbps 的传输率，增加了的传输率，增加了(改善改善 Software)抗干扰跳频功抗干扰跳频功能。能。V2.0：V1.2的改良提升版，传输率约在的改良提升版，传输率约在1.8Mbps2.1Mbps，可同时传，可同时传输语音、图片和文件。输语音、图片和文件。V2.1(20

13、04年年)：改善了装置配对流程和短距离配对，提高待机时间，具：改善了装置配对流程和短距离配对，提高待机时间，具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通信传输的备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通信传输的NFC机制。机制。具备更佳的省电效果。具备更佳的省电效果。V3.0(2009年年)：通常成为蓝牙高速传输技术，传输速率更高，功耗更低：通常成为蓝牙高速传输技术，传输速率更高，功耗更低。全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确。全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频，通过集成射频，通过集成“802.11 PAL”(协议适应层协议适应层)，数

14、据传输率提高到了大约，数据传输率提高到了大约24Mbps(即可在需要的时候调用即可在需要的时候调用802.11 WI-FI用于实现高速数据传输用于实现高速数据传输)。是普通蓝牙是普通蓝牙2.0的八倍的八倍2020/11/1419蓝牙技术规范蓝牙技术规范V4.0(2010年年)：新版本的最大意义在于低功耗，同时加强不同：新版本的最大意义在于低功耗，同时加强不同OEM厂商厂商之间的设备兼容性，并且降低延迟，理论最高之间的设备兼容性，并且降低延迟，理论最高 传输速度依然为传输速度依然为24Mbps(即即3MB/s)，有效覆盖范围扩大到，有效覆盖范围扩大到100米米(之前的版本为之前的版本为10米米)

15、。v4.1(2013年年)与与LTE无线电信号之间如果同时传输数据，蓝牙无线电信号之间如果同时传输数据，蓝牙4.1可以自可以自动协调两者的传输信息，理论上可以减少动协调两者的传输信息，理论上可以减少 其它信号对蓝牙其它信号对蓝牙4.1的干扰。改的干扰。改进是提升了连接速度并且更加智能化，比如减少了设备之间重新连接的时进是提升了连接速度并且更加智能化，比如减少了设备之间重新连接的时间，意味着用户如果走出了蓝牙间，意味着用户如果走出了蓝牙4.1的信号范围并且断的信号范围并且断 开连接的时间不算开连接的时间不算很长，当用户再次回到信号范围中之后设备将自动连接，反应时间要比蓝很长，当用户再次回到信号范

16、围中之后设备将自动连接，反应时间要比蓝牙牙4.0更短。更短。V4.2(2014年年)：改善了数据传输速度和隐私保护程度，并接入了该设备：改善了数据传输速度和隐私保护程度，并接入了该设备将可直接通过将可直接通过IPv6和和6LoWPAN接入互联网。在新的标准下蓝牙信号想要接入互联网。在新的标准下蓝牙信号想要连接或者追踪用户设备必须经过用户许可，否则蓝牙信号将无法连接和追连接或者追踪用户设备必须经过用户许可，否则蓝牙信号将无法连接和追踪用户设备。速度方面变得更加快速，两部蓝牙设备之间的数据传输速度踪用户设备。速度方面变得更加快速，两部蓝牙设备之间的数据传输速度提高了提高了2.5倍，因为蓝牙智能倍，

17、因为蓝牙智能(Bluetooth Smart)数据包的容量提高，其可数据包的容量提高，其可容纳的数据量相当于此前的容纳的数据量相当于此前的10倍左右。倍左右。2020/11/1420 物理层数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层比特流传输提供介质访问、链路管理等寻址和路由选择建立主机端到端连接建立、维护和管理会话处理数据格式、数据加密等提供应用程序间通信 蓝牙协议采用分层结构，参考开放系统互联（OSI，Open System Interconnection）参考模型OSI参考模型2020/11/1421蓝牙协议体系蓝牙协议体系2020/11/1422BLE蓝牙协议体系蓝牙协议体系2

