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第3章藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用3.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介3.2藍(lán)牙技術(shù)基帶與鏈路控制器規(guī)范3.3藍(lán)牙主機(jī)控制器接口協(xié)議3.4藍(lán)牙邏輯鏈路控制與適配協(xié)議3.5藍(lán)牙服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議3.6藍(lán)牙串口仿真協(xié)議3.7藍(lán)牙鏈路管理器

3.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介1994年，愛立信移動(dòng)通信公司(EricssonMobile)開始研究在移動(dòng)電話及其附件之間實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本無線接口的可行性。隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，愛立信公司意識(shí)到短距離無線電(ShortDistanceRadio，SDR)具有更廣闊的應(yīng)用前景，于是愛立信公司用10世紀(jì)的丹麥國王HaraldBluetooth的名字Bluetooth命名這一技術(shù)，這位國王統(tǒng)一了當(dāng)時(shí)四分五裂的北歐國家，受立信希望藍(lán)牙技術(shù)能在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一和發(fā)展。1998年5月，愛立信聯(lián)合諾基亞(Nokia)、英特爾(Intel)、IBM和東芝(Toshiba)4家公司一起成立藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)(BluetoothInterestGroup,SIG)，負(fù)責(zé)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、產(chǎn)品測(cè)試，并協(xié)調(diào)各國藍(lán)牙的具體使用。BluetoothSIG于1998年5月提出近距離無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1999年7月藍(lán)牙SIG正式公布藍(lán)牙1.0版本規(guī)范，將藍(lán)牙的發(fā)展推進(jìn)到實(shí)用化階段。2000年10月，SIG非正式發(fā)布1.1版本藍(lán)牙規(guī)范，直到2001年3月，1.1版本正式發(fā)布。藍(lán)牙規(guī)范1.0版本主要針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線連接，比如手機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)、手機(jī)與耳機(jī)等的無線應(yīng)用。藍(lán)牙1.1版本將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)擴(kuò)展為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，并修整了前一版本的錯(cuò)誤與模糊概念。2003年11月，藍(lán)牙SIG公布了藍(lán)牙1.2版本規(guī)范。新標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)現(xiàn)設(shè)備識(shí)別高速化的基礎(chǔ)上，減少了與無線局域網(wǎng)(WLAN)的無線電波干擾，同時(shí)兼容1.1版本。2004年11月，藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)(2.0+EDR)正式推出，從而使藍(lán)牙的應(yīng)用擴(kuò)展到多媒體設(shè)備中，新標(biāo)準(zhǔn)具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬。藍(lán)牙2.0在大量數(shù)據(jù)傳輸時(shí)功耗降低為原標(biāo)準(zhǔn)的一半。各版本的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以從藍(lán)牙國際組織的官方網(wǎng)站()免費(fèi)下載。藍(lán)牙可以用于替代電纜來連接便攜和固定設(shè)備，同時(shí)保證高等級(jí)的安全性。配備藍(lán)牙的電子設(shè)備之間通過微微網(wǎng)進(jìn)行無線連接與通信，微微網(wǎng)(Piconet)是由采用藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備以特定方式組成的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個(gè)微微網(wǎng)建立時(shí)，只有一臺(tái)為主設(shè)備，其他均為從設(shè)備，最大支持7個(gè)從設(shè)備。藍(lán)牙技術(shù)工作于無須許可證的工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)學(xué)頻段(ISM)，頻率范圍為2.4～2.4835?GHz。覆蓋范圍根據(jù)射頻等級(jí)分為三級(jí)：等級(jí)3為1?m，等級(jí)2為10?m，等級(jí)1為100?m。1．藍(lán)牙技術(shù)的技術(shù)特性1)語音和數(shù)據(jù)的多業(yè)務(wù)傳輸藍(lán)牙技術(shù)具有電路交換和分組交換兩種數(shù)據(jù)傳輸類型，能夠同時(shí)支持語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸?；谀壳癙STN網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)是通過電路交換，即在發(fā)話者和受話者之間建立一條固定的物理鏈路；而基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸為分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即將數(shù)據(jù)分為多個(gè)數(shù)據(jù)包，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行標(biāo)記，通過隨機(jī)路徑傳輸?shù)侥康牡刂蟀凑諛?biāo)記進(jìn)行再次封裝還原。藍(lán)牙技術(shù)采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語音同時(shí)傳輸?shù)男诺?。語音編碼方式為用戶可選擇的PCM或CVSD(連續(xù)可變斜率增量調(diào)制)兩種方式，每個(gè)語音信道數(shù)據(jù)數(shù)率為64?kb/s；通過兩種鏈路模型——SCO(面向鏈接的同步鏈路)和ACL(面向無連接的異步鏈路)傳輸話音和數(shù)據(jù)。ACL支持對(duì)稱和非對(duì)稱、分組交換和多點(diǎn)連接，適合于數(shù)據(jù)傳輸；SCO鏈路支持對(duì)稱、電路交換和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，適用于語音傳輸。ACL和SCO可以同時(shí)工作，每種鏈路可支持16種不同的數(shù)據(jù)類型。2)全球通用的ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻段藍(lán)牙技術(shù)工作在全球共用的ISM頻段，即2.4?GHz頻段。ISM頻段是指用于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)的全球共用頻段，它包括902～928?MHz和2.4～2.484?GHz兩個(gè)頻段范圍，可以免費(fèi)使用而不用申請(qǐng)無線電頻率許可。由于ISM頻段為對(duì)所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，為了避免與工作在該頻段的其他系統(tǒng)(如Wi-Fi、ZigBee)或設(shè)備(微波爐)產(chǎn)生相互干擾。藍(lán)牙系統(tǒng)通過快速確認(rèn)和跳頻技術(shù)保證藍(lán)牙鏈路的穩(wěn)定性，跳頻技術(shù)通過將通信頻帶劃分為79個(gè)調(diào)頻信道，相鄰頻點(diǎn)間隔1?MHz，藍(lán)牙鏈路建立后發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)藍(lán)牙接收和發(fā)送裝置按照一定的偽隨機(jī)編碼序列快速地進(jìn)行信道跳轉(zhuǎn)，每秒鐘頻率改變1600次，每個(gè)頻率持續(xù)625?ms，由于其他干擾源不會(huì)按照同樣的規(guī)律變化，同時(shí)跳頻的瞬時(shí)帶寬很窄，通過擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)展為寬頻帶，使可能產(chǎn)生的干擾降低，因此藍(lán)牙系統(tǒng)鏈路可以穩(wěn)定工作。3)低功耗、低成本和低輻射藍(lán)牙設(shè)備由于定位于短距離通信，射頻功率很低，藍(lán)牙設(shè)備在通信連接狀態(tài)下，有四種工作模式：激活(Active)模式、呼吸(Sniff)模式、保持(Hold)模式和休眠(Park)模式。激活(Active)模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。呼吸(Sniff)模式下的從設(shè)備周期性被激活；保持(Hold)模式下的從設(shè)備停止監(jiān)聽來自主設(shè)備的數(shù)據(jù)分組，但保持其激活成員地址；休眠(Park)模式下的主從設(shè)備間仍保持同步，但從設(shè)備不需要保留其激活成員地址。這三種模式中，Sniff模式的功耗最高，對(duì)于主設(shè)備的響應(yīng)最快；Park模式的功耗最低，但是對(duì)于主設(shè)備的響應(yīng)最慢。藍(lán)牙設(shè)備的功耗能夠根據(jù)使用模式自動(dòng)調(diào)節(jié)，藍(lán)牙設(shè)備的正常工作功率為1?mW，發(fā)射距離為10?m，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)量減少或者無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備將減少處于激活狀態(tài)的時(shí)間，而進(jìn)入低功率工作模式，這種模式將比正常工作模式節(jié)省70%的發(fā)射功率，藍(lán)牙的最大發(fā)射距離可達(dá)100?m，基本可以滿足常見的短距離無線通信需要。小型化是藍(lán)牙設(shè)備的另外一大特點(diǎn)。結(jié)合現(xiàn)代芯片制造技術(shù)，將藍(lán)牙系統(tǒng)組成藍(lán)牙模塊，以USB或者RS232接口與現(xiàn)有設(shè)備連接，或者直接將藍(lán)牙設(shè)備內(nèi)嵌入其他信息設(shè)備中，可以降低藍(lán)牙設(shè)備的成本和功耗。藍(lán)牙模塊中一般包括：射頻單元、基帶處理單元、接口單元和微處理器單元等。