藍芽核心技術概述（一）:藍芽概述
關鍵詞：藍芽 核心技術 協議 版本 歷史
作者：xubin341719(歡迎轉載，請註明作者，請尊重版權,謝謝)
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下載連線：Bluetooth PROFILE SPECIFICATIONS （基本涵蓋所有藍芽協議）、buletooth core 2.1-4.0 SPECIFICATION（三藍芽版本的核心協議v2.1\v3.0\v4.0）、藍芽核心技術與應用 馬建倉 版（藍芽協議相關初學者必讀，開發者參考）
藍芽這個名稱來自於第十世紀的一位丹麥國王哈拉爾藍芽王，哈拉爾藍芽王Blatand 在英文裡的意思可以被解釋為 Bluetooth( 藍芽 )因為國王喜歡吃藍莓，牙齦每天都是藍色的所以叫藍芽。
在行業協會籌備階段，需要一個極具有表現力的名字來命名這項高新技術。行業組織人員，在經過一夜關於歐洲歷史和未來無線技術發展的討論後，有些人認為用Blatand國王的名字命名再合適不過了。Blatand國王將挪威，瑞典和丹麥統一起來；他的口齒伶俐,善於交際,就如同這項即將面世的技術，技術將被定義為允許不同工業領域之間的協調工作，保持著各個系統領域之間的良好交流，例如計算機，手機和汽車行業之間的工作。
二、發展歷史
1994年愛立信公司研發；
1997年愛立信聯絡其他裝置生產商；
1998年二月，諾基亞、蘋果、三星組成的一個特殊興趣小組SIG(Special Interest Group)；
1998年5月，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家著名廠商，聯合開發；
1999年下半年，微軟、摩托羅拉、三星、朗訊等主流裝置商廣泛推廣藍芽技術應用；
2006年10月13日，Bluetooth SIG（藍芽技術聯盟）發展到200多家聯盟成員公司以及約6000家應用成員企業。
三、版本資訊
藍芽共有六個版本V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0 版本資訊下載連線：
1、V1.1版本
傳輸率約在748~810kb/s，因是早期設計，容易受到同頻率之產品所幹擾下影響通訊質量。
2、V1.2版本
3、V2.0+EDR版本
是 1.2 的改良提升版，傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s，開始支援雙工模式——即一面作語音通訊，同時亦可以傳輸檔案/高質素圖片，2.0 版本當然也支援 Stereo 運作。
應用最為廣泛的是Bluetooth2.0+EDR標準，該標準在2004年已經推出，支援Bluetooth 2.0+EDR標準的產品也於2006年大量出現。雖然Bluetooth 2.0+EDR標準在技術上作了大量的改進，但從1.X標準延續下來的配置流程複雜和裝置功耗較大的問題依然存在。
4、V2.1版本
更佳的省電效果：藍芽2.1版加入了SniffSubrating的功能，透過設定在2個裝置之間互相確認訊號的傳送間隔來達到節省功耗的目的。
5、V3.0+HS版本
6、V4.0 版本
藍芽4.0包括三個子規範，即傳統藍芽技術、高速藍芽和新的藍芽低功耗技術。藍芽 4.0的改進之處主要體現在三個方面，電池續航時間、節能和裝置種類上。擁有低成本，跨廠商互操作性，3毫秒低延遲、100米以上超長距離、AES-128加密等諸多特色此外，藍芽4.0的有效傳輸距離也有所提升。3.0版本的藍芽的有效傳輸距離為10米(約 32英尺)，而藍芽4.0的有效傳輸距離最高可達到100米(約328英尺)。
四、藍芽的技術特點
簡單地說，藍芽是一種短程寬頻無線電技術，是實現語音和資料無線傳輸的全球開放性標準。它使用跳頻擴譜（FHSS）、分時多重進接（TDMA）、分碼多重進接（CDMA）等先進技術，在小範圍內建立多種通訊與資訊系統之間的資訊傳輸。
1、Bluetooth的主要技術特點：
（1）、工作頻段：2.4GHz的工科醫（ISM）頻段，無需申請許可證。大多數國家使用79個頻點，載頻為(2402+k)MHz（k=0，1, 2…78），載頻間隔1MHz。採用TDD時分雙工方式。
（2）、傳輸速率：1Mb/s（V2.0以上版本嗎）