18、020/11/1423TI BLE蓝牙协议体系蓝牙协议体系2020/11/1424射频(RF)协议：主要定义频段与信道安排、发射/接收机特性等。它通过2.4GHz频段规范物理层无线传输技术，实现数据流的过滤和传输。基带(BB)协议：为基带数据分组提供同步定向连接(Synchronous Connection Orented，SCO)和异步无连接(Asynchronous Connectionless，ACL)两种物理链路，对不同数据类型都会分配一个 特殊信道，用于传递连接管理和控制信息等。链路管理协议(LMP)：主要负责蓝牙设备间连接的建立、拆除和安全控制，控制无线设备的节能模式和工作周期，以

19、及微微网内各设备单元的连接状态。蓝牙底层协议蓝牙底层协议2020/11/1425主机控制器接口(HCI)协议：位于L2CAP和LMP之间，为上层协议提供进入LMP和BB的统一接口和方式。HCI传输层包括：USB、RS232、UART和PC 卡。逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)：主要完成数据的拆装、服务质量控制，协议的复用、分组的分割和重组及组管理等功能。串口仿真协议(RFCOMM)：又称线缆替换协议，仿真RS-232的控制和数据信号，可实现设备间的串行通信，为使用串行线传送机制的上层协议提供服务。电话控制协议(TelCtrl)：包括电话控制规范二进制(TCS-BIN)协议和AT命令集电话控

20、制命令。其中，TCS-BIN是在蓝牙设备间建立语音和数据呼叫的控制信令。服务发现协议(SDP)：为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务，是所有用户模式的基础。蓝牙中间层协议蓝牙中间层协议2020/11/1426对象交换协议(OBEX)：只定义传输对象，而不指定特定的传输数据类型，可以是从文件到电子商务卡、从命令到数据库等任何类型。网络访问协议：包括PPP、TCP、IP和UDP协议，用于实现蓝牙设备的拨号上网，或通过网络接入点访问因特网和本地局域网。无线应用协议(WAP)：支持移动电话浏览网页、收取电子邮件和其他基于因特网的协议。可在数字蜂窝电话和其他小型无线终端上实现因特网业务。无线应用环

21、境(WAE）：可提供用于WAP电话和个人数字助理PDA所需的各种应用软件。音频协议(Audio)：可在一个或多个蓝牙设备之间传递音频数据，通过在基带上直接传输SCO分组实现。蓝牙应用层协议蓝牙应用层协议2020/11/1427蓝牙系统的网络结构蓝牙系统的网络结构微微网（微微网（Piconet）：类似于：类似于802.11b Ad hoc模式，模式，所有蓝牙设备都是对等，以同样的方式工作，称为所有蓝牙设备都是对等，以同样的方式工作，称为微微网（个人网络）微微网（个人网络）有一台为主设备，其他为从设备有一台为主设备，其他为从设备可以连接可以连接7台活跃的设备（台活跃的设备（active）可以连接可

22、以连接200多台不活跃的设备（多台不活跃的设备（parked）最大最大1Mbps的传输数率的传输数率所有的用户均用同一跳频序列同步（同信道）所有的用户均用同一跳频序列同步（同信道）分布式网络（分布式网络（Scatternet）：由多个独立、非同步：由多个独立、非同步的微微网形成的微微网形成各微微网由不同的跳频序列（信道）来区分各微微网由不同的跳频序列（信道）来区分MMSSSSPsbsbPP2020/11/1428主设备（主设备（Master Unit）：某台设备的时钟和跳频序列用于同步其他设备，称为主设某台设备的时钟和跳频序列用于同步其他设备，称为主设备备只能是一个微微网的主设备，可以是其他微

23、微网的从设备只能是一个微微网的主设备，可以是其他微微网的从设备可实施呼叫和连接建立过程可实施呼叫和连接建立过程从设备（从设备（Slave Unit）：除主设备以外的设备，为从设备除主设备以外的设备，为从设备一个微微网的从设备可以是另一个微微网的主设备一个微微网的从设备可以是另一个微微网的主设备连接建立被分配一个临时的连接建立被分配一个临时的3比特成员地址比特成员地址主设备和从设备的角色可以互换，互换后是另一个新的微微网主设备和从设备的角色可以互换，互换后是另一个新的微微网蓝牙系统的组成结构蓝牙系统的组成结构2020/11/1429微微网（皮网）微微网（皮网）MasterSlaveSlaveSl

