蓝牙核心规范（V5.2）3.0-深入详解之架构总则

蓝牙篇之蓝牙核心规范（V5.2）深入详解汇总

目录

1.BR/EDR

1.1 什么是主机和从机？

1.2 微型网（跳跃模式）

1.3 插槽和数据包

1.4 LMP和ACL

1.5 L2ACP

2.BLE

2.1 LE编码

2.2 FDMA和TDMA

2.3 广播

3. AMP

4.术语

蓝牙无线技术系统有两种：BR和LE。这两个系统都包括设备发现、连接建立和连接机制。

BR系统包括可选的增强数据速率(EDR)替代媒体访问控制(MAC)和物理(PHY)层扩展.。BR系统提供同步和异步连接，数据速率721.2kb/s，增强数据速率2.1Mb/s，802.11 AMP   54Mb/s。

LE系统还为用于较低数据速率和较低占空比的用例和应用程序而设计。包括可选的2 Mb/s物理层数据速率，还提供面向连接和无连接网络中的等时数据传输使用等时传输的机制。取决于用例或应用，一个包括任何可选部件的系统可能更为优化比另一个好。

蓝牙核心的实现只有一个主控制器，它可以是以下配置之一：

一个BR/EDR控制器，包括无线电、基带、链路管理器和可选的HCI。

一个LE控制器，包括LEPHY，链接层和可选的HCI。

一个组合的BR/EDR控制器部分和LE控制器部分（如前两个项目中标识）变成单个控制器。

蓝牙核心系统还可以具有通过以下配置描述的一个或多个辅助控制器：

1.BR/EDR

基本速率/增强数据速率（BR/EDR）无线电（物理层或PHY）在未授权的ISM波段运行为2.4GHz。

该系统采用了一个跳频收发器来对抗干扰和衰落，并提供了许多FHSS载波。

在典型操作期间，一组设备共享物理无线电通道它们被同步到一个共同的时钟和跳频模式。

1.1 什么是主机和从机？

主机：其中一个设备想其他设备提供了同步参考。

从机：所有其他同步到主时钟和跳频模式的设备。

蓝牙BR/EDR无线技术中的基本通信形式：主机和从机同步方式，形成一组设备，组成微型网。

1.2 微型网（跳跃模式）

此网组中的设备使用特定的调频模式，这是由蓝牙地址和时钟中的某些字段确定的。基本的跳跃模式是79的伪随机顺序ISM频带中的频率，间隔为1 MHz。跳跃模式可以是根据每个从机进行调整，以排除被干扰设备使用。自适应跳频技术提高了通信效率蓝牙与静态（非跳频）ISM系统共存合用。

1.3 插槽和数据包

物理通道被细分为时间单元，称为插槽。数据是以数据包的形式在蓝牙设备之间传输（数据包位于这些插槽中）。可以使用多个连续的插槽分配给单个数据包。跳频可能发生在两个端口之间数据包的发送或接收。蓝牙技术通过使用时分双工传输(TDD)方案，提供了全双工传输的效果。

在物理通道之上是链接和通道的分层，以及相关控制协议。从物理通道向上延伸的通道和链路的层次结构是物理通道、物理链路、逻辑传输、逻辑链路和L2CAP通道。

通常在物理信道内，在主设备和从设备之间形成物理链路。但是，查询扫描和页面扫描物理通道，它们没有相关的物理链接。物理链路提供除无连接从广播物理链路外，主设备和从设备之间的双向分组传输。

物理链路用作一个或多个逻辑链路的传输支持单播同步、异步和等时通信，以及广播流量。逻辑链路上的流量通过以下方式多路传输到物理链路上：占用资源管理器中调度功能分配的插槽。

1.4 LMP和ACL

基带和物理层的控制协议通过逻辑层进行用户数据之外的链接。这是链路管理器协议（LMP）。在微网络中活动的设备具有默认的面向异步连接的逻辑传输，用于传输LMP协议信令。除无连接从属广播设备外，主ACL逻辑传输是在设备加入微微网时创建的传输。无连接从属广播设备可以加入微网纯粹是为了监听到无连接的从属广播数据包。在这种情况下，无连接创建从属广播逻辑传输（也称为CSB逻辑传输）。对于所有设备，可以创建额外的逻辑传输，以在需要时传输同步数据流。

链路管理器功能使用LMP来控制微型网络中设备的操作，并提供用来管理较低的架构层（无线电和基带）的服务。LMP协议在主ACL和活动的从属广播逻辑传输上进行。

1.5 L2ACP

在基带上方，L2CAP层为应用程序和服务提供了基于信道的抽象。它进行应用数据的分割和重组，并通过共享的逻辑链路进行多个通道的多路复用。L2CAP有一个协议控制通道，该通道通过默认ACL逻辑传输。提交给L2CAP协议的应用程序数据可以通过支持L2CAP协议的任何逻辑链路进行。

