【摘】蓝牙技术及其协议栈
蓝牙 (Bluetooth) 计划是由 Ericsson 、 IBM 、 Intel 、 Nokia 和 Toshiba 等公司在 1998 年联合推出的一项先进的无线网络技术。遵循蓝牙协议的各类数据及语音设备将能够用微波取代传统网络中错综复杂的电缆,非常方便地实现快速、灵活、安全、低代价、低功耗的数据和语音通信。由于蓝牙技术将在人们的日常生活和工作中扮演重要角色,市场潜力巨大,因此,它将成为 21 世纪的投资热点。文章将重点介绍蓝牙技术的工作原理和蓝牙协议栈内容。分为四个部分:术语、 蓝牙技术工作原理、 蓝牙硬件模块的组成、蓝牙软件协议栈的介绍。
1. 术语
* 微微网( Piconet ):是由采用蓝牙技术的设备以特定方式组成的网络。 微微网的建立是由两台设备(如便携式电脑和蜂窝电话)的连接开始,最多由 8 台设备构成。所有的蓝牙设备都是对等的,以同样的方式工作。然而,当一个微微网建立时,只有一台为主设备,其他均为从设备,而且在一个微微网存在期间将一直维持这一状况。
2 )拓扑结构
蓝牙系统支持点对点以及点对多点通信。几个相互独立、以特定方式连接在一起的微微网构成分布式网络,各微微网由不同的跳频序列来区分。在同一微微网中,所有的用户均用同一跳频序列同步。拓扑结构如图 1 所示。
3 )连接建立的过程及其工作状态的转换
在微微网建立之前,所有设备都处于就绪 (STANDBY) 状态。在该状态下,未连接的设备每隔 1.28 秒监听一次消息,设备一旦被唤醒,就在预先设定的 32 个跳频频率上监听信息。跳频数目因地区而异,但 32 个跳频频率为绝大多数国家所采用。 连接进程由主设备初始化。如果一个设备的地址已知,就采用寻呼消息 (Page message) 建立连接;如果地址未知,就采用紧随寻呼消息的查询消息 (Inquiry message) 建立连接。查询消息主要用来查询地址未知的设备 ( 如公用打印机、传真机等 ) ,它与寻呼消息类似,但需要附加一个周期来收集所有的应答。在寻呼状态 (PAGE state) ,主设备在 16 个跳频频率上发送一串相同的页信息给从设备,如果没有收到应答,主设备就在另外的 16 个跳频频率上发送寻呼消息。主设备到从设备的最大时延为两个唤醒周期( 2.56 秒),平均时延为半个唤醒周期( 0.64 秒)。
在微微网中,无数据传输的设备转入节能工作状态。主设备可将从设备设置为保持方式 (HOLD mode) ,此时,只有内部定时器工作;从设备也可以要求转入保持方式。设备由保持方式转出后,可以立即恢复数据传输。连接几个微微网或管理低功耗器件(如温度传感器)时,常使用保持方式。监听方式 (SNIFF mode) 和休眠方式( PARK mode )是另外两种低功耗工作方式。在监听方式下,从设备监听网络的时间间隔增大,其间隔大小视应用情况由编程确定;在休眠方式下,设备放弃了 MAC 地址,仅偶尔监听网络同步信息和检查广播信息。各节能方式依电源效率高低排列为:休眠方式→保持方式→监听方式。
4 )蓝牙对语音和数据的支持
为了保证各种使用场合的应用,蓝牙的基带协议是电路交换和分组交换的组合,可以同时支持语音和数据的传输。该技术支持两种连接方式:面向连接( SCO )方式,主要用于话音传输;无连接 (ACL) 方式,主要用于分组数据传输。
蓝牙模块包括以下两个部分:
蓝牙系统的天线发射功率符合 FCC 关于 ISM 波段的要求。系统的最大跳频速率为 1600 跳 / 秒,在 2.402GHz 到 2.480GHz 之间,采用 79 个 1MHz 带宽的频点。系统设计的通信距离为 10 米( 0db ),如果增加发射功率( 20db ),这一距离也可以达到 100 米。
4. 蓝牙软件协议栈的介绍
吸收现成的协议有 PPP 、 TCP/IP 、 OBEX 、 WAP…
转载于:https://blog.51cto.com/buaadallas/80970
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