蓝牙技术硬件实现模式分析参考模板

1、蓝牙技术硬件实现模式分析日期：2011-12-13 浏览次数：45蓝牙技术是一项新兴的技术。它的主要目的是在全世界建立一个短距离的无线通信标准。它使用2.4GHz2.5GHz的ISM（Industrion Scientifc Medical）频段来传送话音和数据。运用成熟、实用、先进的无线技术来代替电缆，它提供了低成本、低功耗的无线接口，使所有固定和移动设备通过微微网PAN（Personal Area Network）连接起来，诸如：计算机系统、家庭影院系统、无绳电话系统、通信设备等，相互通信，实现资源共享。蓝牙技术支持多种电子设备之间的短距离无线通信，这种通信不需要任何线缆，亦不需要用户直接

2、手工干涉；每当一个嵌入了蓝牙技术的设备发觉另一同样嵌入蓝牙技术的设备，它们就能自动同步，相互通信，实现资源共享。 1 蓝牙的结构体系蓝牙协议栈的体系结构如图1所示。它是由底层硬件模块，中间层和高端应用层三大部分组成。1 / 61.1 蓝牙的底层模块底层模块是蓝牙技术的核心模块，所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层模块。它主要由链路管理层LMP（Link Manager Protocol）、基带层BB（Base Band）和射频RF（Rodio Fraquency）组成。其功能是：无线连接层（RF）通过2.4GHz无需申请的ISM频段，实现数据流的过滤和传输；它主要定义了工作在此频段的蓝牙接收机

3、应满足的需求；其带层（BB）提供了两种不同的物理链路（同步面向连接路SCO Synchronous Connection Oriented和异步无连接链路ACL Asynchronous Connection Less），负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输，且对所有类型的数据包提供了不同层次的前向纠错码FEC（Frequency Error Correction）或循环沉余度差错校验CTC（Cyclic Redundancy Check）；LMP层负责两个或多个设备链路的建立和拆除及链路的安全和控制，如鉴权和加密、控制和协商基带包的大小等，它为上层软件模块提供了不同的访问入口；蓝牙主机控制器接口

4、HCI（Host Cntroller Interface）由基带控制器、连接管理器、控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口，提供了一个调用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令，上、下两个模块接口之间的消息和数据的传递必须通过HCI的解释才能进行。HCI层以上的协议软件实体运行在主机上，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过传输层进行交互。1.2 中间协议层中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）、服务发现协议SDP（Service Discovery Proto

5、col）、串口仿真协议或称线缆替换协议（RFCOM）和二进制电话控制协议TCS（Telephony Control protocol Spectocol）组成。L2CAP是蓝牙协议栈的核心组成部分，也是其它协议实现的基础。它位于基带之上，向上层提供面向连接和无连接的数据服务。它主要完成数据的拆装、服务质量控制、协议的复用、分组的分割和重组（Segmentation And Reassembly）及组提取等功能。L2CAP允许高达64KB的数据分组。SDP是一个基于客户/服务器结构的协议。它工作在L2CAP层之上，为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务及其属性，而服务属性包括服务的类型及该服

6、务所需的机制或协议信息。RFCOMM是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议，符合ETSI标准的TS 07.10串口仿真协议。它在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号，为原先使用串行连接的上层业务提供传送能力。TCS是一个基于ITU-T Q.931建议的采用面向比特的协议，它定义了用于蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的控制信令（Call Control Signalling），并负责处理蓝廾设备组的移动管理过程。1.3 高端应用层高端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分。一个完整的蓝牙协议栈按其功能又可划分为四层：核心协议层（BB、LMP、LCAP、SDP）、线缆替换协议层（RFCOMM）、电话控制

7、协议层（TCS-BIN）、选用协议层（PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）。而高端应用层是由选用协议层组成。选用协议层中的PPP（Point-to-Point Protocol）是点到点协议，由封装、链路控制协议、网络控制协议组成，定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据，它要用于LAN接入、拨号网络及传真等应用规范；TCP/IP（传输控制协议/网络层协议）、UDP（User Datagram Protocol对象交换协议）是三种已有的协议，它定义了因特网与网络相关的通信及其他类型计算机设备和外围设备之间的通信。蓝牙采用或共享这些已有的协议去实现与连接因特网