2．藍(lán)牙規(guī)范藍(lán)牙規(guī)范目前已發(fā)展到2.0+EDR版本，但實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品還多為1.2版本。各版本的規(guī)范都是分為核心系統(tǒng)(Core)和應(yīng)用模型(Profile)兩部分。其中核心部分包括射頻(RF)、鏈路控制(LC)、鏈路管理(LMP)、邏輯鏈路控制與適應(yīng)(L2CAP)四個(gè)最底層協(xié)議以及通用的業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議(SDP)和通用接入模型(GAP)。而應(yīng)用模型則是根據(jù)具體產(chǎn)品的不同需要而提出的各種協(xié)議組合，如串口(SerialPortProfile)、傳真(FAX)、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)(Dial-upNetworking)等。3.2藍(lán)牙技術(shù)基帶與鏈路控制器規(guī)范藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以適用于全世界的短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)，故其使用的是在大多數(shù)國家可以自由使用的ISM頻段，容易被各國政府接受。此外，各個(gè)廠商生產(chǎn)的藍(lán)牙設(shè)備應(yīng)遵循同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，使得藍(lán)牙能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)，為此物理層必須統(tǒng)一。本章簡(jiǎn)單介紹藍(lán)牙的基帶和鏈路控制器規(guī)范。藍(lán)牙協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)采用了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardOrganization，ISO)的開放系統(tǒng)互連參考模型(OpenSystemInterconnection/ReferenceMode，OSI/RM)的分層思想，各個(gè)協(xié)議層只負(fù)責(zé)完成自己的職能與任務(wù)，并提供與上下各層之間的接口。藍(lán)牙射頻部分主要處理空中數(shù)據(jù)的收發(fā)?？罩薪涌谑瞻l(fā)的數(shù)據(jù)從何而來？射頻部分何時(shí)發(fā)送，何時(shí)接收數(shù)據(jù)？某一時(shí)刻具體選擇79個(gè)頻點(diǎn)中的哪一個(gè)進(jìn)行收發(fā)？藍(lán)牙射頻發(fā)射功率采用三個(gè)等級(jí)中的哪一個(gè)??這些都是藍(lán)牙基帶與鏈路控制器要解決的問題。本節(jié)介紹藍(lán)牙基帶與鏈路控制器協(xié)議規(guī)范(Baseband＆LinkControllerProtocolSpecification)，闡述了基帶所完成的功能及任務(wù)。3.2.1藍(lán)牙基帶概述1．藍(lán)牙基帶在協(xié)議堆棧中的位置藍(lán)牙基帶在協(xié)議堆棧中的位置如圖3-1所示。藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，基帶部分將來自高層協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，向下傳給射頻進(jìn)行發(fā)送；接收數(shù)據(jù)時(shí)，射頻將經(jīng)過解調(diào)恢復(fù)空中數(shù)據(jù)并上傳給基帶，基帶再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信道解碼，向高層傳輸。圖3-1藍(lán)牙基帶在協(xié)議堆棧中的位置2．基帶分組編碼格式基帶分組編碼遵循小端格式(LittleEndian)，如圖3-2所示。b0是最低有效位LSB(LeastSignificantBit)，MSB(MostSignificantBit)是最高有效位，LSB寫在最左邊，MSB寫在最右邊。射頻電路最先發(fā)送LSB，最后發(fā)送MSB?；鶐Э刂破髡J(rèn)為來自高層協(xié)議的第一?bit是b0，射頻發(fā)送的第一bit也是b0。各數(shù)據(jù)段(如分組頭、有效載荷等)由基帶協(xié)議負(fù)責(zé)生成，都是以LSB最先發(fā)送的。例如，二進(jìn)制序列b2b1b0=011中的“1”(b0)首先發(fā)送，最后才是“0”(b2)。圖3-2藍(lán)牙基帶分組編碼遵循的小端格式3．藍(lán)牙設(shè)備編址每個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口卡(NetworkInterfaceCard，NIC)都由IEEE802標(biāo)準(zhǔn)惟一地指定了一個(gè)媒體訪問控制(MediaAccessControl，MAC)地址，用以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的源端和目的端。與此相類似，全世界每個(gè)藍(lán)牙收發(fā)器都被惟一地分配了一個(gè)遵循IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的48位藍(lán)牙設(shè)備地址(BluetoothDeviceAddress，BD_ADDR)，其格式如圖3-3所示。其中LAP(LowerAddressPart)是低地址部分，UAP(UpperAddressPart)是高地址部分，NAP(Non-significantAddressPart)是無效地址部分。圖3-3藍(lán)牙設(shè)備地址格式NAP和UAP共同構(gòu)成了確知設(shè)備的機(jī)構(gòu)惟一標(biāo)識(shí)符(OrganizationUniqueIdentifier，OUI)由SIG的藍(lán)牙地址管理機(jī)構(gòu)分配給各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備制造商。各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備制造商有權(quán)對(duì)自己生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)放置在LAP中。圖3-3中的NAP=0xACDE，UAP=0x48，LAP=0x000080。藍(lán)牙設(shè)備地址的地址空間為232(約42.9億)，這樣大的數(shù)字保證了全世界所有藍(lán)牙設(shè)備的BD_ADDR都是惟一的。4．設(shè)備、微微網(wǎng)和散射網(wǎng)無連接的多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相互靠近時(shí)，若有一個(gè)設(shè)備主動(dòng)向其他設(shè)備發(fā)起連接，它們就形成了一個(gè)微微網(wǎng)(Piconet)。主動(dòng)發(fā)起連接的設(shè)備稱為微微網(wǎng)的主設(shè)備(Master)，對(duì)主設(shè)備的連接請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)的設(shè)備稱為從設(shè)備(Slave)。微微網(wǎng)的最簡(jiǎn)單組成形式就是兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。微微網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無線通信的最基本方式，微微網(wǎng)不需要類似于蜂窩網(wǎng)基站和無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)之類的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。一個(gè)微微網(wǎng)只有一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)主設(shè)備最多可以同時(shí)與7個(gè)從設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信，這些從設(shè)備稱為激活從設(shè)備(ActiveSlave)。但是同時(shí)還可以有多個(gè)隸屬于這個(gè)主設(shè)備的休眠(Parked)從設(shè)備。這些休眠從設(shè)備不進(jìn)行實(shí)際有效數(shù)據(jù)的收發(fā)，但是仍然和主設(shè)備保持時(shí)鐘同步，以便將來快速加入微微網(wǎng)。不論是激活從設(shè)備還是休眠從設(shè)備，信道參數(shù)都是由微微網(wǎng)的主設(shè)備進(jìn)行控制的。圖3-4表示的是兩個(gè)獨(dú)立的微微網(wǎng)。圖3-4多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備組成微微網(wǎng)散射網(wǎng)(ScatterNet)是多個(gè)微微網(wǎng)在時(shí)空上相互重疊組成的比微微網(wǎng)覆蓋范圍更大的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是微微網(wǎng)間有互聯(lián)的藍(lán)牙設(shè)備，如圖3-5所示。雖然每個(gè)微微網(wǎng)只有一個(gè)主設(shè)備，但是從設(shè)備可以基于時(shí)分復(fù)用(TimeMultiplexing)機(jī)制加入不同的微微網(wǎng)，而且一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備可以成為另一個(gè)微微網(wǎng)的從設(shè)備。每個(gè)微微網(wǎng)都有自己的跳頻序列，它們之間并不跳頻同步，這樣就避免了同頻干擾。圖3-5多個(gè)微微網(wǎng)組成散射網(wǎng)5．藍(lán)牙時(shí)鐘每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，稱為本地時(shí)鐘(LocalClock)，用于決定收發(fā)器定時(shí)和跳頻同步。本地時(shí)鐘無法進(jìn)行調(diào)整，也不會(huì)關(guān)閉。為了與其他的設(shè)備同步，就要在本地時(shí)鐘上加一個(gè)偏移量(Offset)，以提供給其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)同步。內(nèi)部系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為32?kHz，時(shí)鐘分辨率小于藍(lán)牙射頻跳頻周期分辨率的一半(312.5?μs)。藍(lán)牙時(shí)鐘周期大約是一天(24h)，它使用一個(gè)28bit的計(jì)數(shù)器，循環(huán)周期為228－1。微微網(wǎng)中的定時(shí)和跳頻選擇由主設(shè)備的時(shí)鐘決定。建立微微網(wǎng)時(shí)，主設(shè)備的時(shí)鐘傳送給從設(shè)備，每個(gè)從設(shè)備給自己的本地時(shí)鐘加一個(gè)偏移量，實(shí)現(xiàn)與主設(shè)備的同步。