关于蓝牙的知识,蓝牙5.0和蓝牙5.2

Q1：蓝牙的网络结构是怎么样的？

蓝牙是一个点对点或者点对多点的拓扑结构，他们的交互都是基于一个物理通道（Physical Channel）上的。也就是说点对点之间有一条物理通道，点对多点共享一条物理通道。我们把这些共用一个物理通道的集合称之为微微网（piconet）。

在一个微微网中只有一个设备能称之为Master，其余的设备都是Slave。需要注意的是活跃的slave最多只能是7个，当然我们可以连接更多的slave，但是在同一时间，除了7个活跃的slave外别的slave不能处于活跃的状态。我们把他们称之为parked的slave，也就是说他们是在睡大觉。若是piconet中活跃的设备不足7个，他们就可以随时醒来，而且不需要再进行任何connection建立的过程。具体的可参见下图一，其中绿色的为Master，黑色的为Slave。

Q2：蓝牙的传输速率怎么样？

蓝牙是在空气中进行传输的，他有两种传输模式：

1、Basic Rate：它的传输速率是1Mbps。

2、Enhanced Data Rate：a)初级调制模式：2Mbps；b）二级调制模式：3Mbps。

Q3:蓝牙有内部时钟吗？

答案是肯定的，蓝牙内部有native的clock。和外部的真实时间是没有关系的。它最低能表示的单元必须是312.5μs，就是半个slot。也就是说时钟的频率需要是3.2kHz。有四个周期在蓝牙中是很重要的，他们分别是312.5μs，625μs，1.25ms以及1.28s。他们对应的就是我们俗称的CLK0，CLK1，CLK2和CLK12。

Q4：蓝牙能容忍的时钟偏差是多少啊？

这是一个很好的问题。在spec上规定，正常情况下native的clock的偏差允许范围是 /-20ppm，当然在一些底功耗的模式下，比如park，sniff，hold等模式下，这个偏差的范围有所扩大，可以到 /-250ppm。

Q5：蓝牙地址就是我们看到的那一堆随机数吗？

Spec中对蓝牙地址的格式是有很严格的规定的。他主要分为两个区域三个部分。

1、company_assigned：这个部分主要是LAP，就是Low Address Part，需要注意的是在这个部分0X9E8B00~0X9E8B3F的值是不能使用的。这部分的值是用于设备的特殊类型值的搜索的，除了这个部分，其余的值都是可以使用的。

2、company_id:包含UAP（Upper Address Part）和NAP（None significant Address Part）。他们可以使用任何的值，只不过只有UAP是有意义的，NAP是没有意义的。

这两者的组成部分见下图：

Q6：蓝牙工作的频段是在哪个区间

通常我们都说蓝牙工作在2.4G的频段。其实它真实的工作频段范围是2400~2483.5MHz。它RF通道的设置如下:

RF通道就是我们通常说的传输的通道，它一共有79个通道，从2.402GHz开始，每隔1MHz有一个RF通道。

什么是蓝牙,是用来什么用的,有什么样的功能?