2.BLE

LE无线电在未经许可的2.4 GHz ISM波段运行。

2.1 LE编码

LE系统采用跳频收发器来对抗干扰和衰落，并提供了许多FHSS载波。无线电操作使用成形的二进制频率调制来减少收发器复杂性。强制性符号速率为每秒1兆兆比特（Msym/s），其中1个符号表示1位，因此支持每秒1兆比特的比特速率（Mb/s），这被称为LE 1M PHY。1Msym/s的符号率可以选择性地支持纠错编码，这被称为LE编码的PHY。这可以使用两种方法中的任何一种编码方案：S=2，其中2个符号代表1位，因此支持比特率为500 kb/s，s=8，其中8个符号表示1位支持125 kb/s的比特率。可以选择2 Msym/s的可选符号速率支持，比特率为2 Mb/s，称为LE 2M PHY。这个2 Msym/s符号速率仅支持未编码数据。LE 1M和LE 2M是统称为未编码物理。

2.2 FDMA和TDMA

LE采用两种多址方案：频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）。

在FDMA方案中使用由2 MHz分隔的40个信道。三（3）个是用作主要广播通道，37个用作一般用途频道（包括辅助广播频道）。

使用一种基于TDMA的轮询方案，其中一个设备在预定时间发送包，并且相应的设备在预定间隔后对包进行响应。

2.3 广播

物理通道细分为时间单位，称为事件。数据是在这些事件中定位的数据包中的LE设备之间传输。存在以下类型的事件：广播、扩展广播、周期广播、连接和同步事件。

广播设备：在广播PHY频道上传输广播包的设备。

扫描设备：在广播物理通道上接收广播包而无意连接到广播设备的设备。

根据广播包的类型，扫描仪可以向同一广播PHY频道上的广播设备发出请求，然后可以由同一广播PHY频道上的广播设备发出响应。广播设备可以在活动期间随时结束广播活动。第一个广告PHY频道在下一个广播活动开始时使用。

使用广播事件在两个或多个设备之间进行单向或广播通信，LE设备可以完成整个通信。他们还可以使用广告事件在使用物理数据的两个或多个设备之间建立成对的双向通信频道，使用辅助广播建立定期广播物理通道，或使用等时物理通道。

需要与另一个设备（启动器）形成ACL连接的设备会侦听可连接的广播数据包。如果广播设备正在使用可连接的广告事件，收到了可连接的广播数据包时，启动器可以使用相同的广播PHY通道发出连接请求。如果广播设备接收并接受启动连接的请求，则广播事件结束，连接事件开始。一旦建立了连接，启动器成为微网的主设备，广播设备变成了从设备。

举个例子：蓝牙耳机和手机谁是启动器，谁是广播设备呢？

很显然手机作为启动器，会去监听查找可以连接的广播数据包，蓝牙耳机作为广播设备对外进行广播数据，手机通过耳机广播的PHY通道发出连接请求，耳机接收连接，形成配对，结束广播，此时，蓝牙耳机就是从设备，手机就是主设备。

连接事件用于在主设备和从属设备之间发送数据包。在连接事件中，通道跳变发生在每个连接事件的开始时。在连接事件中，主端和从端使用相同的数据PHY通道交替发送数据包。

主设备启动每个连接事件的开始，并可以随时结束每个连接事件。

3. AMP

备用MAC/PHY（AMP）是蓝牙核心中的辅助控制器系统。BR/EDR无线电（主要无线电）用于执行发现，关联、连接建立和连接维护。一次已通过BR在两台设备之间建立L2CAP连接/

EDR无线电中，放大器管理器可以发现网络上可用的放大器另一个装置。当两个设备之间共用一个放大器时，核心系统提供从BR/EDR控制器移动数据流量的机制连接到放大器控制器。

每个AMP由MAC和MAC上的协议适配层（PAL）组成。PAL负责映射蓝牙协议和行为（由HCI指定）到底层MAC和PHY的特定协议。

L2CAP通道可以在放大器上创建或移动到放大器。L2CAP通道当这些功能不可用时，也可以移回BR/EDR无线电必要时或当AMP物理链路有链路监控超时时。链接连接两个BR/EDR设备的ACL链路上的监控超时将强制断开这些设备之间的所有AMP物理链路。

AMP可以根据需要启用或禁用，以减少系统中的功耗。

4.术语

Mac OS TCP/IP

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