蓝牙技术原理简介与应用

蓝牙技术简介蓝牙连接是开放式的，芯片体积十分小，能够方便的嵌入设备中，应用于各种需要在网络上传输数据和语音的设备。蓝牙技术的目标和宗旨是：保持联系，不靠电缆，拒绝插头。取代目前多种电缆连接方式，实现方便快捷、小成本、低能耗的语音和数据通信。NFC芯片是具有相互通信功能，并具有计算能力，蓝牙技术的核心便是通过嵌入一块大小约9mm×9mm的芯片，实现语音和数据在短距离上的稳定无缝无线连接。蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的低功耗、低成本无线电技术。能在包括移动电话、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。第一页，共22页。蓝牙技术简介蓝牙技术的发展第二页，共22页。蓝牙技术简介什么是蓝牙技术蓝牙技术采用高速跳频扩展技术FHSS（FrequencyHoppingSpreadSpectrum）,跳频速率为每秒1600次，每次传送一个数据包，包的大小126bit-2871bit，其封包内容可以是包含数据或语音等不同的信息。设备采用的是GFSK调制技术，最高传输速率为1Mbps，实际数据有效速率为721Kbps。数据封包借助自动重送（ARQ）机制加以保护；蓝牙技术采用三种自动重送模式里的选择性重送模式。语音封包采用CVSD（ContinuousVariableSlopeDeltaModulation连续可变斜率增量调制）编码方式，CVSD方式抗干扰能力很强，即使在误码率达到4%时仍然有可以接受的话音质量。第三页，共22页。蓝牙技术简介蓝牙标准的发展V1.1(1998年)V1.2V2.1(2004年)V2.2V3.0(2009年)V4.0(2010年)第四页，共22页。蓝牙技术简介V1.1为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率的产品干扰下影响通讯质量蓝牙标准的发展V2.1改善了装置配对流程，具备在两个支持蓝牙的手机设备之间互相进行配对与通讯传输的NFC机制，具备更佳的省电效果V3.0全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。传输速率更高，功耗更低。V4.0改进之处主要体现在三个方面：电池续航时间、节能和设备种类。有效传输距离最大达到100m第五页，共22页。蓝牙技术的特点抗干扰性强安全性好移植性好开放性强兼容性强无线性强传输距离小功耗低可建立临时对等连接全球范围适用成本低体积小第六页，共22页。蓝牙网络的基本结构微微网微微网中，所有设备的级别是相同的，具有相同的权限（如手机可通过蓝牙音箱播放音乐，同时与其他手机交换数据）。微微网A中的主设备可以成为微微网B的从设备。每个微微网都有独立的跳频序列，微微网间不会发生跳频同步，无同频干扰。第七页，共22页。蓝牙网络的基本结构散射网散射网是由多个独立的非同步的微微网组成的，比单一微微网覆盖更多设备，更大范围。一个散射网最多可连10个微微网。不同微微网之间有互联的桥接设备，桥接设备可以由主设备或从设备充当。一个设备不能同时担任两个微微网的主设备。第八页，共22页。蓝牙关键技术蓝牙天线单元系统组成体积小重量轻微带天线独立系统不与其他系统捆绑符合已有规范链路控制器(LM)连接控制器基带处理器无线电收发器蓝牙系统组成链路管理协议(LMP)链路的建拆安全、控制链路模式的协商第九页，共22页。蓝牙关键技术底层模块链路控制层(LM)基带层(BB)无线电链接层(PR)链路管理协议(LMP)链路的建拆链路安全控制链路模式协商链路权属鉴别物理链路同步面向连接链路异步无连接链路基带协议(BBP)前向纠错冗余度差错校验电路交换分组交换标注工作频段确定传输通道一个异步通道异步数据同步语音

三个同步语音第十页，共22页。蓝牙关键技术中间层逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)为高层提供数据服务完成数据的分散和整合信息服务质量控制其他协议实现的基础协议栈的核心做成部分只支持异步传输（ACL），不支持同步传输（SCO）与LMP并行工作协议的复用第十一页，共22页。蓝牙关键技术中间层服务发现协议(SDP)为高层提供发现可用服务的机制动态查询设备信息查询服务类型及其特征也称业务搜寻协议所有使用模式的基础工作在L2CAP层之上查询方式按业务类别按业务属性业务浏览建立所需服务的通信信道第十二页，共22页。蓝牙关键技术中间层线缆替换协议(RFCOMM)在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号实现设备间的串行通信也称电缆替代协议工作在L2CAP层和应用层之间第十三页，共22页。电话控制协议(TCS)工作在L2CAP层之上

定义呼叫控制命令处理设备组的移动管理蓝牙关键技术中间层电话控制规范二进制(TCSBIN)电话控制命令(AT-Commands)定义了在设备间建立语音和数据呼叫所需的控制命令在多使用模式下，控制移动电话和调制解调器的命令第十四页，共22页。选用协议层蓝牙关键技术应用层点对点协议(PPP)链路控制协议网络控制协议传输控制协议(TCP)因特网协议(IP)用户数据包协议(UDP)规定了串行点到点传输因特网数据的方式定义了因特网与其他网络设备之间的通信对象交换协议(OBEX)简单自发地在设备间交换对象无线应用协议(WAP)将数字蜂窝电话及其他小型设备与互联网实现通信无线应用环境(WAE)为WAP载体提供应用软件第十五页，共22页。蓝牙关键技术蓝牙通信协议体系完整的蓝牙协议栈按功能可分为四层：核心协议层(BB、LMP、L2CAP、SDP)线缆替换协议层(RFCOMM)电话控制协议层(TCS-BIN)选用协议层(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、WAP、WAE)第十六页，共22页。蓝牙技术应用第十七页，共22页。蓝牙技术应用数据传输应用数据传输速率可满足电脑大部分外设需求替代繁琐的线缆低功耗、小体积、连接稳定。电脑可通过蓝牙模块连接外设第十八页，共22页。蓝牙技术应用语音传输应用蓝牙4.0以上的芯片数据速率高，体积小，可以放置在多种音频设备中。通信更加稳定，音质得到优化第十九页，共22页。蓝牙技术应用医疗保健领域应用蓝牙芯片可安装在绝大多数医疗检测设备中，如检测血糖、血氧、心跳、血压、体温、呼吸等。检测数据通过蓝牙技术实时传输，快捷安全。蓝牙技术可应用在绝大多数穿戴设备中，如智能手环，智能体重秤等。第二十页，共22页。蓝牙技术应用智能家居领域应用蓝牙技术可满足控制传统家电，如电视、空调