《物联网通信技术》课件-第四章 蓝牙

物联网通信技术4-1蓝牙协议概述第四章蓝牙蓝牙产品你了解蓝牙技术吗？蓝牙技术的发展和技术特点01蓝牙标准的发展02蓝牙技术特点一、蓝牙标准的发展第一代1999年

早期的探索1999年：蓝牙1.02003年：蓝牙1.2第二代2004年

实用阶段2004年：蓝牙2.02003年：蓝牙2.1第三代2009年

高速蓝牙2009年：蓝牙3.0第四代2010年

低功耗蓝牙2010年：蓝牙4.02013年：蓝牙4.12004年：蓝牙4.2第五代2016年

物联网阶段2016年：蓝牙5.02019年：蓝牙5.12019年：蓝牙5.22021年：蓝牙5.3一、蓝牙标准的发展单模

传统

多模

一、蓝牙标准的发展版本特点5.0传输速率是低功耗蓝牙4.2的2倍传输距离是低功耗蓝牙4.2的4倍广播数据包容量是低功耗蓝牙4.2的8倍5.1寻向功能，实现对蓝牙信号的侦测GATT缓存，加快连接过程降低功耗随机广播频道索引技术和周期广播同步传输技术5.2增强型属性协议LE功率控制LE同步频道5.3周期广播增强功能频道分类增强功能；二、蓝牙技术特点全球范围适用；蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段.1近距离通信；蓝牙技术通信距离为10m,可根据需要扩展至100m,以满足不同设备的需要。2功耗低体积小；蓝牙设备在通信连状态下，有四种工作模式：激活模式、呼吸保持模式、休眠模式、正常模式3同时传输语音数据；采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。6可建立临时对等连接；设几个蓝牙设备连接成一个微网时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。5抗干扰和安全性；跳频方式扩展频谱，抵抗来自这些设备的干扰。提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。4三、小结本节主要介绍了蓝牙技术的发展，从早期的探索，到第五阶段的广泛使用，中间有多次技术的更新和版本的发布，特别是从第四代蓝牙开始由于智能手表手环的应用需求催生了低功耗蓝牙，第五代技术也是在低功耗基础上进行探索，开启物联网时代，向传输速度更快、传输距离更远的方向发展。阶段总结思考题1蓝牙4.0版本包含哪几个规范，其bluetoothSmart兼容传统蓝牙模式吗？2蓝牙技术的特点有哪些？物联网通信技术4-2蓝牙协议应用第四章蓝牙蓝牙技术的发展蓝牙协议应用01蓝牙协议02蓝牙技术应用蓝牙协议体系由3层组成应用层中间层底层一、蓝牙协议射频RF、基带层BB和链路管理层LM逻辑链路控制和适配协议L2CAP、服务发现协议SDP、串口仿真协议RFCOMM和电话通信协议TCS应用层位于最高端，对应各种应用模型的剖面，目前定义了13种剖面。一、蓝牙协议蓝牙核心协议1