因?yàn)闀r(shí)鐘本身從不進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以必須對(duì)偏移量進(jìn)行周期性的更新。工作在不同模式和狀態(tài)下的藍(lán)牙設(shè)備時(shí)鐘具有不同的表現(xiàn)形式：CLKN表示本地時(shí)鐘頻率(N：Native，本地的)；CLKE表示估計(jì)的時(shí)鐘頻率(E：Estimated，估計(jì)的)；CLK表示主設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)鐘頻率。CLKN是其他時(shí)鐘的參考基準(zhǔn)頻率，在高功率活動(dòng)狀態(tài)，CLKN由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的晶體震蕩器產(chǎn)生，精度要優(yōu)于?±20?ppm(partpermillion，百萬分之一)；在低功率狀態(tài)(如待機(jī)Standby)、保持(Hold)和休眠(Park)下，由低功耗振蕩器產(chǎn)生本地時(shí)鐘頻率，精度可放寬至?±250?ppm。CLK和CLKE是由CLKN加上一個(gè)偏移量得到的。CLKE是主設(shè)備對(duì)從設(shè)備的本地時(shí)鐘的估計(jì)值，即在主設(shè)備的CLKN的基礎(chǔ)上增加一個(gè)偏移來近似從設(shè)備的本地時(shí)鐘，如圖3-6所示。這樣主設(shè)備可以加速連接的建立過程。圖3-6CLKE的計(jì)算過程CLK是微微網(wǎng)中主設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)鐘，用于調(diào)度微微網(wǎng)中所有的定時(shí)和操作。所有的從設(shè)備都使用CLK來調(diào)度自己的收發(fā)，CLK是由CLKN加上一個(gè)偏移量得到的，主設(shè)備的CLK就是CLKN，而從設(shè)備的CLK是根據(jù)主設(shè)備的CLKN得到的。盡管微微網(wǎng)內(nèi)所有藍(lán)牙設(shè)備的CLK的標(biāo)稱值都相等，但存在的漂移使得CLK不夠精確，因此從設(shè)備的偏移量必須周期性地進(jìn)行更新，使其CLK基本上與主設(shè)備的CLKN相等。3.2.2藍(lán)牙物理鏈路通信設(shè)備之間物理層的數(shù)據(jù)連接通道就是物理鏈路。藍(lán)牙系統(tǒng)中有兩種物理鏈路：異步無連接鏈路ACL(AsynchronousConnectionless)和同步面向連接鏈路SCO(SynchronousConnectionOriented)。ACL鏈路是微微網(wǎng)主設(shè)備和所有從設(shè)備之間的同步或異步數(shù)據(jù)分組交換鏈路，主要用于對(duì)時(shí)間要求不敏感的數(shù)據(jù)通信，如文件數(shù)據(jù)或控制信令等。SCO鏈路是一條微微網(wǎng)中由主設(shè)備維護(hù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、對(duì)稱的同步數(shù)據(jù)交換鏈路，主要用于對(duì)時(shí)間要求很高的數(shù)據(jù)通信，如語音等。它們有著各自的特點(diǎn)、性能與收發(fā)規(guī)則。1．ACL鏈路1)?ACL鏈路的特點(diǎn)及性能ACL鏈路在主從設(shè)備間以分組交換(Packet-Switched)方式傳輸數(shù)據(jù)，即可以支持異步應(yīng)用，也可以支持同步應(yīng)用。一對(duì)主從設(shè)備只能建立一條ACL鍵路。ACL通信的可靠性可以由分組重傳來保證。由于是分組交換，在沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)，對(duì)應(yīng)的ACL鏈路就保持靜默。微微網(wǎng)中的主設(shè)備可以與每個(gè)與之相連的從設(shè)備都建立一條ACL鍵路。雙向?qū)ΨQ連接ACL鏈路傳輸率為433.9?kb/s；雙向非對(duì)稱傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，正向5時(shí)隙分組(DH5)鏈路可以達(dá)到最大傳輸率723.2?kb/s，反向單時(shí)隙鏈路傳輸率為57.6?kb/s。2)?ACL鏈路的收發(fā)規(guī)則主設(shè)備在主→從ACL時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的ACL分組含有接收從設(shè)備的設(shè)備地址((001)b～(111)b之間的一個(gè))；在隨后的從→主ACL時(shí)隙內(nèi)，從設(shè)備發(fā)送ACL分組到主設(shè)備。如果從設(shè)備未能從接收到的主→從ACL分組頭解析從設(shè)備地址，或者解析到的地址與自身不匹配,那么它就不能在緊跟的從→主ACL時(shí)隙發(fā)送ACL分組。ACL鏈路允許廣播發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)主→從ACL分組頭的從設(shè)備地址被設(shè)為(000)b，微微網(wǎng)中每一個(gè)接收到的從設(shè)備都可以接受并讀取，但不作響應(yīng)。2．SCO鏈路1)?SCO鏈路的特點(diǎn)及性能SCO鏈路在主設(shè)備預(yù)留的SCO時(shí)隙內(nèi)傳輸，因而其傳輸方式可以看做是電路交換(Circuit-Switched)方式。SCO分組不進(jìn)行重傳操作，一般用于像語音這樣的實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸。只有建立了ACL鏈路后，才可以建立SCO鏈路。一個(gè)微微網(wǎng)中的主設(shè)備最多可以同時(shí)支持三條SCO鏈路(這3條SCO鏈路可以與同一從設(shè)備建立，也可以與不同從設(shè)備建立)；一個(gè)從設(shè)備與同一主設(shè)備最多可以同時(shí)建立三條SCO鏈路，或者與不同主設(shè)備建立兩條SCO鏈路。為了充分保證語音通信的質(zhì)量，每一條SCO鏈路的傳碼率都是64?kb/s。2)?SCO鏈路的收發(fā)規(guī)則主設(shè)備在預(yù)留的主→從SCO時(shí)隙內(nèi)，向從設(shè)備發(fā)送SCO分組，分組頭含有應(yīng)該作出響應(yīng)的激活從設(shè)備地址。在緊跟的從→主SCO時(shí)隙內(nèi)，對(duì)應(yīng)的從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)送SCO分組。與ACL分組不同的是，即使從設(shè)備未能從接收到的分組頭解析出從設(shè)備地址，也允許在其預(yù)留的SCO時(shí)隙返回SCO分組。3.2.3藍(lán)牙基帶分組1．基帶分組格式基帶分組的一般格式如圖3-7所示。基帶分組至少包含接入碼(AccessCode)，大多數(shù)情況下還包含分組頭(Header)和有效載荷(Payload)。圖3-7藍(lán)牙基帶分組格式2．接入碼(AccessCode)接入碼用于同步、直流(DirectCurrent，DC)載頻泄漏偏置補(bǔ)償和標(biāo)識(shí)。接入碼的組成格式如圖3-8所示。接入碼由引導(dǎo)碼(Preamble)、同步字(SynchronizationWord)和可選的尾碼(Trailer)3個(gè)字段組成。每一個(gè)分組都以接入碼字段開始，若其后還有分組頭則接入碼長(zhǎng)度為72?bit，否則為68?bit(沒有尾碼)。用于查詢和尋呼的接入碼，其自身就是指令消息，所以后面沒有分組頭和有效載荷。圖3-8藍(lán)牙基帶分組接入碼格式1)接入碼分類接入碼共有三種類型：信道接入碼(ChannelAccessCode，CAC)、設(shè)備接入碼(DeviceAccessCode，DAC)和查詢接入碼(InquiryAccessCode，IAC)。IAC又分為通用查詢接入碼(GeneralInquiryAccessCode，GIAC)和專用查詢接入碼(DedicatedInquiryAccessCode，DIAC)。接入碼的運(yùn)行模式及用途列于表3-1。表3-1接入碼的運(yùn)行模式及用途接入碼類型接入碼運(yùn)行模式及用途CAC用于標(biāo)識(shí)設(shè)備所屬的微微網(wǎng)，同一微微網(wǎng)收發(fā)分組的CAC相同，不同微微網(wǎng)的CAC不同DAC用于尋呼和尋呼響應(yīng)過程IACGIAC用于發(fā)現(xiàn)覆蓋范圍內(nèi)的其他藍(lán)牙設(shè)備DIAC用于發(fā)現(xiàn)具有共同屬性的專用設(shè)備組內(nèi)的其他藍(lán)牙設(shè)備接入碼的組成、長(zhǎng)度及構(gòu)成來源如表3-2所示。同步字是由不同接入碼采用不同低地址部分LAP構(gòu)成的。表3-2接入碼組成、長(zhǎng)度及構(gòu)成來源接入碼類型組?成?及?長(zhǎng)?度同步字構(gòu)成來源CAC引導(dǎo)+同步字+尾碼，72?bit主設(shè)備LAPDAC引導(dǎo)碼+同步字+尾碼(與FHS分組組合使用)，72?bit引導(dǎo)碼+同步字(用于不包含分組頭的指令)，68?bit從設(shè)備LAPIACGIAC(預(yù)留)LAPDIAC(專用)LAP2)引導(dǎo)碼引導(dǎo)碼用于DC偏置補(bǔ)償。引導(dǎo)碼的取值只有兩種：1010和0101，具體取值取決于緊跟同步字的最低位是0還是1。3)同步字同步字基于對(duì)應(yīng)設(shè)備地址的24?bitLAP：對(duì)于CAC，基于主設(shè)備LAP；對(duì)于DAC，基于從設(shè)備LAP；對(duì)于GIAC、DIAC，基于預(yù)留、專用LAP。同步字的取值基于不同的LAP，從而保證了它們之間有著較大的漢明碼距，同步字良好的自相關(guān)特性增強(qiáng)了定時(shí)同步的準(zhǔn)確性。藍(lán)牙預(yù)留了連續(xù)的64個(gè)LAP地址(0x9E8B00～0x9E8B3F)用于藍(lán)牙查詢操作，其中一個(gè)(0x9E8B33)作為GIAC，其余的63個(gè)作為DIAC。不管UAP和NAP的內(nèi)容，LAP都使用這64個(gè)值的取值區(qū)間，因此這些LAP中沒有可用的用戶藍(lán)牙設(shè)備地址(BD_ADDR)。4)尾碼尾碼的使用有以下三種情況：CAC、DAC用于尋呼響應(yīng)的FHS分組，IAC用于查詢響應(yīng)的FHS分組。尾碼與同步字的3?bitMSB一起形成一個(gè)用于擴(kuò)展直流補(bǔ)償?shù)??bit二進(jìn)制序列。尾碼的取值只有兩種：1010和0101，這決定于前面同步字的最高位MSB。3．分組頭(Header)包含鏈路控制消息的分組頭格式如圖3-9所示，共18?bit，分為6個(gè)字段。因?yàn)榉纸M頭包含了鏈路信息，要確保糾正較多的錯(cuò)誤，所以使用1/3比例前向糾錯(cuò)編碼FEC(ForwardErrorCorrecting)對(duì)分組頭進(jìn)行編碼保護(hù)，形成實(shí)際18×3=54?bit的分組頭發(fā)送序列。分組頭各段功能如下：圖3-9分組頭的格式(1)AM_ADDR表示微微網(wǎng)中激活從設(shè)備的地址(ActiveMemberAddress)。為了區(qū)分同一個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)與主設(shè)備連接的多個(gè)激活的從設(shè)備，給每個(gè)激活從設(shè)備分配一個(gè)3?bit的臨時(shí)邏輯地址AM_DDR，范圍從(001)b到(111)b，(000)b留給主設(shè)備進(jìn)行廣播。