24、aveSlaveSlaveSlaveSlave一个微微网可由8个蓝牙设备组成。在同一个微微网中，主设备为所有的设备提供时钟和跳频同步序列。在同一个微微网中，所有的设备有同样的跳频序列。2020/11/1430ADCBslave Bmaster Aslave Cslave DCreating a Piconet2020/11/1431分散网分散网MasterSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveMaster两个或更多的微微网在重叠的区域可以建立特殊的呼叫。2020/11/1432slave 1slave 2slave 3master Bslave 4slave 5

25、master AScatternet-散射网超网散射网超网2020/11/1433slave 1slave 2slave 3slave 4/master Bslave 6slave 5master AScatternet2020/11/1434蓝牙设备的地址蓝牙设备的地址n蓝牙设备地址蓝牙设备地址(BD_ADDR)48-bit IEEE 802 address（全球唯一全球唯一）n 激活设备激活设备 地址地址(Active Member Address：AM_ADDR)3-bit active slave address 全全0代表广播地址代表广播地址 处于激活态的成员所使用的地址处于激活态的

26、成员所使用的地址n 暂停设备地址暂停设备地址(Parked Member Address：PM_ADDR)8-bit parked slave address处于暂停态的成员所使用的地址处于暂停态的成员所使用的地址n访问请求地址访问请求地址(Access Request Address：AR_ADDR)暂停状态的从单元通过它向主单元发送消息时使用的地址。暂停状态的从单元通过它向主单元发送消息时使用的地址。仅适用于子设备处于暂停模式，而且该地址不必唯一。仅适用于子设备处于暂停模式，而且该地址不必唯一。2020/11/1435蓝牙安全开放性和移动性使得蓝牙的安全问题很重要扩频已经提供了一定的安全性

27、，但是还需要链路层和应用层的安全管理蓝牙支持三种安全模式第一种是设备没有任何安全措施的“无安全操作”模式第二种是信道建立之前不需启动安全协议的“业务级安全”模式第三种是要求终端在链路建立前就需启动安全协议的“链路级安全”模式。安全性能分别按次序由低至高。2020/11/1436链路级安全模式 链路层：提供认证、加密和密匙管理等功能 个人PIN码，译成为128bit的链路密匙(linkkey)进行单双向认证，一旦认证完毕，链路就会以不同长度的密码来加密 链路层的安全机制提供大量的认证方案和灵活的加密方案（允许协商密码长度）链路层使用4个实体提供安全性 一个公开的蓝牙设备地址，长度为48bit 认

28、证密钥，长度为128bit；加密密钥，长度为8128bit 随机数，长度为128bit2020/11/1437Bluetooth Security FeaturesBased on Stored keysNo user intervention AccesstobothdevicesManualinputofPINPairing（配对）：允许相互认证的用户自动建立一个链路密钥。初始密钥由输入双方设备的PIN生成。2020/11/1438蓝牙设备的状态n主状态n待机状态（standby）n连接状态(connection)n激活状态（Active）n低功耗状态：Park、Hold、Sniffn子状

29、态l寻呼(page)l寻呼扫描(page scan)l主站响应(master response)l从站响应(slave response)l查询(inquiry)l查询扫描(inquiry scan)l查询响应(inquiry response)等待加入一等待加入一个微微网个微微网已加入一个已加入一个微微网微微网传送数据传送数据1、释放、释放AM_ADDR2、获得、获得PM_ADDR3、仍与微微网同步、仍与微微网同步停止传送数据，但一停止传送数据，但一旦激活，数据传递立旦激活，数据传递立即开始即开始降低监听信息的时间降低监听信息的时间间隔间隔2020/11/1439Page（寻呼）（寻呼）:主

