藍牙技術(shù)原理簡介及應(yīng)用

1、 藍牙技術(shù) 近距離無線通信技術(shù)之三 藍牙技術(shù)簡介 藍牙連接是開放式的，芯片體積十分小，能夠方便的嵌入設(shè)備中，應(yīng)用于各種需要在 網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)和語音的設(shè)備。 藍牙技術(shù)的目標和宗旨是：保持聯(lián)系，不靠電纜，拒絕插頭保持聯(lián)系，不靠電纜，拒絕插頭。取代目前多種電纜連接 方式，實現(xiàn)方便快捷、小成本、低能耗的語音和數(shù)據(jù)通信。 NFC 芯片是具有相互通信功能，并具有計算能力， 藍牙技術(shù)的核心便是通過嵌入一塊大小約9mm9mm的芯片，實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)在短距 離上的穩(wěn)定無縫無線連接。 藍牙是一種支持設(shè)備短距離通信短距離通信（一般是10m之內(nèi)）的低功 耗、低成本無線電技術(shù)。能在包括移動電話、無線耳機、 筆記本電腦、相

2、關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。 藍牙技術(shù)簡介 藍牙技術(shù)的發(fā)展 藍牙技術(shù)簡介 什么是藍牙技術(shù) n藍牙技術(shù)藍牙技術(shù)采用高速跳頻擴展技術(shù)高速跳頻擴展技術(shù)FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）,跳頻速率為每秒跳頻速率為每秒1600次次，每次傳送一個數(shù)據(jù)包每次傳送一個數(shù)據(jù)包， 包的大小包的大小126bit-2871bit，其封包內(nèi)容可以是包含數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)或語音語音等不同的 信息。設(shè)備采用的是GFSK調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)，最高傳輸速率為最高傳輸速率為1Mbps，實際 數(shù)據(jù)有效速率為有效速率為721Kbps。 n數(shù)據(jù)封包數(shù)據(jù)封包借助自動重送（自動重送（ARQ）機制）機

3、制加以保護；藍牙技術(shù)采用三 種自動重送模式里的選擇性重送模式。 n語音封包語音封包采用CVSD（Continuous Variable Slope Delta Modulation 連續(xù)可變斜率增量調(diào)制）編碼方式，CVSD方式抗干擾能方式抗干擾能 力很強力很強，即使在誤碼率達到4%時仍然有可以接受的話音質(zhì)量。 藍牙技術(shù)簡介 藍牙標準的發(fā)展 V1.1 (1998年) V1.2 V2.1 (2004年) V2.2 V3.0 (2009年) V4.0 (2010年) 藍牙技術(shù)簡介 V1.1為最早期版本，傳輸率約在748810kb/s，因是早期設(shè)計，容 易受到同頻率的產(chǎn)品干擾下影響通訊質(zhì)量 藍牙標準的

4、發(fā)展 V2.1改善了裝置配對流程，具備在兩個支持藍牙的手機設(shè)備之間互 相進行配對與通訊傳輸?shù)腘FC機制，具備更佳的省電效果 V3.0全新的交替射頻技術(shù)，允許藍牙協(xié)議棧針對任一任務(wù)動態(tài)地選 擇正確射頻。傳輸速率更高，功耗更低。 V4.0改進之處主要體現(xiàn)在三個方面：電池續(xù)航時間、節(jié)能和設(shè)備種 類。有效傳輸距離最大達到100m 藍牙技術(shù)的特點 抗干擾性強 安全性好 移植性好 開放性強 兼容性強 無線性強 傳輸距離小 功耗低 可建立臨時 對等連接 全球范圍 適用 成本低 體積小 藍牙網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) 微微網(wǎng) 微微網(wǎng)中，所有設(shè)備的級別 是相同的，具有相同的權(quán)限 （如手機可通過藍牙音箱播放 音樂，同時與其他

5、手機交換數(shù) 據(jù)）。 微微網(wǎng)A中的主設(shè)備可以成 為微微網(wǎng)B的從設(shè)備。 每個微微網(wǎng)都有獨立的跳頻 序列，微微網(wǎng)間不會發(fā)生跳頻 同步，無同頻干擾。 藍牙網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) 散射網(wǎng) 散射網(wǎng)是由多個獨立的非同 步的微微網(wǎng)組成的，比單一微 微網(wǎng)覆蓋更多設(shè)備，更大范圍。 一個散射網(wǎng)最多可連10個微 微網(wǎng)。 不同微微網(wǎng)之間有互聯(lián)的橋 接設(shè)備，橋接設(shè)備可以由主設(shè) 備或從設(shè)備充當。 一個設(shè)備不能同時擔任兩個 微微網(wǎng)的主設(shè)備。 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 體積小 重量輕 微帶天線 獨立系統(tǒng) 不與其他系統(tǒng)捆綁 符合已有規(guī)范 鏈路控制器(LM) 連接控制器 基帶處理器 無線電收發(fā)器 藍牙系統(tǒng)組成 鏈路管理協(xié)議(LMP)

