蓝牙的Baseband说明

Posted 2021-01-14 senior-engineer

 蓝牙的radio部分使用2.4GHz的ISM段，2400 - 2483.5 MHz，通道间隔1MHz，GFS调制，采用跳频技术，每秒至少1600次。连接完成后的跳频次数为1600次/s，在inquiry和page时为3200次/s。

1.时钟

有三种是CLK，如下图：

CLK是Master的时钟，代表某一个piconet的是时钟。slave根据下图来调整自己的时钟以达到和master一致：

Page过程中用到CLKE，时钟调整过程如下：

2.地址

蓝牙设备有一个唯一的48位地址(BD_ADDR)，结构如下图：

0x9E8B00-0x9E8B3F是LAP保留的一段，用来进行inquiry operations。

对于在piconet内的active状态的设备，都有一个Active Member Address(AM_ADDR），3bit，所以一个piconet内最多有8个active设备，AM_ADDR如果是all-zero，则代表是 broadcast address。

对于在piconet内的parked状态的设备，都有Parked Member Address(PM_ADDR)，8-bit，所以最多有256个处于parked状态的设备。

 

3.Physical Channel

定义了四种phasical channnel：

basic piconet channel和adapted piconet channel 用于两个已经连接的设备之间的通信，inquiry scan channel用来发现远端设备，the page scan channel用来连接设备。

 

4.Physical Links

一个physical Link代表两个设备在baseband层的连接，通常一个Physical Link与一条Physical Channel关联。

 

5.Logical Transport

一共定义了5种形式的Logical Transport：

synchronous logical transports周期性的使用预留的Slots，如果SCO建立，ACL只能使用这些Slots之外的Slots。

每一个Logical Transport都有一个Address（LT_ADDR）。在一个piconet里，每一个active状态的设备都有一个3-bit的LT_ADDR，全部为0代表广播，Master没有LT_ADDR。【这与AM_ADDR相似，是一个意思？？】

 

(1)SCO和eSCO

Master最多支持3条SCO Link，可以是一个Master和一个Slave之间，也可以是一个Master和几个Slave之间。SCO常用于语音等同步数据，没有重传机制。sSCO相比于SCO在固定的Slot后增加了一个retransmission window，支持重传机制。

(2)ACL

Master和Slave只能存在一条link，并且在存在SCO link的情况下，ACL只能在预留给SCO的slots之外的Slots上传输数据。ACL支持重传。

 

6.Logical Links

定义了5中Logical links:

LC在Packet的header部分，其余的Logical links在packet的payload部分。

注意：

ACL-C可以用在SCO 或者 ACL logical transport中；SCO-S and eSCO-S用在synchronous logical transports中；ACL-U 通常用在ACL logical transport中。

ACL-C and ACL-U logical links 由packet中的payload部分的header中的logical link ID（LLID）指定。

（1）LC

携带底层的控制信息，除了ID Packet，所有的Packet中都包括LC信息。

（2）ALC-C

携带Link Manger层交换的控制信息，使用DM1或者DV packets。

（3）ALC-U

带入了L2CAP层用户的信息，可能由一个或者多个baseband包来进行传输。

（4）SCO-S和eSco-S

携带同步用户数据。

相比于除LC的几个Logical links，ALC-C拥有最高优先级。

 

7.packets

Basic Rate的packet的format如下：

General enhanced data rate packet 的format如下：

注意：baseband层的数据时Little-Endian的，LSB首先传输。

当Access Code为68bit时，称为shortened access code，用在paging, inquiry, and park时，shortened access code没有trailer。

 

8.Access Code

在physical Channel上传输都需要Access code，定义了三种Access Code：

IAC分为GIAC和DIAC，GIAC用于general inquiry operations，DIAC用于dedicated inquiry operations。

Baseband的每一个packet都是由Access Code开始的。Acess Code的格式如下：

Access Code有好几种类型：

Preamble部分如下：

SYNC根据24 bit address (LAP)计算得到。

Trailer部分如下：

header由六部分组成：

经过1/3FEC编码后变成54bit，LSB先传输。

（1）Type部分

主要的功能如下：

1.决定在哪一条logical transport上传输(SCO,eSCO或ACL）

2.是否使能Enhanced Data Rate

3.是哪种packet(SCO,eSCO或ACL）

Packet Type：

有5种Common Packet Types：ID Packet，NULL Packet，POLL Packet，FHS Packet和DM1 Packet。

这几种Type称为Link control packets：

（1）SCO Packets

HV1 Packet， HV2 Packet， HV3 Packet，DV Packet。

（2）eSCO packet

EV4、EV5  for Basic Rate

2-EV3,3-EV3,2-EV5,3-EV5 for Enhanced Data Rate

（3）ACL Packrt

DM1, DH1, DM3, DH3, DM5, DH5 and AUX1 for basic Rate

2-DH1, 3-DH1, 2-DH3, 3-DH3, 2-DH5 and 3-DH5 for Enhanced Data Rate

 

payLoad部分：

synchronous data+asynchronous data两个部分组成。ACL packets only have the asynchronous data

field and the SCO and eSCO packets only have the synchronous data field with the exception of the DV packets which have both.

ACL PayLoad结构：

LLID定义如下：