30、节点利用寻呼发起一个到从节点的连接Page scan：设备监听对自身的寻呼。Inquiry scan：设备监听查询Inquiry：设备发起查询，收集范围内的设备地址和时钟信息Master Response：主节点从寻呼状态到连接状态的过渡状态 Slave Response：从节点从寻呼扫描状态到连接状态的过渡状态 Inquiry Response：从节点响应其它节点的查询操作 2020/11/1440子状态子状态描述描述寻呼（Page）该子状态被主单元用来激活和连接从单元，主单元通过在不同的跳频信道内传送从单元的设备识别码（DAC）来发出寻呼消息。寻呼扫描（PageScan）在该子状态下，从单

31、元在一个窗口扫描存活期内以单一跳频侦听自己的设备接入码（DAC）。从响应（SlaveResponce）从单元在该子状态下响应主单元的寻呼消息。如果处于寻呼扫描子状态下的从单元和主单元寻呼消息相关即进入该状态。主响应（MasterResponce）主单元在该状态下发送FHS数据包给从单元。如果主单元收到从单元的响应后即进到该子状态。当从单元收到主单元发送的FHS数据包后，将进入连接状态。查询（Inquiry）该子状态被主单元用于收集蓝牙设备地址，发现相邻蓝牙设备的身份。查询扫描（InquiryScan）在该子状态下，蓝牙设备侦听来自其他设备的查询。此时扫描设备可以侦听一般查询接入码（GIAC，G

32、eneralInquiryAccessCode）或者专用查询接入码（DIAC，DedicatedInquiryAccessCode）。查询响（InquiryResponce）对查询而言，只有从单元才可以响应而主单元则不能。从单元用FHS数据包响应，该数据包包含了从单元的设备接入码、内部时钟和某些其他从单元信息。2020/11/1441蓝牙的状态转换蓝牙的状态转换2020/11/1442蓝牙的建网过程蓝牙的建网过程设备开机后，即处于设备开机后，即处于standby工作状态工作状态，此时各个蓝牙终端，此时各个蓝牙终端会周期性地监听网络信息，每隔会周期性地监听网络信息，每隔1.28秒侦听一次信息。秒

33、侦听一次信息。当主设备需和其他从设备通信时，就发送一个相应从设备的当主设备需和其他从设备通信时，就发送一个相应从设备的地址，即发送一个地址，即发送一个寻呼消息寻呼消息。如果不知道从设备地址，则先发如果不知道从设备地址，则先发查询消息查询消息，查清对方地址，查清对方地址，然后再进行然后再进行寻呼过程寻呼过程。寻呼成功后，最后进入到连接状态寻呼成功后，最后进入到连接状态2020/11/1443建立通信建立通信Standby(缺省)Inquiry(查询)(unknown address)Page(寻呼)(known address)Connection.Active power(活动)Sniff(呼

34、吸)Hold(保持)Park(休眠)Standby Standby 等待加入一个微微网。等待加入一个微微网。InquiryInquiry 邀请周围的无线连接。邀请周围的无线连接。PagePage 连接一个明确的无线链路。连接一个明确的无线链路。ConnectedConnected 加入一个皮网加入一个皮网(主设备或者从设备主设备或者从设备)2020/11/1444查询过程查询过程当主设备想确定哪些从设备当主设备想确定哪些从设备(地址不知地址不知)想加入微微网时触发想加入微微网时触发查询过程查询过程主设备处于主设备处于 Inquiry 状态状态,并在一个并在一个32跳的唤醒载波中依次跳的唤醒载波

35、中依次发送一个发送一个 IAC(inquiry access code)ID分组分组 处于处于Standby状态的从设备状态的从设备周期性周期性的进入的进入 Inquiry Scan 状状态来侦听态来侦听 IAC 消息消息当从设备收到一个查询消息，将进入当从设备收到一个查询消息，将进入 Inquiry Response 状状态，并返回一个态，并返回一个 包含其包含其设备地址和时钟信息设备地址和时钟信息的的FHS分组。然分组。然后从设备进入后从设备进入Page scan 状态等待来自主设备的寻呼，以状态等待来自主设备的寻呼，以便建立连接便建立连接如果在如果在Inquiry Response 阶段

