藍牙核心規(guī)范（V5.2）3.0-深入詳解之架構總則

藍牙篇之藍牙核心規(guī)范（V5.2）深入詳解匯總

目錄

1.BR/EDR

1.1 什么是主機和從機？

1.2 微型網（跳躍模式）

1.3 插槽和數據包

1.4 LMP和ACL

1.5 L2ACP

2.BLE

2.1 LE編碼

2.2 FDMA和TDMA

2.3 廣播

3. AMP

4.術語

藍牙無線技術系統有兩種：BR和LE。這兩個系統都包括設備發(fā)現、連接建立和連接機制。

BR系統包括可選的增強數據速率(EDR)替代媒體訪問控制(MAC)和物理(PHY)層擴展.。BR系統提供同步和異步連接，數據速率721.2kb/s，增強數據速率2.1Mb/s，802.11 AMP?? 54Mb/s。

LE系統還為用于較低數據速率和較低占空比的用例和應用程序而設計。包括可選的2 Mb/s物理層數據速率，還提供面向連接和無連接網絡中的等時數據傳輸使用等時傳輸的機制。取決于用例或應用，一個包括任何可選部件的系統可能更為優(yōu)化比另一個好。

藍牙核心的實現只有一個主控制器，它可以是以下配置之一：

一個BR/EDR控制器，包括無線電、基帶、鏈路管理器和可選的HCI。

一個LE控制器，包括LEPHY，鏈接層和可選的HCI。

一個組合的BR/EDR控制器部分和LE控制器部分（如前兩個項目中標識）變成單個控制器。

藍牙核心系統還可以具有通過以下配置描述的一個或多個輔助控制器：

1.BR/EDR

基本速率/增強數據速率（BR/EDR）無線電（物理層或PHY）在未授權的ISM波段運行為2.4GHz。

該系統采用了一個跳頻收發(fā)器來對抗干擾和衰落，并提供了許多FHSS載波。

在典型操作期間，一組設備共享物理無線電通道它們被同步到一個共同的時鐘和跳頻模式。

1.1 什么是主機和從機？

主機：其中一個設備想其他設備提供了同步參考。

從機：所有其他同步到主時鐘和跳頻模式的設備。

藍牙BR/EDR無線技術中的基本通信形式：主機和從機同步方式，形成一組設備，組成微型網。

1.2 微型網（跳躍模式）

此網組中的設備使用特定的調頻模式，這是由藍牙地址和時鐘中的某些字段確定的。基本的跳躍模式是79的偽隨機順序ISM頻帶中的頻率，間隔為1 MHz。跳躍模式可以是根據每個從機進行調整，以排除被干擾設備使用。自適應跳頻技術提高了通信效率藍牙與靜態(tài)（非跳頻）ISM系統共存合用。

1.3 插槽和數據包

物理通道被細分為時間單元，稱為插槽。數據是以數據包的形式在藍牙設備之間傳輸（數據包位于這些插槽中）。可以使用多個連續(xù)的插槽分配給單個數據包。跳頻可能發(fā)生在兩個端口之間數據包的發(fā)送或接收。藍牙技術通過使用時分雙工傳輸(TDD)方案，提供了全雙工傳輸的效果。

在物理通道之上是鏈接和通道的分層，以及相關控制協議。從物理通道向上延伸的通道和鏈路的層次結構是物理通道、物理鏈路、邏輯傳輸、邏輯鏈路和L2CAP通道。

通常在物理信道內，在主設備和從設備之間形成物理鏈路。但是，查詢掃描和頁面掃描物理通道，它們沒有相關的物理鏈接。物理鏈路提供除無連接從廣播物理鏈路外，主設備和從設備之間的雙向分組傳輸。

物理鏈路用作一個或多個邏輯鏈路的傳輸支持單播同步、異步和等時通信，以及廣播流量。邏輯鏈路上的流量通過以下方式多路傳輸到物理鏈路上：占用資源管理器中調度功能分配的插槽。

1.4 LMP和ACL

基帶和物理層的控制協議通過邏輯層進行用戶數據之外的鏈接。這是鏈路管理器協議（LMP）。在微網絡中活動的設備具有默認的面向異步連接的邏輯傳輸，用于傳輸LMP協議信令。除無連接從屬廣播設備外，主ACL邏輯傳輸是在設備加入微微網時創(chuàng)建的傳輸。無連接從屬廣播設備可以加入微網純粹是為了監(jiān)聽到無連接的從屬廣播數據包。在這種情況下，無連接創(chuàng)建從屬廣播邏輯傳輸（也稱為CSB邏輯傳輸）。對于所有設備，可以創(chuàng)建額外的邏輯傳輸，以在需要時傳輸同步數據流。

鏈路管理器功能使用LMP來控制微型網絡中設備的操作，并提供用來管理較低的架構層（無線電和基帶）的服務。LMP協議在主ACL和活動的從屬廣播邏輯傳輸上進行。

1.5 L2ACP

在基帶上方，L2CAP層為應用程序和服務提供了基于信道的抽象。它進行應用數據的分割和重組，并通過共享的邏輯鏈路進行多個通道的多路復用。L2CAP有一個協議控制通道，該通道通過默認ACL邏輯傳輸。提交給L2CAP協議的應用程序數據可以通過支持L2CAP協議的任何邏輯鏈路進行。