主從設(shè)備之間的通信分組都要包含AM_ADDR。從設(shè)備只接收與自己匹配的分組和廣播分組。從設(shè)備退出激活狀態(tài)(如斷開連接、休眠等)時(shí)，必須放棄AM_DDR，這樣主設(shè)備就可以把AM_ADDR分配給別的從設(shè)備。從設(shè)備重新加入微微網(wǎng)的時(shí)候，必須再次重新分配AM_ADDR。如果7個(gè)AMADDR都已經(jīng)分配，其他的藍(lán)牙設(shè)備就不能再加入到這個(gè)微微網(wǎng)中。(2)?Type表示分組類型。一共有16種分組類型，指明了分組以何種鏈路類型發(fā)送與以何種分組類型接收，以及分組占用的時(shí)隙數(shù)目，這樣就使得未進(jìn)行邏輯編址的設(shè)備避免在分組發(fā)送的持續(xù)時(shí)間內(nèi)持續(xù)偵聽信道。(3)?Flow是ACL鏈路數(shù)據(jù)分組的流量控制標(biāo)志。Flow可以暫停ACL數(shù)據(jù)分組的傳輸，但對(duì)于SCO分組、鏈路控制ACL分組(ID、Poll與Null分組)無效。接收方ACL接收(RX)緩沖區(qū)滿或者還未清空時(shí)，F(xiàn)low=0，通知對(duì)方暫停ACL數(shù)據(jù)的傳輸。只有接收方ACLRX緩沖區(qū)為空時(shí)，F(xiàn)low=1。當(dāng)沒有接收到數(shù)據(jù)包或者接收到的數(shù)據(jù)包頭校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)，F(xiàn)low=1。此時(shí)，即使從設(shè)備的ACLRX緩沖區(qū)不為空，也可以接收帶有循環(huán)冗余校驗(yàn)(CyclicRedundancyCheck，CRC)校驗(yàn)的ACL分組，但是即使CRC校驗(yàn)通過，它也應(yīng)該返回否定應(yīng)答(NegativeAcknowledgement，NAK)。(4)?ARQN的含義是無編號(hào)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)。藍(lán)牙使用基于捎帶(Piggy-back)技術(shù)的無編號(hào)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ(AutomaticRequestreQuest)機(jī)制，利用ARQN指示發(fā)送方最近一次發(fā)送的分組是否被成功接收。接收方將ARQN置于向發(fā)送方返回的分組頭內(nèi)，用CRC檢查接收方是否已經(jīng)成功地接收了前一分組。若接收方正確地接收分組并通過CRC校驗(yàn)時(shí)，返回肯定應(yīng)答ACK(ACKnowledge)，ARQN=1；反之，返回否定應(yīng)答NAK，ARQN=0。若發(fā)送方未收到確認(rèn)信息，則認(rèn)為接收方返回ARQN的缺省值NAK。(5)?SEQN是指序列編號(hào)(SequenceNumber)，它提供了一種防止分組重傳的機(jī)制，對(duì)于無編號(hào)ARQ特別重要。發(fā)送方發(fā)送SEQN=0的分組，接收方進(jìn)行校驗(yàn)通過后，發(fā)送ACK確認(rèn)信息(SEQN=0)。由于某種原因，發(fā)送方未接收到接收方的ACK確認(rèn)信息，就要重傳該分組(SEQN=0)。接收方接收到重傳分組，發(fā)現(xiàn)SEQN=0，就必須舍棄該分組并發(fā)送ACK確認(rèn)信息(SEQN=0)，直到發(fā)送方發(fā)送下一個(gè)分組(SEQN=1)。接收方收到SEQN=1的分組后，知道新的分組到來，進(jìn)行校驗(yàn)以后作同樣處理。這樣就降低了在噪聲較大環(huán)境下的分組重傳次數(shù)，提高了系統(tǒng)的效率。(6)分組頭錯(cuò)誤校驗(yàn)(HeaderErrorCheck，HEC)用于校驗(yàn)分組頭的信息完整性。發(fā)送方進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送前，對(duì)分組頭執(zhí)行特定計(jì)算后生成HEC。接收方作同樣計(jì)算用于校驗(yàn)，對(duì)于未能通過HEC校驗(yàn)的分組就要丟棄。4．分組類型(TyPe)藍(lán)牙基帶分組類型總結(jié)于表3-3中。藍(lán)牙基帶兩種鏈路公用的控制分組列于表3-4中。藍(lán)牙ACL鏈路分組列于表3-5中。ACL分組的表示形式為D(M|H)(1|3|5)，D代表數(shù)據(jù)分組；M代表使用2/3比例FEC的中等速率分組；H代表不使用糾錯(cuò)編碼的高速率分組；1、3、5分別表示該分組占用的時(shí)隙數(shù)目。藍(lán)牙SCO鏈路分組列于表3-6中。表3-3藍(lán)牙基帶分組類型分組類別Type(b3b2b1b0)占用時(shí)隙數(shù)目SCO鏈路ACL鏈路第1類鏈路控制分組(兩種鏈路公用)00001NULLNULL0001POLLPOLL0010FHSFHS0011DM1DM1第2類單時(shí)隙分組01001未定義DH10101HV1未定義0110HV20111HV31000DV1001未定義AUX1第3類3時(shí)隙分組10103未定義DM31011DH31100未定義1101第4類5時(shí)隙分組11105未定義DM51111表3-4鏈路控制分組類型有效載荷FECCRCDM1無無無NULLPOLLFHS18字節(jié)2/3有表3-5ACL鏈路分組類型有效載荷頭(字節(jié))用戶有效載荷(字節(jié))FECCRC對(duì)稱最大速率/(kb/s)非對(duì)稱速率/(kb/s)前向反向DM1DH1DM3DH3DM5DH5AUX111222210～170～270～1210～1830～2240～3390～292/3無2/3無2/3無無有有有有有有無108.8172.8258.1390.4286.7433.9185.6108.8172.8387.2585.6477.8723.2185.6108.8172.854.486.436.357.6185.6表3-6SCO鏈路分組SCO類型有效載荷頭(字節(jié))用戶有效載荷(字節(jié))FECCRC有效載荷長(zhǎng)度同步速率/(kb/s)占用Tsco數(shù)目/語音長(zhǎng)度HV1無101/3無240位642/1.25?msHV2202/34/2.5?msHV330無6/3.75?msDV*1D10+(0～9)D2/3D有D64+57.6DSCO分組的表示形式為HV(1|2|3)，HV代表高質(zhì)量的語音分組；1、2、3表示為有效載荷所采用的糾錯(cuò)編碼方法。1為1/3比例FEC，設(shè)備每隔2個(gè)時(shí)隙發(fā)送1個(gè)單時(shí)隙分組；2為2/3比例FEC，設(shè)備每隔4個(gè)時(shí)隙發(fā)送1個(gè)單時(shí)隙分組；3為不使用糾錯(cuò)編碼，設(shè)備每隔6個(gè)時(shí)隙發(fā)送1個(gè)單時(shí)隙分組。1)公用分組類型藍(lán)牙基帶共有5個(gè)公用分組類型，除了表3-4中的控制分組以外，還有一個(gè)ID分組。表3-7列出了它們的特性及用途。表3-7中，F(xiàn)HS分組的有效載荷部分包括144?bit的消息和16?bit的CRC校驗(yàn)，經(jīng)過2/3比例FEC以后變?yōu)?40?bit。FHS分組分為11段，如圖3-10示。各段的含義列于表3-8當(dāng)中。FHS分組內(nèi)的LAP、UAP、NAP一起組成了發(fā)送該FHS分組設(shè)備的48?bitIEEE地址。表3-7公用鏈路控制分組公用分組構(gòu)成長(zhǎng)度(bit)需要確認(rèn)用途IDDAC或IAC68是用于藍(lán)牙設(shè)備的尋呼、查詢以及響應(yīng)NULLCAC和分組頭126否用于將ARQN、FLOW等鏈路信息返回給發(fā)送方POLLCAC和分組頭126是從設(shè)備接受到主設(shè)備的POLL分組后必須作出響應(yīng)以便主設(shè)備進(jìn)行微微網(wǎng)成員的選擇FHS接入碼，分組頭，有效載荷366是用來指示藍(lán)牙設(shè)備地址和發(fā)送時(shí)鐘DM1接入碼，分組頭，有效載荷126+8?m(m=0,1,…,17)是DM1分組可以攜帶控制信息和數(shù)據(jù)。DM1分組在SCO鏈路上可以被識(shí)別，可以用來中斷同步信息發(fā)送控制信息圖3-10FHS分組格式表3-8FHS分組各段的含義段名稱含義奇偶校驗(yàn)基于LAP組成發(fā)送該FHS分組的設(shè)備的接入碼同步字的第一部分LAP發(fā)送該FHS分組的設(shè)備的低地址部分。利用奇偶校驗(yàn)和LAP，接收設(shè)備可以直接形成發(fā)送該FHS分組設(shè)備的CAC未定義預(yù)留置0SR掃描重復(fù)(ScanRepetition)指示兩個(gè)尋呼掃描之間的間隙，SR(b1b0)取值為00表示SR模式為R0，01表示SR模式為R1，10表示SR模式為R2,11為預(yù)留值SP掃描間隔(ScanPeriod)。SP(b1b0)取值為00表示SP模式為P0，01表示SP模式為P1，10表示SP模式為P2，11為預(yù)留值UAP發(fā)送該FHS分組的設(shè)備的高地址部分NAP發(fā)送該FHS分組的設(shè)備的無效地址部分設(shè)備類別見“藍(lán)牙號(hào)碼分配”文件AM_ADDR活動(dòng)成員地址CLK27～2發(fā)送該FHS分組的從設(shè)備的系統(tǒng)時(shí)鐘，分辨率為1.25?ms，每一次新的傳輸都要修改CLK27～2，從而實(shí)時(shí)地反映準(zhǔn)確的時(shí)鐘值尋呼掃描模式(PageScanMode)發(fā)送該FHS分組的從設(shè)備的缺省掃描模式，目前支持一種強(qiáng)制掃描模式和三種可選掃描模式。尋呼掃描模式(b2b1b0)取值為000代表強(qiáng)制模式，001代表可選模式1，010代表可選模式2，011代表可選模式3，100～111保留2)?ACL分組ACL分組在異步無連接鏈路上傳輸，用于承載用戶數(shù)據(jù)和控制信息。包括DM1分組在內(nèi)，共有7種ACL分組(見表3-5)。除了AUXI以外，其余6種都使用CRC校驗(yàn)和分組重傳技術(shù)。3)?SCO分組SCO分組用于同步語音鏈路，它不含CRC校驗(yàn)而且從不重傳。目前已經(jīng)定義了用于64?kb/s語音傳輸?shù)?種純SCO分組和1種語音/數(shù)據(jù)混合DV分組(見表3-6)。DV分組的有效載荷分為80?bit的語音段和至多150?bit的數(shù)據(jù)段，如圖3-11示。圖3-11DV分組格式語音段沒有FEC保護(hù)，數(shù)據(jù)段至多包含10個(gè)信息字節(jié)(包括1字節(jié)的有效載荷頭)和16?bit的CRC校驗(yàn)，使用2/3的FEC進(jìn)行保護(hù)。如果需要，在FEC編碼進(jìn)行之前要進(jìn)行0?bit填充以確保有效載荷的位數(shù)是10的整數(shù)倍。語音和數(shù)據(jù)段是完全分開對(duì)待的：語音段從不重傳，次次更新；數(shù)據(jù)段進(jìn)行校驗(yàn)，出錯(cuò)重傳。5．有效載荷格式有效載荷(Payload)分為語音有效載荷和數(shù)據(jù)有效載荷兩種。1)語音有效載荷語音有效載荷長(zhǎng)度固定，沒有有效載荷頭。語音有效載荷格式如圖3-12所示。圖3-12語音有效載荷格式2)數(shù)據(jù)有效載荷數(shù)據(jù)有效載荷格式如圖3-13所示。AUX1分組類型不包含CRC校驗(yàn)碼。圖3-13數(shù)據(jù)有效載荷格式(1)有效載荷頭。有效載荷頭占1個(gè)(單時(shí)隙分組)或2個(gè)(多時(shí)隙分組)字節(jié)，如圖3-14、圖3-15所示。有效載荷頭可以指示邏輯信道、流量控制以及有效載荷體的長(zhǎng)度。邏輯信道(L_CH)的取值列于表3-9中。L2CAP消息可能很長(zhǎng)，需要分成多個(gè)分段。L_CH如果是01，就表示第一段；如果是10，就表示后續(xù)分段；如果是11，就表示LMP消息。圖3-14單時(shí)隙分組有效載荷頭格式圖3-15多時(shí)隙分組有效載荷頭格式表3-9L_CH取值L_CH段b1b0邏輯信道信息00NA未定義01UA/UI邏輯鏈路控制與適配L2CAP消息的后續(xù)分段10UA/UIL2CAP消息的起始分段或無分段11LM鏈路管理器LMP消息有效載荷頭的流控在L2CAP級(jí)對(duì)每個(gè)信道進(jìn)行流量控制，F(xiàn)low=1表示流控打開(正常發(fā)送)，用Flow=0表示流控關(guān)閉(發(fā)送停止)。流控沒有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)要求，以最近的一次接收為準(zhǔn)。表3-10列出了Flow標(biāo)識(shí)位的用法。(2)有效載荷體。有效載荷體包括用戶信息，并確定有效的用戶服務(wù)。(3)?CRC校驗(yàn)碼。所有ACL分組(除AUX1分組)都含有16?bitCRC校驗(yàn)碼。表3-10有效載荷頭Flow位用法