蓝牙电缆替代协议蓝牙电话控制协议蓝牙选用协议234一、蓝牙协议蓝牙核心协议1

有基带BB、链接管理LMP、链接控制和适配L2CAP、服务发现SDP协议

蓝牙电缆替代协议

有串口仿真RFCOMM协议；蓝牙电话控制协议

有电话通信TCS协议、AT命令集蓝牙选用协议有PPP、UDD/TCP/IP、WAP、OBEX、WAE、VCard、VCal、IrMC

等。234蓝牙技术联盟规范了蓝牙的各种应用模式，每一种应用模式对应一个“profile”，规定了响应模式功能和使用协议。二、蓝牙技术应用二、蓝牙技术应用使两个终端之间的数据交换成为可能，能传送的文件应当有.xls，.PPL，.jpg.以及.doc文件和文件夹，此外还应包括远端文件夹浏览功能。文件传输的目的文件传输二、蓝牙技术应用利用能上网的蓝牙设备一般选用手机作为调制解调器连接到互联网。拨号上网二、蓝牙技术应用局域网访问这种应用模式下，多个数据终端使用同一个局域网接入点，以无线接入方式访问局域网，一旦连接成功，数据终端能够访问局域网所提供的一切服务，就好像是通过拨号网络直接连接到该局域网一样。连个设备之间可以直接通信，类似于用一根电缆把两个PC机连接起来。蓝牙耳机蓝牙耳机也是现在无线耳机主流的产品形态。蓝牙音频传输协议（A2DP）是重要的标准。编解码技术的进步提高了音质。二、蓝牙技术应用穿戴设备推动了以智能手环、智能手表等为代表的可穿戴设备的快速发展；为可穿戴设备提供了稳定的和低功耗的数据传输服务，给用户带来更佳的体验。低功耗蓝牙二、蓝牙技术应用穿戴设备蓝牙体温计心率监测器血压器听诊器二、蓝牙技术应用医疗行业三、小结本节主要介绍了蓝牙协议和蓝牙技术的应用，蓝牙技术从1994年开始到现在发布了多个版本也定义了多种协议，本视频主要介绍了基本协议，同时也从应用层的不同剖篇进行了应用介绍主要包括文件传输、拨号上网、局域网访问、蓝牙音频传输，同时从行业应用中介绍了智能穿戴和智能医疗。阶段总结思考题1蓝牙核心协议包括什么？2请列举蓝牙技术有哪些应用？二、蓝牙技术特点全球范围适用；蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段.1近距离通信；蓝牙技术通信距离为10m,可根据需要扩展至100m,以满足不同设备的需要。2功耗低体积小；蓝牙设备在通信连状态下，有四种工作模式：激活模式、呼吸保持模式、休眠模式、正常模式3同时传输语音数据；采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。6可建立临时对等连接；设几个蓝牙设备连接成一个微网时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。5抗干扰和安全性；跳频方式扩展频谱，抵抗来自这些设备的干扰。提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。4物联网通信技术4-3蓝牙协议组网第四章蓝牙蓝牙设备如何创建网络?如何组网?目录一对一组网微微网蓝牙MESH一、一对一组网拓扑结构MS蓝牙连接流程主设备从设备待机模式待机模式扫描模式广播模式扫描请求扫描回应连接请求连接参数请求参数更新请求参数更新回应建立连接连接事件二、微微网拓扑结构MSSSSSSS二、微微网拓扑结构三、蓝牙MESH拓扑结构三、蓝牙MESH拓扑结构为了兼容旧的不支持蓝牙mesh广播包传播的设备，具备代理功能的设备可以与旧设备建立低功耗蓝牙GATT连接，在mesh广播数据包和meshGATT连接数据包之间转换，支持代理功能的节点被称为代理节点(ProxyNode)。代理功能三、蓝牙MESH拓扑结构收到一条消息后将其转发出去，这样可以扩大mesh网络的覆盖范围，支持转发的节点被称为转发节点（RelayNode）。转发功能：三、蓝牙MESH拓扑结构能够有效降低设备工作时间占空比的功能，让mesh设备做到可以使用电池供电，需要与朋友功能配合使用。低功耗功能：三、蓝牙MESH拓扑结构帮助其他支持低功耗功能的节点缓存信息，让支持低功耗功能的节点能在低功耗状态下工作，支持朋友功能的节点被称为朋友节点(Friendnode)。朋友功能：三、蓝牙MESH-数据传输三、蓝牙MESH拓扑结构三、小结蓝牙网络主要介绍了一对一及连接流程、一对多微微网和多对多的mesh网络，每种组网方式都有各自网络特点和应用场景，在实际工程中根据网络需求进行网络选择。阶段总结思考题1一对一的配对流程是什么样的？2蓝牙mesh网络中有几种功能的节点？物联网通信技术4-4蓝牙协议模组认知第四章蓝牙如何使用蓝牙技术完成数据的传输?01蓝牙模组的组成02蓝牙模组的分类03蓝牙模组的选型04蓝牙模组的使用一、蓝牙模组的组成蓝牙模块一般具有二次开发的特性一、蓝牙模组的组成蓝牙模组的分类蓝牙模组的分类经典蓝牙模块低功耗蓝牙模块一、蓝牙模组的组成适用于数据量较大的传输，如语音、音乐等一般多使用BLE低功耗蓝牙模块拥有极低的运行和待机功耗按应用和支持协议划分按应用划分蓝牙数据模块智能家居类消费电子类按协议划分一般多使用BT经典蓝牙模块音频需要大码流的数据传输单模蓝牙双模蓝牙支持蓝牙某一种协议支持BT和BLE两种协议蓝牙音频模块低功耗蓝牙BLE经典蓝牙BT泛指蓝牙协议4.0以下的模块支持蓝牙协议4.0或更高的模块成本和功耗低，适用于实时性要求比较高的产品中传统蓝牙模块高速蓝牙模块传输速率约24mbps划分蓝牙分类蓝牙分类一、蓝牙模组的组成工业级的是-40～85℃商业级工作温度范围是0～70℃军工级的是-55～150℃汽车工业级的是-40℃～+125℃按物理特性划分如何选择出合适的蓝牙模组？三、蓝牙模组的选型蓝牙芯片性能选择根据传输特性选择根据封装形式选择四、蓝牙模组的使用1.模块与模块之间透传选好了蓝牙模组，如何使用？四、蓝牙模组的使用模块与模块之间透传三、小结主要介绍了蓝牙模组的组成、分类选型和使用。开发中我们常用集成好的模组进行，不涉及协议栈等底层驱动，开发简单速度快，是快速使用蓝牙通信的好方法。阶段总结思考题1蓝牙模组按照协议划分有哪几种？2蓝牙外围接口很多，用户常用哪种方式？物联网通信技术4-5蓝牙模组应用开发实践（上）第四章蓝牙JDY-24M型号的模组01模组的硬件连接及驱动02模组的AT指令03模组配置实验一、模组的硬件连接及驱动序号材料名称材料数量1JDY-24M1个2USB转转串口1个3电脑1台4驱动程序1套5串口助手软件1套6连接线若干一、模组的硬件连接及驱动驱动程序安装一、模组的硬件连接及驱动①②③打开串口助手，单击“更多串口设置”，选定USB转TTL模块所在的COM口。1波特率设定为115200，其余项目保持默认。23勾选“加回车换行”。一、模组的硬件连接及驱动取消“DTR”选择框。4在发送窗口，输入“AT”单击“发送”按钮。如果设置都正确，则在接收窗口会接收“OK”。5测试步骤二、模组的AT指令基本指令及查询AT指令响应参数备注AT+OK无测试指令AT+DEFAULT+OK