　　★所谓蓝牙技术（Bluetooth），实际上是一种短距离无线通信技术，利用蓝牙技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。说得通俗一点，就是蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。
　　“蓝牙”的形成背景是这样的：1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家著名厂商，在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。这五家厂商还成立了蓝牙特别兴趣组，以使蓝牙技术能够成为未来的无线通信标准。芯片霸主Intel公司负责半导体芯片和传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发，IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。1999年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三康、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品，使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景，并预示着21世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。
　　★浅谈蓝牙技术及其应用
　　一、蓝牙技术的概念
　　蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。
　　二、蓝牙中的关键技术
　　1.跳频技术
　　蓝牙的载频选用全球通用的2.45GHz ISM频段，由于2.45GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源。采用跳频扩谱技术是避免干扰的一项有效措施。
　　2.微微网和分散网
　　当两个蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了，两者之间的通信通过无线电波在信道中随机跳转而完成。蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式，因此它允许大量的微微网同时存在，同一区域内多个微微网的互联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在不同的跳转模式。
　　3.安全性
　　蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。
　　4、纠错技术
　　蓝牙系统的纠错机制分为FEC和包重发。为了减少复杂性，使开销和无效重发为最小，蓝牙执行快ARQ结构。ARQ结构分为：停止等待ARQ、向后N个ARQ、重复选择ARQ和混合结构。
　　三、蓝牙系统组成
　　蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。
　　1.天线单元
　　蓝牙的天线部分体积十分小巧、重量轻，属于微带天线。
　　2.链路控制（硬件）单元
　　目前蓝牙产品的链路控制硬件单元包括3个集成芯片：连接控制器、基带处理器以及射频传输/接收器，此外还使用了3－5 个单独调谐元件。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。
　　3.链路管理（软件）单元
　　链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其他远端LM并通过LMP（链路管理协议）与之通信。
　　4.软件（协议栈）单元
　　蓝牙的软件（协议栈）是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，它符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙系统的通信协议大部分可用软件来实现，加载到Flash RAM中即可进行工作。
　　四、蓝牙系统的应用
　　蓝牙技术能够在短时间内在世界范围内成为了标准，其主要原因在于它不仅可以让许多种智能设备无线互连，可以传输文件、支持语音通信，可以建立数据链路等，它还有更多地作用。
　　1．蓝牙可以为局域设备提供互连
　　在一个piconet中，蓝牙能够对8个接收器进行同步互连。使用蓝牙技术通信的设备可以发送和接收1Mbit/s的数据。但是实际上当允许多个应用设备进行同步通信时，数据传输率会在某种程度上降低。目前不在piconet中的蓝牙设备，将持续听从其他蓝牙设备的动向，当它们足够接近成为piconet的一部分时，它们将确定自己，如果需要，其他的设备可以与其通信。
　　2．支持多媒体终端
　　3G终端将提供接口接入许多不同格式的信息和通信，例如WEB浏览、电子邮件传输和接收、视频和语音，使它们成为真正的多媒体终端。语音仍是通信的主要形式，在蓝牙规范中已经意识到这一点，并对此提供特别支持，支持64Kbit/s的高质量演说信道。随着支持分组包数据和演说的能力不断提高（如果需要可以同时进行），蓝牙可以为这些多媒体应用提供完全的局域支持。蓝牙收发器可以支持多个数据连接并可同时达到3个语音连接，为3个手持无绳多媒体/互联系统提供完全的功能性。
　　3．家庭网络
　　在一个典型的家庭中，有各种形式的娱乐设备（电视/VCR、 Hi-Fi），不同来源的主题信息（报纸、杂志、电视报）和特别是在厨房中的功能性设备（烤炉、微波炉、冰箱/冰柜、中央暖气系统）。虽然这些项目组目前没有办法相互连接，可以设想将其与蓝牙设备组成宽松的连接，不管这些设备在那里，它的控制和接入将成为用户的核心。设想一个简单的数据便签簿，与PDA（或智能电话）类似，但是使用蓝牙收发器和轻触屏幕。它轻巧便捷，带有高级像素驱动菜单，很容易使用。无线红外遥控的应用将成为过去，你的PDA将控制所有的娱乐设备。
　　4．3G可能支持的应用
　　以下的例子说明3G和蓝牙技术如何合作，为一系列广泛的应用提供局域互联和广泛的区域连接。这些不很确定，而且绝不详尽，但是目的在于展示互补的标准可以提供更高层次的服务。购物中心的自动售货机，在一个限定范围内的所有的自动售货机都可以通过蓝牙接入系统与中心的售货机管理设备相连，相反这样也可以使用3G接入系统进行维护或者提供货物。少数问题可以直接通过蓝牙发报机传递给购物中心的技术人员。从中心管理机构发出价格变化的信息，通过局域广播给所有的蓝牙自动售货机。投送到PC机3G终端的电子邮件将能够同时处理几个信道（例如语音、传真和数据，每一个都需要不同的信道特征和速度）。随着终端渗透的预言不断升高（在几年之内人口中的每个超过12岁的成员），为了接收移动中的电子邮件，PC机本身不必成为3G终端。蓝牙/3G终端可以以数据传输的方式通过蓝牙技术接收电子邮件并转发到PC机（假设它在附近范围内）。当完成接收任务后，PC机可以通过蓝牙通知用户并发送短消息给移动终端，它有电子邮件，如果事情紧急，这个消息也可以继续发送。这个思想使3G终端成为许多应用设备的局域，它们通过蓝牙技术形成互联。例如，如果，在等火车或飞机时收到了这样的电子邮件，用户可以通过蓝牙服务亭读取（服务于商业旅行者的新的商业企业）。这样他可以使PC运行打印感兴趣的电子邮件（可以将PC留在行李箱中，使用3G/蓝牙终端控制它），将费用记在帐上或信用卡上，或电子钱包中。
　　许多人相信移动电话将成为电子商务世界中的首选便携设备。但是，目前需要一个分离的智能卡保存电子现金，然而为了让它被销售点终端识别，没有人想要从电话中去除SIM。当然当SIM（现在它成为多功能智能卡）放在电话中时，蓝牙将使其得到识读。
　　5．应用的关键在于成本控制
　　蓝牙促进者的目标是使不同制造商的设备之间可以进行相互通信，所以在这个设计中最主要的限制就是成本问题。考虑到目前在移动手机和PC中使用的红外接口，可以设想说服设备制造商使用这个接口，应用的成本必须足够低。其目标价格为5美元。一个精密的无线接口可以提供更大的灵活性，这样就会比红外线接口更为复杂，价格也会昂贵。看起来如果所有的家庭最终选择蓝牙设备，使产量达到很高的数目，每个器件10美元的目标价格比较现实。但是随着最近在科技方面的衰退，连通性问题的继续，蓝牙芯片的价格已经涨到大约30美元，但是德州仪器在2001年2月伦敦会议中宣布任何人如果进行大规模定购达到100万件，将会得到5美元的价格。
　　随着蓝牙技术的发展，一个蓝牙解决方案只要5～10美元，非常价廉物美。在技术领域，蓝牙的硬件正在进一步集成，直到所有的处理器功能与无线硬件可以集成在一个集成电路里为止。硬件厂商正朝这个方向努力。未来的新产品可以是带着已集成的软件部件的蓝牙硬件平台并且可以移植到通用的操作系统之上。这种集成趋势会更加降低蓝牙产品的成本，开发人员可以把所有的精力放在产品应用开发上，从而缩短产品上市的时间。