L_CH段b1b0Flow的用法00未定義01/10用來發(fā)送L2CAP消息的同/異步信道的流量控制11Flow恒為13.2.4藍(lán)牙基帶糾錯(cuò)機(jī)制藍(lán)牙基帶數(shù)據(jù)提供了錯(cuò)誤校驗(yàn)機(jī)制，但是如果僅僅依賴于錯(cuò)誤校驗(yàn)，在鏈路質(zhì)量不好的情況下就會(huì)增大出錯(cuò)重傳的概率。因此，藍(lán)牙的基帶部分提供了三種糾錯(cuò)機(jī)制——1/3比例FEC、2/3比例FEC和ARQ，允許接收方設(shè)備不但可以檢查出錯(cuò)誤，還可以糾正錯(cuò)誤，這樣就降低了出錯(cuò)重傳的次數(shù)。這三種糾錯(cuò)機(jī)制有著各自不同的算法和適用范圍，分別介紹如下。1．1/3比例FEC1/3比例FEC的編碼方法為每位重復(fù)3次進(jìn)行編碼，編碼序列長(zhǎng)度是原始序列長(zhǎng)度的3倍，如圖3-16所示。基帶分組頭和HV1語音分組都使用這種糾錯(cuò)方法來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。圖3-161/3比例FEC編碼2．2/3比例FEC所謂2/3比例FEC，就是原始序列經(jīng)過一種多項(xiàng)式編碼運(yùn)算，得到的結(jié)果序列長(zhǎng)度是原始序列長(zhǎng)度的1.5倍。接收方進(jìn)行相應(yīng)的逆運(yùn)算，經(jīng)過算法提供的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)機(jī)制恢復(fù)原始序列。2/3比例FEC用于DM分組、DV分組中的數(shù)據(jù)段以及FHS分組和HV2分組。3．自動(dòng)請(qǐng)求重傳(ARQ)DM、DH、DV分組中的有效載荷使用CRC校驗(yàn)時(shí)，基帶使用ARQ保證數(shù)據(jù)的可靠性。發(fā)送方在收到接收方的確認(rèn)信息之前，要不停地重傳某一分組，確認(rèn)信息包含在返回分組的分組頭內(nèi)部，所以稱為捎帶技術(shù)(Piggy-back)。分組頭和語音段不受ARQ的保護(hù)。4．錯(cuò)誤檢測(cè)可以使用信道接入碼、分組頭的HEC校驗(yàn)和有效載荷的CRC校驗(yàn)來檢測(cè)分組信息內(nèi)的錯(cuò)誤以及分組的發(fā)送錯(cuò)誤。接收分組時(shí)，首先檢測(cè)接入碼，因?yàn)?4?bit的同步碼來源于24?bit的主設(shè)備LAP，所以可以檢測(cè)LAP是否正確，而且可以防止設(shè)備接收其他微微網(wǎng)的分組。HEC和CRC用于檢測(cè)信息錯(cuò)誤和地址錯(cuò)誤。UAP一般包含在HEC和CRC檢測(cè)中。即使一個(gè)分組具有相同的接入碼(即通過了LAP檢測(cè))，但UAP檢測(cè)沒有通過，那么在HEC和CRC檢測(cè)后仍將被丟棄。3.2.5藍(lán)牙基帶邏輯信道藍(lán)牙定義了5種邏輯信道：鏈路控制(LinkControl，LC)信道、鏈路管理(Linkmanage，LM)信道、用戶異步數(shù)據(jù)(UserAsynchronization，UA)信道、用戶等時(shí)數(shù)據(jù)(UserIsochronous，UI)信道和用戶同步數(shù)據(jù)(UserSynchronization，US)信道，它們列于表3-11中。表3-11邏輯信道邏輯信道用于的鏈路攜帶的信息映射的物理信道L_CH取值鏈路控制(LC)信道SCO或ACL鏈路ARQ、流量控制和有效載荷特征等低層LC信息分組頭(ID分組無分組頭)(不可用)鏈路管理(LM)信道SCO或ACL鏈路主從設(shè)備間交換的LM信息ACL或DV分組有效載荷(11)b具有較高的優(yōu)先級(jí)時(shí)可以中斷US信道的傳輸用戶異步數(shù)據(jù)(UA)信道ACL或SCO(僅用于DV分組)鏈路L2CAP透明的異步數(shù)據(jù)當(dāng)L2CAP數(shù)據(jù)分段時(shí)：起始分組取(10)b；后續(xù)分組取(01)b當(dāng)L2CAP數(shù)據(jù)不分段時(shí)取(10)b用戶等時(shí)數(shù)據(jù)(UI)信道用戶同步數(shù)據(jù)(US)信道SCO鏈路透明的同步用戶數(shù)據(jù)SCO分組有效載荷(不可用)3.2.6藍(lán)牙基帶收發(fā)規(guī)則

1．發(fā)送規(guī)則TX要分別進(jìn)行ACL和SCO鏈路的處理。單個(gè)從設(shè)備時(shí)，TX的ACL和SCO緩存器如圖3-17所示。主設(shè)備為每個(gè)從設(shè)備都準(zhǔn)備了一個(gè)獨(dú)立的用于ACL鏈路的TX緩存器，還為每個(gè)從設(shè)備準(zhǔn)備了一個(gè)或多個(gè)SCO鏈路TX緩存器；多個(gè)SCO鏈路既可以共用一個(gè)SCO鏈路TX緩存器，也可以有自己的SCO鏈路TX緩存器。每個(gè)TX緩存器包括兩個(gè)先入先出(FirstInFirstOut，F(xiàn)IFO)寄存器，一個(gè)是鏈路控制器為了組合分組可以訪問和讀取的現(xiàn)態(tài)(Current)寄存器，另一個(gè)是鏈路管理器用來裝載新信息的次態(tài)(Next)寄存器。開關(guān)S1和S2的位置用來決定寄存器處于現(xiàn)態(tài)還是次態(tài)，開關(guān)由鏈路控制器控制，F(xiàn)IFO寄存器的輸入和輸出開關(guān)永遠(yuǎn)不會(huì)同時(shí)連接到同一個(gè)寄存器上。圖3-17發(fā)送TX緩存ACL和SCO鏈路所有公共的分組中(ID、NULL、POLL、FHS和DM1)，只有DM1分組攜帶在鏈路控制器和鏈路管理器之間交換的有效載荷中的公共分組使用ACL緩存器。所有的ACL(SCO)分組都使用ACL(SCO)緩存器。在DV分組中，語音部分使用SCO緩存器，數(shù)據(jù)部分使用ACL緩存器。1)?ACL通信對(duì)于純異步ACL數(shù)據(jù)通信，只需考慮ACL鏈路的TX緩存器，這時(shí)只使用DM或DH分組。數(shù)據(jù)速率的選擇視鏈路的質(zhì)量而定。鏈路質(zhì)量好時(shí)，選擇DH分組(無FEC糾錯(cuò))；鏈路質(zhì)量差時(shí)，選擇DM分組(有FEC糾錯(cuò))。ACL鏈路的缺省類型是NULL，這意味著如果沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送或沒有輪詢到從設(shè)備就發(fā)送NULL分組，這樣就能夠發(fā)送鏈路控制信息到其他的藍(lán)牙設(shè)備，例如對(duì)接收的數(shù)據(jù)發(fā)送ACK/Stop信息。如果沒有鏈路控制信息要發(fā)送，就無須發(fā)送任何分組。ACL鏈路發(fā)送分組時(shí)，鏈路管理器首先通過開關(guān)S1a把數(shù)據(jù)裝載到寄存器，然后向鏈路控制器發(fā)送一個(gè)刷新(Flush)指令，強(qiáng)迫開關(guān)S1轉(zhuǎn)換(S1a和S1b同時(shí)轉(zhuǎn)換)。需要發(fā)送有效載荷時(shí)，分組打包器讀取現(xiàn)態(tài)寄存器數(shù)據(jù)，根據(jù)分組類型構(gòu)造有效載荷并附加到CAC和分組頭的后面。接收方通過響應(yīng)分組返回接收的發(fā)送結(jié)果，當(dāng)結(jié)果是ACK時(shí)，S1就轉(zhuǎn)換位置；結(jié)果是NAK時(shí)，S1不轉(zhuǎn)換位置(下一個(gè)TX時(shí)隙發(fā)送方重新發(fā)送該有效載荷)。只要鏈路管理器對(duì)寄存器裝載新的信息，鏈路控制器就自動(dòng)地發(fā)送有效載荷，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，重傳也自動(dòng)地執(zhí)行。當(dāng)沒有新的有效載荷要發(fā)送時(shí)，鏈路控制器將發(fā)送NULL分組或什么也不發(fā)送。如果沒有新的有效載荷裝入到次態(tài)寄存器，在最后的分組被確認(rèn)之后，分組打包指示寄存器將為空，次態(tài)寄存器就轉(zhuǎn)為現(xiàn)態(tài)寄存器。如果新的數(shù)據(jù)裝入次態(tài)寄存器，就需要執(zhí)行Flush指令，切換開關(guān)到合適的寄存器。只要在每個(gè)TX時(shí)隙之前鏈路管理器不斷裝載數(shù)據(jù)，開關(guān)S1受響應(yīng)分組信息控制，鏈路控制器就自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。一旦鏈路管理器的業(yè)務(wù)被中斷并發(fā)送缺省的分組時(shí)，就需要一個(gè)刷新指令來繼續(xù)已中斷的數(shù)據(jù)流。在鏈路不好的情況下，可能需要多次重傳。但是對(duì)于時(shí)間受限數(shù)據(jù)，由于鏈路錯(cuò)誤一直重傳就會(huì)發(fā)生超時(shí)，系統(tǒng)要決定是繼續(xù)發(fā)送更多的當(dāng)前數(shù)據(jù)還是跳過這些不能通過的數(shù)據(jù)，這也需使用Flush指令來實(shí)現(xiàn)。利用Flush指令，可以強(qiáng)迫開關(guān)S1切換，鏈路控制器不管接收方的響應(yīng)結(jié)果也會(huì)強(qiáng)迫處理后面的有效載荷數(shù)據(jù)。2)?SCO通信SCO鏈路只使用HV分組類型進(jìn)行通信。缺省的SCO分組類型在SCO鏈路建立時(shí)由主從設(shè)備在鏈路管理層協(xié)商確定。SCO鏈路發(fā)送分組時(shí)，同步端口連續(xù)地裝載SCO緩沖器的次態(tài)寄存器。S1開關(guān)根據(jù)SCO時(shí)隙TSCO間隔進(jìn)行切換(TSCO間隔在SCO鏈路建立時(shí)主從設(shè)備之間協(xié)商)。對(duì)每個(gè)新的SCO時(shí)隙，S2開關(guān)切換后，分組打包器從現(xiàn)態(tài)寄存器讀取數(shù)據(jù)。如果SCO已經(jīng)用于主從設(shè)備之間發(fā)送較高優(yōu)先級(jí)的控制信息，分組打包器就將丟棄SCO信息代之以這些控制信息，該控制信息必須以DM1分組發(fā)送。