2.BLE

LE無線電在未經許可的2.4 GHz ISM波段運行。

2.1 LE編碼

LE系統采用跳頻收發(fā)器來對抗干擾和衰落，并提供了許多FHSS載波。無線電操作使用成形的二進制頻率調制來減少收發(fā)器復雜性。強制性符號速率為每秒1兆兆比特（Msym/s），其中1個符號表示1位，因此支持每秒1兆比特的比特速率（Mb/s），這被稱為LE 1M PHY。1Msym/s的符號率可以選擇性地支持糾錯編碼，這被稱為LE編碼的PHY。這可以使用兩種方法中的任何一種編碼方案：S=2，其中2個符號代表1位，因此支持比特率為500 kb/s，s=8，其中8個符號表示1位支持125 kb/s的比特率。可以選擇2 Msym/s的可選符號速率支持，比特率為2 Mb/s，稱為LE 2M PHY。這個2 Msym/s符號速率僅支持未編碼數據。LE 1M和LE 2M是統稱為未編碼物理。

2.2 FDMA和TDMA

LE采用兩種多址方案：頻分多址（FDMA）和時分多址（TDMA）。

在FDMA方案中使用由2 MHz分隔的40個信道。三（3）個是用作主要廣播通道，37個用作一般用途頻道（包括輔助廣播頻道）。

使用一種基于TDMA的輪詢方案，其中一個設備在預定時間發(fā)送包，并且相應的設備在預定間隔后對包進行響應。

2.3 廣播

物理通道細分為時間單位，稱為事件。數據是在這些事件中定位的數據包中的LE設備之間傳輸。存在以下類型的事件：廣播、擴展廣播、周期廣播、連接和同步事件。

廣播設備：在廣播PHY頻道上傳輸廣播包的設備。

掃描設備：在廣播物理通道上接收廣播包而無意連接到廣播設備的設備。

根據廣播包的類型，掃描儀可以向同一廣播PHY頻道上的廣播設備發(fā)出請求，然后可以由同一廣播PHY頻道上的廣播設備發(fā)出響應。廣播設備可以在活動期間隨時結束廣播活動。第一個廣告PHY頻道在下一個廣播活動開始時使用。

使用廣播事件在兩個或多個設備之間進行單向或廣播通信，LE設備可以完成整個通信。他們還可以使用廣告事件在使用物理數據的兩個或多個設備之間建立成對的雙向通信頻道，使用輔助廣播建立定期廣播物理通道，或使用等時物理通道。

需要與另一個設備（啟動器）形成ACL連接的設備會偵聽可連接的廣播數據包。如果廣播設備正在使用可連接的廣告事件，收到了可連接的廣播數據包時，啟動器可以使用相同的廣播PHY通道發(fā)出連接請求。如果廣播設備接收并接受啟動連接的請求，則廣播事件結束，連接事件開始。一旦建立了連接，啟動器成為微網的主設備，廣播設備變成了從設備。

舉個例子：藍牙耳機和手機誰是啟動器，誰是廣播設備呢？

很顯然手機作為啟動器，會去監(jiān)聽查找可以連接的廣播數據包，藍牙耳機作為廣播設備對外進行廣播數據，手機通過耳機廣播的PHY通道發(fā)出連接請求，耳機接收連接，形成配對，結束廣播，此時，藍牙耳機就是從設備，手機就是主設備。

連接事件用于在主設備和從屬設備之間發(fā)送數據包。在連接事件中，通道跳變發(fā)生在每個連接事件的開始時。在連接事件中，主端和從端使用相同的數據PHY通道交替發(fā)送數據包。

主設備啟動每個連接事件的開始，并可以隨時結束每個連接事件。

3. AMP

備用MAC/PHY（AMP）是藍牙核心中的輔助控制器系統。BR/EDR無線電（主要無線電）用于執(zhí)行發(fā)現，關聯、連接建立和連接維護。一次已通過BR在兩臺設備之間建立L2CAP連接/

EDR無線電中，放大器管理器可以發(fā)現網絡上可用的放大器另一個裝置。當兩個設備之間共用一個放大器時，核心系統提供從BR/EDR控制器移動數據流量的機制連接到放大器控制器。

每個AMP由MAC和MAC上的協議適配層（PAL）組成。PAL負責映射藍牙協議和行為（由HCI指定）到底層MAC和PHY的特定協議。

L2CAP通道可以在放大器上創(chuàng)建或移動到放大器。L2CAP通道當這些功能不可用時，也可以移回BR/EDR無線電必要時或當AMP物理鏈路有鏈路監(jiān)控超時時。鏈接連接兩個BR/EDR設備的ACL鏈路上的監(jiān)控超時將強制斷開這些設備之間的所有AMP物理鏈路。

AMP可以根據需要啟用或禁用，以減少系統中的功耗。

4.術語

Mac OS TCP/IP

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