8、的设备通信，这样，既可提高效率，又可在一定程度上保证蓝牙技术和其它通信技术的互操作性；OBEX（Object Exchange Protocol）是对象交换协议，它支持设备间的数据交换，采用客户/服务器模式提供与HTTP（超文本传输协议）相同的基本功能。该协议作为一个开放性标准还定义了可用于交换的电子商务卡、个人日程表、消息和便条等格式；WAP（Wireless Application Protocol）是无线应用协议，它的目的是要在数字蜂窝电话和其它小型无线设备上实现因特网业务。它支持移动电话浏览网页、收取电子邮件和其它基于因特网的协议。WAE(Wireless Application En

9、vironment)是无线应用环境，它提供用于WAP电话和个人数字助理PDA所需的各种应用软件。Android 蓝牙开发 2010-11-9 13:07:00 | By: showday 0推荐转载 的一片文章一、Android Bluetooth现状（1）Android2.2版 支持的蓝牙核心版本是Bluetooth 2.0 + EDR。（2）Android 的蓝牙 使用了BlueZ协议栈，但只实现了Handset/Handfree和A2DP/AVRCP等Profile。（一些常用的Profile（如HID/DUN/SPP/OPP/FTP/PAN等）在现在的Android2.2版中并没有实现

10、。需要自己在Android中实现Profile）。（3）目前版本（Android2.2） 只支持 绑定设备（bonded devices）之间通信，而不支持ad-hoc网络通信。（4）目前版本（Android2.2） emulator（仿真器、模拟器）不支持蓝牙的调试，只能通过LOG和BlueZ带的工具来调试。（5）Android2.0 API level5 之后的版本才支持Bluetooth。（6）Android 的Bluetooth通信API是BlueZ 的RFCOMM的封装。RfcommSocket 在 API level7 之后的版本才提供Bluetooth 的通信RfcommSock

11、et 使用JAVA 的IputStream 和OutputStream对象二、Android Bluetooth 架构1、面向库的架构视图2、面向进程的架构视图LinuxKernel层：bluez协议栈、uart驱动, h4协议, hci,l2cap, sco, rfcommLibrary层:libbluedroid.so 等work层：实现了Headset /Handsfree 和 A2DP/AVRCP profile，但其实现方式不同Handset/Handfree是直接 在bluez的RFCOMM Socket上开发的，没有利用bluez的audio plugin，而A2DP/AVRCP

12、是在bluez的audio plugin基础上开发的，大大降低了实现的难度。三、 BlueZ介绍（详见/）：BlueZ 是Linux OS开放的bluetooth 协议栈主要包括IBM公司的BlueDrekar, Nokia公司的Affix, Axis公司的OpenBT和官方的协议栈BlueZ.Bluetooth协议栈BlueZ分为两部分：内核代码和用户态程序及工具集。内核代码：由BlueZ核心协议和驱动程序组 成；Bluetooth协议实现在内核源代码 /net/bluetooth中。包括hci,l2cap,hid，rfcomm,sco,SDP,BNEP

13、等协议的实现。驱动程序放在 /driver/bluetooth中,包含Linux kernel对各种接口的Bluetooth device的驱动。例如：USB接口，串口等。用户态程序及工具集：包括应用程序接口和BlueZ工具集。BlueZ提供函数库以及应用程序接口，便于程序员开发bluetooth应用程序。BlueZ utils是主要工具集，实现对bluetooth设备的初始化和控制。四、几个术语：HFP(Hands-free Profile)耳机模式：让蓝牙设备可以控制电话，如接听、挂断、拒接、语音拨号等，拒接、语音拨号要视蓝牙耳机及电话是否支持。HSP（Handset Profile）耳机

14、模式用于支持蓝牙耳机与移动电话之间使用HID() 人机接口设备配置文件HID 配置文件定义了 Bluetooth HID（如键盘、指向设备、游戏设备及远程监视设备）使用的协议、程序及功能拨号网络配置文件 (DUN)DUN 提供了通过 Bluetooth 无线技术接入 Internet 和其它拨号服务的标准。最常见的情况是在手机上拨号，从膝上型计算机以无线方式接入 Internet。个人局域网配置文件 (PAN)PAN 描述了两个或更多个 Bluetooth 设备如何构成一个即时网络，以及如何使用同一机制通过网络接入点接入远程网络。配置文件角色包括网络接入点、组即时网络及个人局域网用户。SDP（ Service Discovery Protocol ）服务发现协议提供应用程序在蓝牙环境中发现哪个服务可用和决定那些可用服务的特征。GAP(Generic Access Profile)通