在主設(shè)備和SCO從設(shè)備間，數(shù)據(jù)和控制信息也可以使用DV或DM1分組傳輸，主設(shè)備可以使用任何類型的ACL分組發(fā)送數(shù)據(jù)和鏈路控制信息到其他ACL從設(shè)備。3)混合數(shù)據(jù)/語音通信使用DV分組時(shí)，鏈路控制器從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)填充數(shù)據(jù)段，從語音寄存器讀取語音填充語音段，然后切換開關(guān)S2。開關(guān)S1的位置取決于鏈路傳輸?shù)慕Y(jié)果。如果沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，SCO鏈路自動(dòng)地從DV分組類型切換到HV分組類型(數(shù)據(jù)流中斷時(shí)或新數(shù)據(jù)已經(jīng)到達(dá)時(shí)要使用刷新指令)。若信道容量允許，就可以分別使用ACL和SCO鏈路實(shí)現(xiàn)組合語音數(shù)據(jù)的傳輸。2．接收規(guī)則ACL和SCO鏈路分別處理RX進(jìn)程。與ACL鏈路TX緩存器相反，主設(shè)備對(duì)所有從設(shè)備共用一個(gè)ACL鏈路RX緩存器。SCO緩存器的數(shù)量取決于實(shí)際SCO鏈路的數(shù)量。RX進(jìn)程如圖3-18所示。圖3-18RX進(jìn)程ACL鏈路RX緩存器包括兩個(gè)FIFO寄存器，一個(gè)用于鏈路控制器訪問和裝載最新的RX分組，另一個(gè)用于鏈路管理器讀取先前的載荷。SCO鏈路RX緩存器也包括兩個(gè)FIFO寄存器，一個(gè)用來填充新到達(dá)的語音信息，另一個(gè)可以被語音處理單元讀取。分組頭Type字段指示當(dāng)前分組是數(shù)據(jù)分組還是語音分組，分組拆解器可以自動(dòng)地把數(shù)據(jù)送到合適的緩存器。鏈路管理器讀取舊的寄存器之后，開關(guān)S1就切換。如果下一個(gè)有效載荷在RX寄存器清空之前到達(dá)，在下一個(gè)返回的TX分組的分組頭中必須包括一個(gè)Stop指示。一旦RX寄存器清空，Stop指示就清除。新的ACL有效載荷存儲(chǔ)到ACL寄存器之前，必須檢測(cè)SEQN字段。L_CH中的刷新指示和廣播信息將影響對(duì)SEQN的解釋。S2開關(guān)每隔TSCO時(shí)間進(jìn)行一次切換，如果由于分組頭錯(cuò)誤沒有新語音載荷到達(dá)，切換仍舊繼續(xù)進(jìn)行。3．流量控制新的分組到達(dá)時(shí)，ACL鏈路的RX緩存器可能已經(jīng)處于滿的狀態(tài)，此時(shí)就需要流量控制來解決這個(gè)問題。但是SCO數(shù)據(jù)不受流量控制的限制。1)收方控制只要鏈路管理器沒有清空ACL鏈路的RX緩存器，鏈路控制器就在返回分組頭中插入Stop指示。當(dāng)能夠再次接收新的數(shù)據(jù)時(shí)，就返回GO指示(缺省值)。注意，即使在未返回GO指示時(shí)，不含有數(shù)據(jù)的任何類型的分組仍然可以接收。流量控制在收和發(fā)兩個(gè)方向上分別進(jìn)行，設(shè)備即使不能接收新的信息，仍可以發(fā)送信息。2)發(fā)方控制鏈路控制器收到Stop信號(hào)時(shí)將自動(dòng)切換到缺省分組類型上，當(dāng)前的ACL鏈路TX緩存器狀態(tài)凍結(jié)。只要收到Stop指示就發(fā)送缺省分組。沒有收到分組時(shí)，則默認(rèn)為是GO指示。缺省分組包含接收方向的鏈路控制信息，而且可能包括語音信息。鏈路控制器收到GO指示時(shí)將恢復(fù)發(fā)送存儲(chǔ)在ACL鏈路TX緩存器中的數(shù)據(jù)。當(dāng)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備通信時(shí)，如果某個(gè)從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)送了Stop指示，那么主設(shè)備將停止向這個(gè)從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。4．比特流處理數(shù)據(jù)通過射頻發(fā)送之前，對(duì)分組頭必須進(jìn)行HEC保護(hù)、數(shù)據(jù)加擾和FEC編碼等幾種必須的操作，以提高通信的可靠性和安全性，接收端執(zhí)行相反的處理過程進(jìn)行檢測(cè)，其過程如圖3-19所示。數(shù)據(jù)加擾使分組比特序列隨機(jī)化，可以降低直流DC偏移。圖3-19分組頭數(shù)據(jù)收發(fā)處理過程有效載荷的具體處理過程取決于分組類型，如圖3-20所示。除了分組頭使用的保護(hù)手段，有效載荷部分還可以使用加密。只有加擾和解擾對(duì)有效載荷是必須的，其他處理過程是可選的或者依賴于分組類型和模式，這些過程在圖3-20中以虛線框表示。圖3-20有效載荷數(shù)據(jù)收發(fā)處理過程3.2.7藍(lán)牙基帶信道控制和網(wǎng)絡(luò)控制1．鏈路控制器狀態(tài)藍(lán)牙鏈路控制器的各種狀態(tài)及其關(guān)系如圖3-21所示。鏈路控制器有兩個(gè)主要狀態(tài)：待機(jī)(Standby)和連接(Connection)狀態(tài)，另外還有7個(gè)子狀態(tài)：尋呼(Page)、尋呼掃描(PapeScan)、查詢(Inquiry)、查詢掃描(InquiryScan)、主設(shè)備響應(yīng)(MasterResponse)、從設(shè)備響應(yīng)(SlaveResponse)和查詢響應(yīng)(InquiryResponse)。子狀態(tài)是中間的臨時(shí)過渡狀態(tài)。為了從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)，可以執(zhí)行藍(lán)牙鏈路控制器指令，也可以使用鏈路控制器內(nèi)部的信號(hào)。圖3-21藍(lán)牙鏈路控制器狀態(tài)圖2．連接狀態(tài)連接狀態(tài)是指連接已經(jīng)建立，數(shù)據(jù)分組可以雙向傳輸?shù)臓顟B(tài)。在這種狀態(tài)下，通信的主從雙方都使用主設(shè)備接入碼和時(shí)鐘，跳頻方案采用信道跳頻序列。在連接狀態(tài)的初始階段，主設(shè)備發(fā)送一個(gè)輪詢(Poll)分組來驗(yàn)證從設(shè)備是否已經(jīng)切換到主設(shè)備的定時(shí)和信道頻率上，從設(shè)備可以使用任何類型的分組進(jìn)行響應(yīng)。如果從設(shè)備沒有收到Poll分組，或者主設(shè)備一段時(shí)間內(nèi)沒有收到從設(shè)備的響應(yīng)分組，主從設(shè)備將分別回到尋呼和尋呼掃描狀態(tài)。連接狀態(tài)的第一個(gè)信息分組包括一些控制信息，指示鏈路特性和有關(guān)設(shè)備的詳細(xì)描述，隨后可以交替進(jìn)行用戶信息的收發(fā)操作。鏈路控制器可以使用斷開(Detach)和復(fù)位(Reset)指令從連接狀態(tài)離開。Detach指令使正常連接斷開，但鏈路控制器的所有配置信息仍然有效。Reset指令是硬件復(fù)位指令，鏈路控制器的所有配置信息都要刷新，必須經(jīng)過重新配置才可以使用。連接狀態(tài)的設(shè)備可以處于四個(gè)操作模式中的一個(gè)，這四個(gè)模式為激活(Active)模式、呼吸(Sniff)模式、保持(Hold)模式和休眠(Park)模式。1)激活模式處于激活模式的設(shè)備參與微微網(wǎng)的正常通信。主設(shè)備根據(jù)多個(gè)從設(shè)備的業(yè)務(wù)需求調(diào)整自身的數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)定期自動(dòng)發(fā)送指令使從設(shè)備與自己同步。激活從設(shè)備檢測(cè)主→從時(shí)隙發(fā)來的數(shù)據(jù)分組的激活成員地址(AM_ADDR)，若與自己的不匹配，從設(shè)備就進(jìn)入睡眠(Sleep)狀態(tài)，等待主設(shè)備的下一次發(fā)送。從設(shè)備根據(jù)分組類型，可以判斷分組占用的時(shí)隙數(shù)，這樣在主設(shè)備預(yù)留的時(shí)間內(nèi)未編址的從設(shè)備就不必監(jiān)聽主→從時(shí)隙，從而降低了設(shè)備功耗。2)呼吸模式呼吸模式是一種節(jié)能模式，可以減少從設(shè)備監(jiān)聽信道的時(shí)間。如果已經(jīng)建立了ACL鏈路，處于呼吸模式的從設(shè)備只在主→從ACL時(shí)隙進(jìn)行監(jiān)聽；處于呼吸模式下的主設(shè)備僅僅能夠在某些特定的時(shí)隙向某個(gè)從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，這些呼吸時(shí)隙的間隙周期記為TSniff。從設(shè)備在連續(xù)NSniffAttempt次TSniff內(nèi)進(jìn)行監(jiān)聽，直到接收到匹配自身AM_ADDR的分組。一旦從設(shè)備收到一個(gè)匹配分組，它還將繼續(xù)監(jiān)聽一定次數(shù)(取余下的TSniff時(shí)隙數(shù)和NSniffTimeout的較大者)的TSniff，接收匹配自身的分組。主從設(shè)備為了進(jìn)入呼吸模式，必須通過鏈路管理器協(xié)商一個(gè)呼吸指令(包含TSniff及其偏移DSniff)，隨后使呼吸模式的定時(shí)與SCO鏈路的定時(shí)相同。3)保持模式連接狀態(tài)下的從設(shè)備可以暫時(shí)不使用ACL鏈路，進(jìn)入保持模式。保持模式可以騰出設(shè)備資源以便用于掃描、尋呼、查詢、加入其他微微網(wǎng)等操作。保持模式下的從設(shè)備保留AM_ADDR。處于保持模式的從設(shè)備還可以進(jìn)入低功耗的睡眠狀態(tài)。進(jìn)入保持模式前，主從設(shè)備協(xié)商從設(shè)備處于保持模式的時(shí)間。從設(shè)備進(jìn)入保持模式后啟動(dòng)定時(shí)器holdTO，定時(shí)器到時(shí)從設(shè)備被喚醒并與信道同步，等待主設(shè)備指示。4)休眠模式當(dāng)從設(shè)備不需要加入一個(gè)微微網(wǎng)但希望保持信道同步時(shí)，可以進(jìn)入低功耗休眠模式。該模式下的從設(shè)備放棄AM_ADDR，使用8?bit休眠成員地址(ParkedMemberAddress，PM_ADDR)和8?bit接入請(qǐng)求地址(AccessRequestAddress，AR_ADDR)。PM_ADDR用于區(qū)別處于休眠模式的不同從設(shè)備，該地址用于主設(shè)備發(fā)起的解除休眠(UnPark)進(jìn)程，除此之外，還可以用48?bit的BD_ADDR解除休眠。全0的PM_ADDR預(yù)留給那些使用BD_ADDR解除休眠的設(shè)備使用。一旦從設(shè)備被激活并獲得一個(gè)AM_ADDR后，就放棄了PM_ADDR。進(jìn)入休眠模式的從設(shè)備使用AR_ADDR發(fā)起解除休眠進(jìn)程。AR_ADDR不一定是惟一的。發(fā)送到處于休眠模式的從設(shè)備的所有消息由廣播分組攜帶，因?yàn)檫@時(shí)休眠從設(shè)備已沒有AM_ADDR可以尋址。處于休眠模式的從設(shè)備用AR_ADDR來決定接入定時(shí)窗口中從→外主的半時(shí)隙，以便發(fā)送接入請(qǐng)求信息。