蓝牙核心规格

Posted 2020-09-02

两种最常见的核心规格实施为蓝牙基本速率/增强数据率(BR/EDR)（已采纳为2.0/2.1版）和低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)（已采纳为4.0/4.1/4.2版）。每种实施都有不同的用例，且使用不同的芯片，以满足基本的硬件要求。双模式芯片皆可适用于此两种用例的应用。

区别：

• 蓝牙BR/EDR技术——建立相对短程、持续的无线连接，为播放音频流等用例的理想之选

• 低功耗蓝牙技术——允许快速进行相对远程的无线连接，为不需持续连接且所需电池寿命长的物联网(loT)应用的理想之选

• 双模式（包含采用上述两种技术）——双模式芯片可用于支持单一设备，例如需要连接至蓝牙BR/EDR设备（如音频耳机）及低功耗蓝牙设备（如可穿戴或零售Beacon设备）的智能手机或平板电脑。

 

核心规格系统架构

 

尽管每种实现都有具体的要求，但在蓝牙核心规格中详细说明，蓝牙核心系统架构有多种一致的元素。该系统包括射频收发器、基带和协议栈，可使设备间实现连接以及进行多种的数据交换。

 

蓝牙设备根据蓝牙核心规格交换协议信令。核心系统协议包括射频（RF）协议、链路控制（LC）协议、链路管理器（LM）协议和逻辑链路控制和适配协议（L2CAP），蓝牙核心规格中均已对所有上述协议进行定义。

最低的三个系统层级——射频、链路控制和链路管理器协议有时会组成一个子系统，即蓝牙控制器。这是一个使用可选择标准界面——主机控制器界面（HCI）的常见操作，能够实现与其余蓝牙系统（即蓝牙主机）的双向通信。

取决于用例，主控制器可能是以下其中一种配置：

• 蓝牙BR/EDR控制器，包括射频、基带、链路管理器和可选择HCI

• 低功耗蓝牙控制器，包括低功耗PHY、链路层和可选择HCI

• 合并的蓝牙BR/EDR控制器和低功耗蓝牙控制器，拥有一个由合并控制器分享的蓝牙设备地址

 

蓝牙核心规格通过对等效层级间交换的协议信息作出定义，从而实现系统之间的互操作性，此外，通过对蓝牙控制器及蓝牙主机之间的通用界面进行定义，也实现独立的蓝牙子系统之间的互操作性。

 

 

 

 

物理（PHY）层

 

利用蓝牙通信信道控制2.4Ghz射频的传输/接收。蓝牙BR/EDR技术提供较多的信道，宽带较窄；而低功耗蓝牙技术使用较少的信道，但宽带较宽。

 

链路层

 

定义数据包结构/信道、发现/连接程序和发送/接收数据。

 

直接测试模式

 

允许测试工具指示物理层传输或接收特定序列的数据包、通过HCI或通过2-有线UART界面向其提交命令。

 

主机与控制器界面（HCI）

 

蓝牙控制器子系统（底部三层）与蓝牙主机之间的可选择标准界面。

 

逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）层

 

基于数据包，向HCI或直接向无主机系统的链路管理器传输数据包的协议。该协议支持更高级别的协议多路复用、数据包分段和重组，以及向较高层级传达服务质量信息。

 

属性协议（ATT）

 

定义连接建立后的客户端/服务器数据交换协议。利用通用属性配置文件（GATT）将属性组合重要的服务。ATT用于低功耗蓝牙技术实施，偶尔也用于蓝牙BR/EDR技术实施。

 

安全管理器

 

定义管理蓝牙设备间配对的完整性、认证和加密的协议和行为，并提供其他组件用于支持多种应用所需的安全等级功能的工具箱。

 

通用属性配置文件（GATT）

 

使用属性协议，GATT组成概括设备部件的行为和服务，并根据GATT的功能描述用例、角色和一般行为。其服务框架定义服务的程序、格式以及其特征，包括发现、阅读、写作、通知和指示特征，以及配置特征广播。GATT仅在低功耗蓝牙实施中使用。获取GATT的其它深入资料。

 

通用访问配置文件（GAP）

 

连同GATT在低功耗蓝牙实施中工作，定义了蓝牙设备发现和共享信息的程序和角色以及蓝牙设备连接的链路管理。