36、出现冲突阶段出现冲突(多个设备同时响应多个设备同时响应一个查询一个查询),将收不到任何寻呼，设备要返回将收不到任何寻呼，设备要返回 Inquiry Scan，尝试另一个查询和响应尝试另一个查询和响应2020/11/1445寻呼过程寻呼过程对每一个从设备，主设备使用对每一个从设备，主设备使用从设备的的从设备的的BD_ADDR计算计算一个一个寻呼跳频序列寻呼跳频序列，目的是在寻呼期间与从设备联系，目的是在寻呼期间与从设备联系主设备使用一个带有确定主设备使用一个带有确定从设备接入码从设备接入码(DAC)的的ID分组分组进行寻呼进行寻呼从设备通过从设备通过寻呼跳频序列寻呼跳频序列向主设备返回相同的向主

37、设备返回相同的DAC ID分分组做为响应组做为响应在下一个主设备发到从设备的时隙中，主设备用它自己在下一个主设备发到从设备的时隙中，主设备用它自己的的FHS分组作响应，这个分组包含了主设备的地址和蓝分组作响应，这个分组包含了主设备的地址和蓝牙时钟值牙时钟值从设备再次向主设备发送一个从设备再次向主设备发送一个DAC ID 分组作响应，确认分组作响应，确认收到主设备的收到主设备的FHS分组，此时从设备从分组，此时从设备从Slave Response 状态状态 Connection 状态，并开始使用主设备的定义的状态，并开始使用主设备的定义的跳频序列跳频序列主设备继续寻呼，直到它连上所有的要求加入的

38、从设备，主设备继续寻呼，直到它连上所有的要求加入的从设备，然后主设备进入从然后主设备进入从Master Response状态转到连接状态状态转到连接状态2020/11/1446连接状态连接状态对于每个从设备而言，连接状态用一个从主设备发出的轮询分对于每个从设备而言，连接状态用一个从主设备发出的轮询分组开始组开始从设备处于连接状态时，它便处于下面四个操作模式之一从设备处于连接状态时，它便处于下面四个操作模式之一:Active:从设备积极的参与微微网，发送和接收数据从设备积极的参与微微网，发送和接收数据Sniff:减少减少slave的侦听周期的侦听周期Hold:slave暂时不支持暂时不支持ACL

39、连接，仍旧参与连接，仍旧参与SCO交换。一旦被交换。一旦被激活，数据传送立即开始。激活，数据传送立即开始。Park:只保持与只保持与master信道同步信道同步,但没有数据传送；并随时由主但没有数据传送；并随时由主设备控制转回信道工作设备控制转回信道工作 按照节能效率按照节能效率升序升序：sniff、hold、park2020/11/1447状态状态描述描述激活（Active）该模式下，主单元和从单元通过侦听、发送或者接收数据包而主动参与信道操作。主单元和从单元相互保持同步。呼吸（Sniff）该模式下，主单元只能有规律地在特定的时隙发送数据，从单元只在指定的时隙上“嗅探”消息，可以在空时隙睡眠

40、而节约功率。呼吸间隔可以根据应用需求做适当调整。保持（Hold）该模式下，设备只有一个内部计数器在工作，不支持ACL数据包，可为寻呼、扫描等操作提供可用信道。保持模式一般用于连接几个微微网或能耗低的设备。在进入该模式前，主节点和从节点应就从节点处于保持模式的持续时间达成一致。当时间耗尽时，从节点将被唤醒并与信道同步，等待主节点的指示。休眠（Park）当从单元无需使用微微网信道却又打算和信道保持同步时，可以进入休眠模式。在该模式下，设备几乎没有任何活动，不支持数据传送，偶尔收听主设备的消息并恢复同步、检查广播消息。设备被赋予一个休眠成员地址（ParkingMemberAddress：PM_ADD