（3）、除錯方式：BT=0.5的GFSK調製，調製指數為0.28-0.35。
（4）、採用跳頻技術：跳頻速率為1600跳/秒，在建鏈時（包括尋呼和查詢）提高為3200跳/秒。藍芽通過快跳頻和短分組技術減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性。
（5）、語音調製方式：連續可變斜率增量調製（CVSD，ContinuousVariable Slope Delta Modulation），抗衰落性強，即使誤位元速率達到4%，話音質量也可接受。
（6）、支援電路交換和分組交換業務：藍芽支援實時的同步定向聯接（SCO鏈路）和非實時的非同步不定向聯接（ACL鏈路），前者主要傳送語音等實時性強的資訊，後者以資料包為主。語音和資料可以單獨或同時傳輸。藍芽支援一個非同步資料通道，或三個併發的同步話音通道，或同時傳送非同步資料和同步話音的通道。每個話音通道支援64kbps的同步話音；非同步通道支援723.2/57.6kbps的非對稱雙工通訊或433.9kbps的對稱全雙工通訊。
（7）、支援點對點及點對多點通訊：藍芽裝置按特定方式可組成兩種網路：微微網(Piconet)和分散式網路(Scatternet)，其中微微網的建立由兩臺裝置的連線開始，最多可由八臺裝置組成。在一個微微網中，只有一臺為主裝置（Master），其它均為從裝置（Slave），不同的主從裝置對可以採用不同的連結方式，在一次通訊中，連結方式也可以任意改變。幾個相互獨立的微微網以特定方式連結在一起便構成了分散式網路。所有的藍芽裝置都是對等的，所以在藍芽中沒有基站的概念。
（8）、工作距離：藍芽裝置分為三個功率等級，分別是：100mW（20dBm）、2.5mW（4dBm）和1mW（0dBm），相應的有效工作範圍為：100米、10米和1米。
五、Bluetooth的系統構成
1、無線射頻單元(Radio)：負責資料和語音的傳送和接收，特點是短距離、低功耗。藍芽天線一般體積小、重量輕，屬於微帶天線。
2、基帶或鏈路控制單元(LinkController)：進行射頻訊號與數字或語音訊號的相互轉化，實現基帶協議和其它的底層連線規程。
3、鏈路管理單元(LinkManager)：負責管理藍芽裝置之間的通訊，實現鏈路的建立、驗證、鏈路配置等操作。
4、藍芽軟體協議實現：如上圖紫色部分，這個後面我們做詳細說明。
六、藍芽協議規範
傳輸協議、中介協議、應用協議；
1、傳輸協議
負責藍芽裝置間，互相確認對方的位置，以及建立和管理藍芽裝置間的物理鏈路；
底層傳輸協議：
藍芽射頻（Radio）部分、基帶鏈路管理控制器（Baseband&Link Controller）、鏈路管理協議（Link ManagerProtocol LMP）。負責語言、資料無線傳輸的物理實現以及藍芽裝置間的聯網組網。
高層傳輸協議：
邏輯鏈路控制與介面卡（LogicalLink Control and Adaptation Protocol）L2CAP 、主機控制介面（HostControl Interface，HCI）。為高層應用遮蔽了跳頻序列選擇等底層傳輸操作，為高層程式提供有效、有利於實現資料分組格式。
2、中介協議
為高層應用協議或者程式，在藍芽邏輯鏈路上工作提供必要的支援，為應用提供不同標準介面。
串列埠模擬協議：RFCOMM、服務發現協議：SDP、互操作協議IrDA、網路訪問協議：PPP、IP、TCP、UDP、電話控制協議：TCS、AT指令集。
3、應用協議
藍芽協議棧之上的應用軟體和所涉及到的協議，如：撥號上網、語言功能的應用程式。
藍芽的應用框架如下：
（1）、通用應用類框架：查詢、建立連線服務等；
（2）、藍芽電話應用類框架：電話控制、語言；
（3）、藍芽連網應用類框架：網路應用相關；
（4）、物件互動服務類框架：IrDA、OBEX；
（5）、藍芽音視訊控制類框架。
七、硬體介面
一般藍芽晶片通過UART、USB、SDIO、I2S、PcCard和主控晶片通訊。如下圖所示，通過UART和主控晶片通訊。
八、Bluetooth的應用
藍芽應用在手機上。
藍芽應用在掌上電腦上。
藍芽應用於其它數字裝置，如數字照相機、數字攝象機等。
籃牙技術構成的電子錢包和電子鎖。
籃牙系統嵌入微波爐、洗衣機、電冰箱、空調機等傳統家用電器。