蓝牙耳机知识科普——那些你不知道的解码方式

蓝牙耳机解码方式，又可以理解为传输协议。常见的传输协议分为5种：aptX、W1芯片、AAC、LDAC、A2DP。接下来，我们一起来看看，它们之间都有那些不同之处。

Apt-X是一种基于子带ADPCM（SB-ADPCM）技术的数字音频压缩算法。原始算法由Stephen Smyth 博士于20世纪80年代提出。由Audio Processing Technology（现已被CSR合并）公司发展并命名为apt-X。最初用于专业音频与广播领域。

近几年，在 Bluetooth无线音频传输领域apt-x由于其低延时，容错性好，高音质等优点大有取代SBC（Sub-band Coding）之势。其中aptX-HD可以做到接近无损音质(但如果传输CD规格的音频，还是有损)。

优点：高品质的音频，硬件复杂度低，设备要求低只需单设备即可实现22.5kHz的双通道立体声。

目前比较高档的手机会支持这个编码，但iPhone是不支持的，因为这个编码标准背后是高通。iPhone使用了专门的W1芯片负责处理蓝牙音频，也许配合Airpods使用了私有的蓝牙编码传输。

Apple W1芯片初次登场是在“根正苗红”的AirPods上，苹果的描述是 “它能带来更佳的连接与更好的音质” ，具体性能提升在这些方面尤为明显：

W1芯片简化了蓝牙耳机的连接配对。比起标准蓝牙协议，W1芯片的加入提升了连接稳定性和连接范围；

W1芯片可以和耳机里的语音加速感应器、光学传感器等联合工作，支持自动感应和控制音频、麦克风，戴上之后马上就能播放音乐；

W1芯片对电池续航管理也有所提升，一次充电也可以连续聆听5小时。

AAC，全称Advanced Audio Coding，是一种专为声音数据设计的文件压缩格式。与MP3不同，它采用了全新的算法进行编码，更加高效，具有更高的“性价比” 。利用AAC格式，可使人感觉声音质量没有明显降低的前提下，更加小巧。

AAC是在MP3基础上开发出来的，所以两者的编码系统有一些相同之处。

优点：相对于mp3，AAC格式的音质更佳，文件更小。

不足：AAC属于有损压缩的格式，与时下流行的APE、FLAC等无损格式相比音质存在“本质上”的差距。加之，传输速度更快的USB3.0和16G以上大容量MP3正在加速普及，也使得AAC头上“小巧”的光环不复存在。

总的来讲，AAC可以说是极为全面的编码方式，一方面，多声道和高采样率的特点使得它非常适合未来的DVD－Audio；另一方面，低码率下的高音质则使它也适合移动通讯、网络电话、在线广播等领域，真是全能的编码方式。

LDAC是索尼的音频编解码器，可以通过蓝牙连接享受高品质的无线音频。

通过蓝牙传输音频时，一般使用标准蓝牙SBC编解码器，会导致音质损耗。 LDAC可传输约3倍于普通Bluetooth*1的数据 (在最高990kbps的传输速度下*2)

让你在无线情况下欣赏Hi-Res Audio*3音乐时，可以聆听到接近Hi-Res Audio的音质。

通过蓝牙保持高质量的音频，并且对于所有音乐，给您更好地无线听觉体验。

在这么高的传输速度下面，传输无损音乐成为了可能。当然，这种近乎私有协议的传输格式，也导致现在只有少量设备兼容。

A2DP是蓝牙音频传输模型协定。典型应用为蓝牙耳机。

A2DP是能够采用耳机内的芯片来堆栈数据，达到声音的高清晰度。声音能达到44.1kHz，一般的耳机只能达到8kHz。