6、 鏈路的建拆 安全、控制 鏈路模式的協(xié)商 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 底層模塊 鏈路控制層(LM)基帶層(BB) 無線電鏈接層(PR) 鏈路管理協(xié)議(LMP) 鏈 路 的 建 拆 鏈 路 安 全 控 制 鏈 路 模 式 協(xié) 商 鏈 路 權(quán) 屬 鑒 別 物理鏈路 同 步 面 向 連 接 鏈 路 異 步 無 連 接 鏈 路 基帶協(xié)議(BBP) 前 向 糾 錯 冗 余 度 差 錯 校 驗 電 路 交 換 分 組 交 換 標 注 工 作 頻 段 確定傳輸通道 一 個 異 步 通 道 異 步 數(shù) 據(jù) 同 步 語 音 三 個 同 步 語 音 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 中間層 邏輯鏈路控制與適配協(xié)議邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP

7、) 為高層提供數(shù)據(jù)服務(wù) 完成數(shù)據(jù) 的分散和 整合 信息服務(wù) 質(zhì)量控制 其他協(xié)議實現(xiàn) 的基礎(chǔ) 協(xié)議棧的核心 做成部分 只支持異步傳 輸（ACL），不支 持同步傳輸（SCO） 與LMP并行工作 協(xié)議的復(fù) 用 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 中間層 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP) 為高層提供發(fā)現(xiàn)可用服務(wù)的機制 動態(tài)查詢 設(shè)備信息 查詢服務(wù)類型 及其特征 也稱業(yè)務(wù)搜尋 協(xié)議 所有使用模式 的基礎(chǔ) 工作在L2CAP層 之上 查 詢 方 式 按業(yè)務(wù)類別 按業(yè)務(wù)屬性 業(yè)務(wù)瀏覽 建立所需服務(wù)的通信信道 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 中間層 線纜替換協(xié)議線纜替換協(xié)議(RFCOMM) 在藍牙基帶上仿真RS-232的控制和數(shù)據(jù)信號 實現(xiàn)設(shè)備間的

8、串行通信 也稱電纜替代協(xié)議 工作在L2CAP層和應(yīng) 用層之間 電話控制協(xié)議電話控制協(xié)議(TCS) 工作在L2CAP 層之上 定義呼叫控 制命令 處理設(shè)備組 的移動管理 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 中間層 電話控制規(guī)范二 進制(TCS BIN) 電話控制命令 (AT-Commands) 定義了在設(shè)備間建 立語音和數(shù)據(jù)呼叫所 需的控制命令 在多使用模式下， 控制移動電話和調(diào)制 解調(diào)器的命令 選用協(xié)議層選用協(xié)議層 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 應(yīng)用層 點對點協(xié)議 (PPP) 鏈 路 控 制 協(xié) 議 網(wǎng) 絡(luò) 控 制 協(xié) 議 傳輸 控制 協(xié)議 (TCP) 因特網(wǎng) 協(xié)議 (IP) 用戶數(shù) 據(jù)包協(xié) 議(UDP) 規(guī)定了串行點 到點傳輸因

9、特 網(wǎng)數(shù)據(jù)的方式 定義了因特網(wǎng) 與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備之間的通信 對象交 換協(xié)議 (OBEX) 簡單自發(fā)地在設(shè) 備間交換對象 無線應(yīng) 用協(xié)議 (WAP) 將數(shù)字蜂窩電話及 其他小型設(shè)備與互 聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)通信 無線應(yīng) 用環(huán)境 (WAE) 為WAP載體提 供應(yīng)用軟件 藍牙關(guān)鍵技術(shù) 藍牙通信協(xié)議體系藍牙通信協(xié)議體系 完整的藍牙協(xié)議棧按功能可 分為四層： 核心協(xié)議層(BB、LMP、 L2CAP、SDP) 線纜替換協(xié)議層(RFCOMM) 電話控制協(xié)議層(TCS-BIN) 選用協(xié)議層(PPP、TCP、 IP、UDP、OBEX、WAP、WAE) 藍牙技術(shù)應(yīng)用 藍牙技術(shù)應(yīng)用 數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用 數(shù)據(jù)傳輸速率可滿足 電腦大部分外設(shè)需求 替代繁瑣的線纜 低功耗、小體積、連 接穩(wěn)定。 電腦可通過藍牙電腦可通過藍牙 模塊連接外設(shè)模塊連接外設(shè) 藍牙技術(shù)應(yīng)用 語音傳輸應(yīng)用 藍牙4.0以上的 芯片數(shù)據(jù)速率高， 體積小，可以放 置在多種音頻設(shè) 備中。 通信更加穩(wěn)定， 音質(zhì)得到優(yōu)化 藍牙技術(shù)應(yīng)用 醫(yī)療保健領(lǐng)域應(yīng)用 藍牙芯片可安裝在絕大多 數(shù)醫(yī)療檢測設(shè)備中，如檢測 血糖、血氧、心跳、血壓、 體溫、呼吸等。 檢測數(shù)據(jù)通過藍牙技術(shù)實 時傳輸，快捷安全。 藍牙技術(shù)可應(yīng)用在絕大多 數(shù)穿戴設(shè)備中，如智能手環(huán)， 智能體重秤等。 藍牙技術(shù)應(yīng)用 智能家居領(lǐng)域應(yīng)用