41、R）并失去其活动成员地址（ActiveMemberAddress：AM_ADDR）。连接状态连接状态2020/11/1448蓝牙标准文档及协议体系结构蓝牙标准文档及协议体系结构核心规范(core specifications):描述了从无线电接口到链路控制的不同层次蓝牙协议体系结构的细节。概要规范(profile specifications):考虑使用蓝牙技术支持不同的应用。每个概要规范讨论在核心规范中定义的技术，以实现特定的应用模型(Usage Model)。2020/11/1449蓝牙协议体系结构蓝牙协议栈并非严格遵循蓝牙协议栈并非严格遵循OSI的模式以及的模式以及OSI采用的协议采用的

42、协议HCI2020/11/1450蓝牙协议栈并非严格遵循蓝牙协议栈并非严格遵循OSI的模式以及的模式以及OSI采用的协议采用的协议HCIHCI=蓝牙主机控制接口蓝牙协议体系结构2020/11/1451蓝牙协议分成三类：蓝牙协议分成三类：第一类是蓝牙第一类是蓝牙SIG开发的专用蓝牙标准协议开发的专用蓝牙标准协议（核心协议）：无线电、基带、（核心协议）：无线电、基带、LMP、L2CAP、SDP第二类是蓝牙第二类是蓝牙SIG开发的协议，但基于现有协开发的协议，但基于现有协议：议：RFCOMM、电话控制协议、电话控制协议第三类是第三类是SIG所采用的现有协议所采用的现有协议：PPP、UDP/TCP/I

43、P、OMEX、WAP、WAE、vCard等等2020/11/1452RFCOMM：提出一个虚拟的串行端口，效仿：提出一个虚拟的串行端口，效仿RS232控制控制信号和数据信号，即信号和数据信号，即仿真仿真RS-232RS-232串口的功能。串口的功能。电话控制协议电话控制协议（包括（包括AT命令、命令、TCSBIN：二进制的通话：二进制的通话控制规范）：为蓝牙设备间的话音呼叫和数据呼叫的建立控制规范）：为蓝牙设备间的话音呼叫和数据呼叫的建立定义呼叫控制信令定义呼叫控制信令接纳协议接纳协议：由其他标准制定组织发布的已有规范。包括：由其他标准制定组织发布的已有规范。包括：PPP：是一个点对点链路上传

44、输：是一个点对点链路上传输IP数据报的因特网标准数据报的因特网标准协议协议TCP/UDP/IP：OBEX：对象交换协议，为了交换对象而开发的会话层：对象交换协议，为了交换对象而开发的会话层协议，功能跟协议，功能跟HTTP类似类似WAE/WAP：无线应用环境：无线应用环境/无线应用协议无线应用协议2020/11/1453蓝牙协议也可以分成：蓝牙协议也可以分成：底层硬件模块底层硬件模块由链路管理层（由链路管理层（LMPLMP）基带层（基带层（BaseBandBaseBand）射频（射频（RFRF）中间协议层中间协议层逻辑链路控制与适配协议（逻辑链路控制与适配协议（L2CAPL2CAP）服务发现协议

45、（服务发现协议（SDPSDP）串口仿真协议（串口仿真协议（RFCOMMRFCOMM）高端应用模块，它对应于各种应用模型。高端应用模块，它对应于各种应用模型。注：注：蓝牙主机控制接口（蓝牙主机控制接口（HCIHCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，上下层模块之间的消息和数是蓝牙协议中软硬件之间的接口，上下层模块之间的消息和数据必须通过据必须通过HCIHCI的解释才能进行。的解释才能进行。HCIHCI以上的协议软件实体运行以上的协议软件实体运行在主机上，而在主机上，而HCIHCI以下的功能由蓝牙芯片来完成。以下的功能由蓝牙芯片来完成。2020/11/1454蓝牙设备功率等级蓝牙设备功率等级输出功率等级输出功率等级一类一类二类二类三类三类最大输出功率100mW(20dBm)2.5mW(4dBm)1mW(0dBm)最小输出功率1mW(0dBm)0.25mW(-6dBm)-传输距离100m10m10m功率控制要求+4+20dBm(必有)-30+4dBm(可选)-30+4dBm(可选)-30+4dBm(可选)2020/11/1455THANKS