恢复出厂配置AT+RESET+OK无复位指令AT+VERSION+VERSION=JDY-24M-V1.3无查询软件版本号AT+LADDR+LADDR=<Param>Param:MAC地址十六进制字符串查询MAC地址AT+NAME<Param>+OKParam：BLE广播默认广播名：JDY-24M最长18字节设置模块名字AT+NAME+NAME=<Param>查询模块名字AT+PIN<Param>+OK密码4位设置访问密码AT+PIN+PIN=<Param>默认是1234查询访问密码AT+TYPE<Param>+OKParam(0-2)0：连接无密码1：有密码连接，不绑定2：有密码连接，并绑定3：默认：0设置、查询密码连接形式AT+BAUD<Param>+OKParam:(2到8)默认为4:9600设置模块通信波特率AT+BAUD+BAUD=<Param>AT+BAUD查询通信的波特率AT+STAT+STAT=<Param>Param(0-3)0：未连接1：已连接2：已组网3：已连接与组网查询模块的连接状态二、模组的AT指令基本指令及查询版本号MAC地址模组名称密码访问方式波特率连接状态蓝牙模块的数据传输透传指令传输蓝牙模块的工作模式主机模式从机模式二、模组的AT指令工作模式指令AT指令响应参数备注AT+ROLE+ROLE=<Param>无查询模块工作模式AT+ROLE<Param>OKParam：（0-8）0：从机（App、微信、小程序）透传1：主机透传模式6：多连从机模式（支持4个主机连接）7：多连主从机（主机支持同时连接4个从机，从机支持4个主机连接）接近时，默认值：5：Mesh组网模式设定工作模式AT+NAME<Param>+OK

设置模块名字AT+BAUD<Param>+OKParam:(2到8)默认为4:9600设置模块通信波特率AT+PIN<Param>+OK密码4位设置访问密码AT+TYPE<Param>+OK

设置密码访问模式AT+RESET+OK无每次设定完复位三、模组配置实验设定1个模组为主机模式，设定名字为“JDY-24M_MASTER”。波特率为“115200”，访问密码为“123456”，密码访问方式为“1：依靠密码访问，无需绑定”。请按照要求完成模组设置。实验要求三、模组配置实验（1）设置模块波特率三、模组配置实验（2）工作模式查询与设置（3）模组名称设置三、模组配置实验（4）模组访问密码和访问方式设定三、模组配置实验（5）复位三、模组配置实验三、小结以上介绍的是蓝牙模组认知，主要介绍了蓝牙模组的组成、分类选型和使用。开发中我们常用集成好的模组进行，不涉及协议栈等底层驱动，开发简单速度快。是快速使用蓝牙通信的好方法。阶段总结思考题1练习使用串口助手配置蓝牙模组2按照实验要求配置蓝牙模组物联网通信技术4-6蓝牙模组应用开发实践（下）第四章蓝牙如何进行数据传输的配置？蓝牙模组的数据传输配置01透传AT指令集02透传实验03多连从机透传一、透传AT指令AT指令响应参数备注AT+INQOK+DEV:1=1893D711AB87,-82,JDY-08Param：(0-4)搜索时间，默认：0秒主机搜索从机会返回搜索到从机的编号、MAC地址、设备名等AT+CONN<Param>OK搜索到从机编号搜索列表连接AT+CONN+CONN=<Param>

查询连接的从机