處于休眠模式的從設(shè)備周期性地醒來監(jiān)聽信道，以便進(jìn)行時(shí)鐘同步和檢測(cè)廣播消息。為了支持處于休眠模式的設(shè)備的同步和信道接入，主設(shè)備有一種信標(biāo)(Beacon)信道。信標(biāo)結(jié)構(gòu)(BeaconStructure)信息被發(fā)送到處于休眠模式的從設(shè)備，當(dāng)信標(biāo)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，休眠從設(shè)備通過接收廣播消息進(jìn)行更新。除了低功耗特性，休眠模式還可使主設(shè)備連接多個(gè)從設(shè)備(多于7個(gè))。在任何時(shí)候只有7個(gè)激活從設(shè)備，但通過激活從設(shè)備與處于休眠模式從設(shè)備的切換，實(shí)際連接的從設(shè)備數(shù)目可以更多，使用PM_ADDR時(shí)可以有255個(gè)從設(shè)備，使用BD_ADDR時(shí)從設(shè)備數(shù)目會(huì)更多。5)輪詢機(jī)制(1)激活模式下進(jìn)行輪詢。主設(shè)備對(duì)微微網(wǎng)進(jìn)行全面控制。由于使用的是時(shí)分雙工TDD機(jī)制，從設(shè)備只能與主設(shè)備通信，而不能與其他的從設(shè)備通信。為了避免ACL鏈路沖突，只有在前一個(gè)主→從時(shí)隙中指定的從設(shè)備才允許在緊跟的從→主時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。如果AM_ADDR地址不匹配，或不能從先前的時(shí)隙中得到AM_ADDR，從設(shè)備就不能進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。與ACL鏈路不同，SCO鏈路上除非在前一個(gè)時(shí)隙中指定了其他的地址，否則允許從設(shè)備在預(yù)留的SCO時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。(2)休眠模式進(jìn)行輪詢。休眠模式下，假如前一個(gè)主→從時(shí)隙收到一個(gè)廣播分組，處于休眠模式的從設(shè)備允許在接入定時(shí)窗口發(fā)送接入請(qǐng)求。激活從設(shè)備不能在廣播分組之后的從→主時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送，以避免沖突。6)時(shí)隙預(yù)留機(jī)制鏈路管理器使用LMP消息通過協(xié)商機(jī)制建立SCO鍵路，協(xié)商的內(nèi)容包括SCO的TSCO和DSCO等重要定時(shí)參數(shù)。主設(shè)備為SCO分組的傳輸預(yù)留了SCO時(shí)隙，SCO鏈路等效于同步面向連接通信。7)廣播機(jī)制主設(shè)備可以以廣播的形式把消息送到微微網(wǎng)中的所有從設(shè)備。廣播分組的標(biāo)志是分組內(nèi)AM_ADDR字段取值為000。每個(gè)新的廣播消息(可能包括多個(gè)分組)都有一個(gè)Flush指示(L_CH=10)。廣播分組不需要從設(shè)備確認(rèn)，在易于出錯(cuò)的環(huán)境中，主設(shè)備使用多次重傳(重傳NBC次)來保證可靠性，如圖3-22所示。圖3-22廣播重傳機(jī)制3．待機(jī)狀態(tài)待機(jī)狀態(tài)是藍(lán)牙設(shè)備的缺省低功耗狀態(tài)，此狀態(tài)下本地時(shí)鐘以低精度運(yùn)行。藍(lán)牙設(shè)備可以從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到尋呼掃描狀態(tài)，對(duì)其他設(shè)備的尋呼進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為從設(shè)備；或者從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到查詢狀態(tài)，完成一個(gè)成功的尋呼，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為主設(shè)備。4．接入過程建立一個(gè)新的連接，必須使用查詢和尋呼過程。查詢過程使用IAC，用于發(fā)現(xiàn)在設(shè)備覆蓋區(qū)域內(nèi)的設(shè)備以及設(shè)備的地址和時(shí)鐘。連接過程使用DAC，建立連接的設(shè)備將處理尋呼過程，成為主設(shè)備。1)查詢過程藍(lán)牙設(shè)備通過查詢來發(fā)現(xiàn)通信范圍內(nèi)的其他藍(lán)牙設(shè)備。查詢消息不包括查詢?cè)O(shè)備的任何信息，但可指定GIAC和DIAC兩種查詢方式。GIAC用于查詢所有的設(shè)備，DIAC用于對(duì)特定類型的設(shè)備查詢。查詢發(fā)起設(shè)備收集所有響應(yīng)設(shè)備的地址和時(shí)鐘信息。一個(gè)設(shè)備如果要發(fā)現(xiàn)其他的設(shè)備時(shí)，就進(jìn)入查詢狀態(tài)，該狀態(tài)下的設(shè)備連續(xù)地在不同頻點(diǎn)發(fā)送查詢消息。查詢跳頻序列由從GIAC的LAP導(dǎo)出，這樣，即使使用DIAC，也要使用從從設(shè)備GIAC的LAP得到的跳頻序列。一個(gè)設(shè)備為了使自己能被發(fā)現(xiàn)，就要周期性地進(jìn)入查詢掃描狀態(tài)，以便響應(yīng)查詢消息。設(shè)備不一定非要響應(yīng)查詢消息，查詢響應(yīng)是可選的。(1)查詢掃描。查詢掃描狀態(tài)下，接收設(shè)備掃描接入碼的時(shí)間長(zhǎng)度足以完成對(duì)16個(gè)頻率的掃描。掃描區(qū)間的長(zhǎng)度為TWindowInquiryScan。掃描在一個(gè)頻率上進(jìn)行，查詢過程使用32跳專用查詢跳頻序列，此序列由通用查詢地址決定，相位由本地的時(shí)鐘決定，每隔1.28?s變化一次。除了掃描GIAC，查詢響應(yīng)設(shè)備可以掃描一個(gè)或多個(gè)DIAC，然而掃描要按照通用查詢地址決定的查詢序列進(jìn)行。如果在查詢區(qū)間中收到查詢消息，設(shè)備就進(jìn)入查詢響應(yīng)狀態(tài)。設(shè)備可以從待機(jī)狀態(tài)或連接狀態(tài)進(jìn)入查詢狀態(tài)。在待機(jī)狀態(tài)，沒有連接建立，設(shè)備可以專門處理查詢掃描，但對(duì)于從連接狀態(tài)進(jìn)入的情況，需要有足夠的資源進(jìn)行掃描，為此設(shè)備可以把ACL連接轉(zhuǎn)換到保持模式或休眠模式，但最好不要中斷SCO鏈路。此時(shí)若預(yù)留SCO時(shí)隙的優(yōu)先級(jí)較高，查詢掃描就可能被中斷，可以通過增加掃描窗口的寬度來提高響應(yīng)查詢消息的可能性。若存在使用HV3分組的SCO鏈路并且TSCO=6時(shí)隙，總掃描窗口至少為36時(shí)隙(22.5?ms)；若存在兩個(gè)使用HV3分組的SCO鏈路并且TSCO=6時(shí)隙，推薦總掃描窗口至少為54時(shí)隙(33.75?ms)。掃描區(qū)間定義為兩個(gè)連續(xù)查詢掃描之間的時(shí)間，最大為2.56?s。(2)查詢。設(shè)備通過查詢來發(fā)現(xiàn)其他設(shè)備，與尋呼相似，查詢使用相同的收發(fā)定時(shí)規(guī)則。TX使用查詢跳頻序列，RX使用查詢響應(yīng)跳頻序列，這兩個(gè)跳頻序列都由發(fā)起設(shè)備的IAC和本地時(shí)鐘決定。查詢期間的設(shè)備要掃描查詢響應(yīng)信息，如果收到就讀取整個(gè)響應(yīng)分組，隨后設(shè)備繼續(xù)掃描其他查詢響應(yīng)信息。查詢狀態(tài)下的設(shè)備不對(duì)查詢響應(yīng)信息進(jìn)行確認(rèn)。查詢狀態(tài)在被鏈路管理器終止或查詢超時(shí)InquiryTO之前將持續(xù)進(jìn)行。(3)查詢響應(yīng)。只有從設(shè)備響應(yīng)查詢操作。主設(shè)備在發(fā)送查詢消息期間監(jiān)聽從設(shè)備響應(yīng)，讀取響應(yīng)信息后繼續(xù)發(fā)送查詢消息。從設(shè)備對(duì)查詢的響應(yīng)不同于從設(shè)備對(duì)尋呼的響應(yīng)。處于查詢掃描狀態(tài)下的設(shè)備收到查詢消息時(shí)必須返回一個(gè)包含自身地址的響應(yīng)消息，該響應(yīng)分組使用常規(guī)的包含了設(shè)備參數(shù)的FHS分組。當(dāng)幾個(gè)設(shè)備處于較近位置時(shí)，可能存在多個(gè)設(shè)備同時(shí)響應(yīng)的沖突問題。由于每個(gè)設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，因此它們使用的查詢序列相位相同的可能性很小。為了避免多個(gè)設(shè)備在同一個(gè)查詢跳頻信道同時(shí)激活，從設(shè)備的查詢響應(yīng)使用了下面的規(guī)定：若從設(shè)備收到一個(gè)查詢消息，就產(chǎn)生一個(gè)0～1023之間的隨機(jī)數(shù)(RAND)，另外鎖定當(dāng)時(shí)的相位輸入值進(jìn)行跳頻選擇，從設(shè)備在此后的RAND時(shí)隙中返回到連接或待機(jī)狀態(tài)。返回這些狀態(tài)之前，設(shè)備可以經(jīng)過強(qiáng)制的尋呼掃描狀態(tài)。至少在RAND時(shí)隙之后，從設(shè)備返回到查詢響應(yīng)狀態(tài)。從設(shè)備收到第一個(gè)查詢消息后就從查詢掃描狀態(tài)進(jìn)入到查詢響應(yīng)狀態(tài)，并向主設(shè)備返回一個(gè)FHS響應(yīng)。InquiryTO超時(shí)之前，如果沒有掃描被觸發(fā)，從設(shè)備返回到待機(jī)或連接狀態(tài)。如果設(shè)備收到查詢消息并返回一個(gè)FHS分組，它就在查詢跳頻序列的相位偏移值上加1(相位的分辨率為1.28?s)，之后再次進(jìn)入查詢掃描狀態(tài)。如果從設(shè)備再次被觸發(fā)，就使用一個(gè)新的隨機(jī)數(shù)重復(fù)上面的過程。每返回一個(gè)FHS分組，時(shí)鐘的偏移都要累加。在1.28?s的探測(cè)窗口內(nèi)，從設(shè)備平均響應(yīng)4次，但每次都是在不同的頻率和時(shí)間。SCO時(shí)隙比響應(yīng)分組的優(yōu)先級(jí)高，因此，如果響應(yīng)分組與SCO時(shí)隙重疊，響應(yīng)分組就不發(fā)送，而是等待下一個(gè)查詢消息。主設(shè)備使用查詢接入碼(自身時(shí)鐘)發(fā)送一個(gè)查詢消息，從設(shè)備用FHS分組響應(yīng)，響應(yīng)分組包括從設(shè)備的設(shè)備地址、本地時(shí)鐘和其他從設(shè)備信息。FHS分組是在半隨機(jī)時(shí)隙返回的。查詢過程中不對(duì)FHS分組進(jìn)行確認(rèn)，但只要主設(shè)備利用查詢消息探測(cè)，從設(shè)備就在其他時(shí)間和頻率重傳該FHS分組。如果設(shè)備使用可選的掃描機(jī)制進(jìn)行掃描，使用FHS分組響應(yīng)以后，就使用強(qiáng)制尋呼掃描機(jī)制進(jìn)入尋呼掃描階段，持續(xù)時(shí)間是TMandatoryPageScan。