BlueTooth 关于蓝牙你不可不知道的几个基础常识

Posted 2021-01-29 sownchz

今天晓东和大家一起来看看蓝牙相关的几个基础知识，这样大家在看具体的代码的时候能够做到“手里有枪，心中不慌”。

一、基本概念

微微网——Piconet

    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。

图一 piconet示意图

这个你不禁会要问：

Q2：piconet是否有可能交叉呢？

这是一个很好的问题，是的piconet是有可能交叉的，也就是说一个piconet中的master有可能在别的piconet中它只是一个slave，反之一个piconet中的slave他有可能在另外一个piconet中扮演master的角色。当然一个piconet中的slave也是有可能在另外一个piconet中仍然是slave，但是一个piconet中的master是不可能在另外一个piconet中扮演master的，这个道理应该还是很简单吧。这里我们提出一个新的概念，就是有同样设备的piconet组成的网络我们称之为scatternet。

图二 Scatternet示意图

如图二所示，每一个piconet都是只有一个master，而一个piconet中的master在另外一个piconet中可以是一个slave，如图二中设备1，他在以2为master的piconet中就是slave。同样的设备2在以1为master的piconet中也是slave。反过来看，一个piconet中的slave在另外一个piconet中可以为master，比如设备1和2。当然也是可以在另外一个piconet中仍然作为slave，如设备4在以3为master的piconet中就是仍然是slave。需要注意的是，一个piconet中的master在另外一个piconet中是不能够作为master的。否则要么出现一个piconet中有两个master或者这就不是两个piconet的问题。

传输速率

Q3：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。

时钟相关

Q4: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。

Q5：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。

蓝牙地址

Q6：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：

图三 BD_ADDR的结构

工作频段

Q7：蓝牙工作的频段是在哪个区间

这是个很好的问题，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通道的设置如下表一所示。

表一蓝牙工作频段

 

频段范围	RF通道
2.400~2.4835GHz	F=2.402+k MHz，k=0,….,78

 

    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。

 

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