每次查詢響應(yīng)發(fā)送時(shí)設(shè)備要啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，最大時(shí)間是TMandatoryPageScan，每次進(jìn)行新的查詢響應(yīng)時(shí)定時(shí)器重置。即使它們不支持可選尋呼機(jī)制，在查詢過程后使用強(qiáng)制尋呼掃描機(jī)制使得所有設(shè)備都能互聯(lián)。此外使用強(qiáng)制尋呼掃描機(jī)制時(shí)，可以在TMandatoryPageScan期間并行地執(zhí)行可選的尋呼掃描機(jī)制。TMandatoryPageScan周期包括在響應(yīng)的FHS分組的SP字段(P1，P2，P3)中，其值見表3-12。表3-12P0、P1和P2掃描周期模式的強(qiáng)制掃描周期SP模式TMandatoryPageScan/sP0≥20P1≥40P2≥60保留…2)尋呼掃描尋呼掃描狀態(tài)下的設(shè)備在掃描窗口TWindowPageScan內(nèi)監(jiān)聽自己的DAC。監(jiān)聽只在一個(gè)跳頻點(diǎn)進(jìn)行。TWindowPageScan足夠長(zhǎng)，可以覆蓋16個(gè)尋呼頻點(diǎn)。設(shè)備進(jìn)入尋呼掃描狀態(tài)時(shí)，根據(jù)尋呼跳頻序列選擇一個(gè)掃描頻率，在一個(gè)頻率上持續(xù)1.28?s，再選擇另一個(gè)不同的頻率。如果在尋呼掃描狀態(tài)中接收機(jī)相關(guān)器(Conrelator)輸出超過門限值，設(shè)備就進(jìn)行響應(yīng)。設(shè)備可以從待機(jī)狀態(tài)或連接狀態(tài)進(jìn)入尋呼掃描狀態(tài)。待機(jī)狀態(tài)下由于沒有建立連接，設(shè)備可以使用所有資源處理尋呼掃描。由連接狀態(tài)進(jìn)入尋呼掃描時(shí)，設(shè)備必須預(yù)留足夠的資源來優(yōu)先處理掃描?？梢园袮CL連接置于保持或者休眠模式，但SCO連接不能被尋呼掃描中斷，相反，此時(shí)尋呼掃描可能被優(yōu)先級(jí)高的SCO時(shí)隙中斷。SCO分組必須請(qǐng)求預(yù)留資源(最少是HV3分組級(jí)別的)，必須能夠增加掃描窗口以減少建立連接的時(shí)延。如果存在一個(gè)使用HV3分組的SCO鏈路而且TSCO=6時(shí)隙，那么總掃描窗口至少是36個(gè)時(shí)隙(22.5?ms)。如果存在兩個(gè)使用HV3分組的SCO鏈路而且TSCO=6時(shí)隙，推薦總掃描窗口至少是54個(gè)時(shí)隙(33.75?ms)。掃描區(qū)間TPageScan定義為兩個(gè)連續(xù)的尋呼掃描之間的間隔，有三種情況，見表3-13。表3-13尋呼模式與TPageScan和NPAGE之間的關(guān)系SR模式TPageScan尋呼次數(shù)NPAGER0連續(xù)≥1R1≤1.28?s≥128R2≤2.56?s≥256預(yù)留……雖然R0模式下掃描是連續(xù)的，但掃描可能會(huì)被預(yù)留的SCO時(shí)隙中斷，掃描區(qū)間信息放在FHS分組的SR段內(nèi)。3)尋呼主設(shè)備使用尋呼發(fā)起一個(gè)主→從連接，通過在不同的跳頻點(diǎn)上重復(fù)發(fā)送從設(shè)備DAC來捕獲從設(shè)備，從設(shè)備在尋呼掃描狀態(tài)被喚醒，接收尋呼。由于建立連接前主從設(shè)備時(shí)鐘不同步，主設(shè)備不知道從設(shè)備是否處于激活狀態(tài)，也不知道從設(shè)備使用什么跳頻頻率，因此它在不同頻率發(fā)送相同的DAC，并在發(fā)送的同時(shí)監(jiān)聽從設(shè)備響應(yīng)信息。主設(shè)備的尋呼過程包括使用從設(shè)備BD_ADDR來確定跳頻序列，并使用此跳頻序列與從設(shè)備通信。對(duì)于序列相位，主設(shè)備使用一個(gè)從設(shè)備CLKE的估計(jì)值以預(yù)測(cè)從設(shè)備什么時(shí)候被喚醒以及使用什么跳頻頻率。該估計(jì)值可以從與該設(shè)備最后一次通信的定時(shí)信息中得到，也可以根據(jù)查詢過程得到。盡管主從設(shè)備使用相同的跳頻序列，但使用不同的相位，就不會(huì)沖突，但對(duì)從設(shè)備時(shí)鐘的估計(jì)可能是完全錯(cuò)誤的。為補(bǔ)償時(shí)鐘漂移誤差，主設(shè)備可以在多個(gè)喚醒頻率上的短時(shí)間間隔上發(fā)送尋呼信息，也可以在當(dāng)前預(yù)測(cè)頻率的前后頻率上發(fā)送。每個(gè)TX時(shí)隙內(nèi)主設(shè)備在兩個(gè)不同的頻率上發(fā)送。由于尋呼信息承載于只有68?bit的ID分組，因此有充足的時(shí)間來切換頻率。在接下來的RX時(shí)隙，接收機(jī)監(jiān)視兩個(gè)RX跳頻頻率。RX跳頻頻率是根據(jù)尋呼響應(yīng)跳頻序列來選擇的。尋呼響應(yīng)跳頻序列嚴(yán)格地與尋呼跳頻序列相關(guān)，也就是說，對(duì)于每個(gè)尋呼跳頻頻率必有一個(gè)相應(yīng)的尋呼響應(yīng)跳頻。下一個(gè)TX時(shí)隙內(nèi)主設(shè)備在另外的兩個(gè)跳頻頻率上發(fā)送。跳頻速率增加到3200跳/s。4)尋呼響應(yīng)過程當(dāng)從設(shè)備成功地收到尋呼消息時(shí)，主從設(shè)備之間有一個(gè)粗略的跳頻同步過程，主從設(shè)備進(jìn)入一個(gè)響應(yīng)過程交換關(guān)鍵消息。對(duì)微微網(wǎng)中的連接，最重要的是主從設(shè)備時(shí)鐘同步并使用相同的CAC和跳頻序列。表3-14是主從設(shè)備之間的初始消息交換過程。表3-14主從設(shè)備之間的初始消息交換過程步驟消息方向跳頻序列接入碼和時(shí)鐘1從設(shè)備ID主→從尋呼從設(shè)備2從設(shè)備ID從→主尋呼響應(yīng)從設(shè)備3FHS主→從尋呼從設(shè)備4從設(shè)備ID從→主尋呼響應(yīng)從設(shè)備5主設(shè)備第1分組主→從信道主設(shè)備6從設(shè)備第1分組從→主信道主設(shè)備第一步：當(dāng)主設(shè)備處于尋呼狀態(tài)，從設(shè)備在尋呼掃描狀態(tài)時(shí)，若主設(shè)備發(fā)送的尋呼消息到達(dá)從設(shè)備，一旦從設(shè)備確定是自己的DAC，就進(jìn)入第二步——從設(shè)備響應(yīng)。有兩種響應(yīng)過程，分別如圖3-23、圖3-24所示。圖3-23從設(shè)備響應(yīng)第1個(gè)尋呼分組圖3-24從設(shè)備響應(yīng)第2個(gè)尋呼分組主設(shè)備得到從設(shè)備的響應(yīng)后，就進(jìn)入第三步——主設(shè)備響應(yīng)階段。開始的消息交換過程中，所有參數(shù)都是由從設(shè)備BD_ADDR產(chǎn)生的，而且只使用尋呼跳頻序列和尋呼響應(yīng)跳頻序列。另外主從設(shè)備進(jìn)入到響應(yīng)階段時(shí)，它們的時(shí)鐘就輸入到尋呼消息中，并且不再進(jìn)行尋呼響應(yīng)跳頻選擇。3.2.8藍(lán)牙基帶收發(fā)定時(shí)藍(lán)牙射頻收發(fā)器采用時(shí)分雙工(TimeDivisionDuplexing，TDD)機(jī)制，TDD定時(shí)的精確性取決于藍(lán)牙設(shè)備所處的模式(指理想的收發(fā)，忽略了定時(shí)抖動(dòng)和時(shí)鐘頻率的不穩(wěn)定性)。主設(shè)備發(fā)送分組的平均定時(shí)相對(duì)漂移(相對(duì)于理想的625?μs時(shí)隙)不能超過20?ppm(百萬分之二十)，瞬時(shí)定時(shí)不能偏離平均定時(shí)1?μs。1．主從設(shè)備定時(shí)同步微微網(wǎng)使用主設(shè)備系統(tǒng)本地時(shí)鐘(CLKN)進(jìn)行同步。微微網(wǎng)存在期間，主設(shè)備時(shí)鐘不進(jìn)行調(diào)整。主設(shè)備發(fā)送(TX)定時(shí)嚴(yán)格依賴于主設(shè)備時(shí)鐘，因此主設(shè)備在連續(xù)的發(fā)送之間必須保持一個(gè)精確的M×1250?μs間隔(M是自然數(shù))。主設(shè)備接收(RX)定時(shí)依賴于主設(shè)備TX定時(shí)，RX偏移為N×625?μs(N是正奇數(shù))。對(duì)于主設(shè)備RX定時(shí)，主設(shè)備使用寬度為?±10?μs的漂移窗口，允許從設(shè)備有一定的TX定時(shí)偏差。主設(shè)備將在接收某一特定分組之前調(diào)整RX定時(shí)，但不調(diào)整后續(xù)收發(fā)定時(shí)。從設(shè)備調(diào)整自身時(shí)鐘與主設(shè)備時(shí)鐘同步。從設(shè)備每收到一個(gè)分組，它與主設(shè)備的時(shí)鐘偏移量就進(jìn)行更新，通過比較收到分組的RX時(shí)刻與自身估計(jì)及RX時(shí)刻，從設(shè)備糾正時(shí)鐘偏移誤差。由于同步從設(shè)備的過程只需要信道接入碼(CAC)，因此從設(shè)備RX時(shí)鐘可以通過主→從時(shí)隙發(fā)送的任何分組進(jìn)行調(diào)整。從設(shè)備TX定時(shí)必須基于最近一次從設(shè)備RX定時(shí)，RX定時(shí)基于主→從時(shí)隙的最近一次成功的通信。對(duì)于ACL鏈路，這次通信一定發(fā)生在當(dāng)前從設(shè)備發(fā)送之前的主→從時(shí)隙上；對(duì)于SCO鏈路，該通信可能發(fā)生在幾個(gè)主→從時(shí)隙之前，因?yàn)閺脑O(shè)備允許即使在主→從時(shí)隙之前沒有收到分組也發(fā)送一個(gè)SCO分組。只要定時(shí)誤差在寬度為?±10?μs的漂移窗口內(nèi)，從設(shè)備就能夠接收一個(gè)分組并能調(diào)整分組。若激活從設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)無法接收到來自主設(shè)備的合法CAC，它將增加漂移窗口寬度或使用預(yù)測(cè)定時(shí)漂移來增加接收主設(shè)備分組的概率。2．連接狀態(tài)藍(lán)牙收發(fā)器在連接狀態(tài)交替地進(jìn)行收發(fā)操作，如圖3-25所示。圖中只給出了單時(shí)隙分組的情況，根據(jù)分組類型和有效載荷，分組能夠占用至多366?μs(即單時(shí)隙分組至多366?bit)，每個(gè)RX和TX在不同的跳頻頻率上進(jìn)行。圖3-25單時(shí)隙分組連接模式下主從設(shè)備收發(fā)定時(shí)在RX時(shí)隙的開始，接收相關(guān)器在不確定窗口中尋找正確的CAC，如果沒有觸發(fā)事件發(fā)生，接收器進(jìn)入休眠狀態(tài)，直到下一個(gè)RX事件發(fā)生；如果觸發(fā)事件發(fā)生，接收機(jī)保持接收狀態(tài)，并接收后面的分組。3．從保持模式退回到激活模式保持模式中的收發(fā)器既不發(fā)送也不接收數(shù)據(jù)，當(dāng)從保持模式返回到連接模式時(shí)，從設(shè)備在發(fā)送信息之前必須偵聽主設(shè)備，在這種情況下，查找窗口可以從20?μs增加到X?μs，如圖3-26所示。為了減少同步時(shí)間，當(dāng)從保持模式返回激活模式時(shí)，建議使用單時(shí)隙分組，特別是當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間保持后，查找窗口可以超過625?μs。圖3-26設(shè)備由保持模式返回的接收定時(shí)4．解除休眠、呼吸模式