畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-藍(lán)牙耳機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

摘 要所謂藍(lán)牙技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線電技術(shù)，利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信。本文選擇藍(lán)牙技術(shù)為研究對(duì)象。首先對(duì)藍(lán)牙通信技術(shù)協(xié)議規(guī)范進(jìn)行了深入地研究，并著重論述了規(guī)范的各個(gè)協(xié)議層，包括基帶層、射頻、鏈路管理層、邏輯鏈路控制與適配層、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議以及串口仿真協(xié)議。其次，根據(jù)藍(lán)牙耳機(jī)的開發(fā)特點(diǎn)，介紹了本課題采用的藍(lán)牙單芯片軟件開發(fā)平臺(tái)Bluelab和硬件開發(fā)平臺(tái)。在此基礎(chǔ)之上，分析藍(lán)牙技術(shù)在移動(dòng)電話中的應(yīng)用，根據(jù)藍(lán)牙Headset的原理，實(shí)現(xiàn)了Headset和語音網(wǎng)關(guān)之間從協(xié)議棧底層到上層藍(lán)牙鏈路的建鏈過程（ACL、L2CAP、RFCOMM鏈路），并設(shè)計(jì)出Headset高層應(yīng)用的系統(tǒng)流程，最終實(shí)現(xiàn)軟件編程和調(diào)試。同時(shí)，基于英國(guó)CSR公司（Cambridge Silicon Radio）的藍(lán)牙芯片Bluecore2-External，完成了藍(lán)牙耳機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并給出具體解決的方案。綜上所述，本文闡述了藍(lán)牙技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用模型無線藍(lán)牙耳機(jī)，并在此基礎(chǔ)上，較全面地論述了藍(lán)牙通信技術(shù)的協(xié)議規(guī)范及其應(yīng)用開發(fā)的方法及步驟，掌握了藍(lán)牙無線接入技術(shù)，為將來進(jìn)一步深入研究藍(lán)牙技術(shù)、開發(fā)藍(lán)牙產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 藍(lán)牙；協(xié)議規(guī)范；硬件開發(fā)平臺(tái)；Bluecore2-External；藍(lán)牙耳機(jī)AbstractThe so-called Bluetooth technology, is actually a short-range radio technology, the use of Bluetooth technology, which can effectively simplify the palm-sized PCs, notebook computers and mobile phones and other mobile phones for communication between terminal equipment, but also to simplify the success of the above equipment and Internet communications between the Internet. The thesis stressed on Bluetooth technology for the research object. First of all, I deeply researched the protocol specification of Bluetooth technology, including RF, BB, LMP, L2CAP, and RFCOMM. Then, according to the characteristic of Bluetooth Headset, I presented embedded Bluetooth software development platform (Bluelab) and hardware development platform. Based on the application of Bluetooth technology in the mobile telephone, I analyzed the principle of Bluetooth Headset, including the establishment of link from bottom stack up to higher layers (ACL, L2CAP, RFCOMM ) and application movement, and worked out the process of system and application software realization. In addition, I designed hardware model of Bluetooth Wireless Headset and solution using CSRs Bluecore2-External module and a tool set of Bluelab.In conclusion, the thesis discusses Bluetooth Specification and Bluetooth development on the basis of Bluetooth Headset, makes us learn the core technology of Bluetooth, and sets up a firmly base for future complicated research and development in Bluetooth.Keywords Bluetooth；Protocol Specification；Hardware development platform ；Bluecore2-External；Bluetooth headset I目錄摘要IAbstractII第1章 緒 論11.1 藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)11.1.1 各種電話系統(tǒng)11.1.2 無線電纜21.1.3 無線公文包21.1.4 各類數(shù)字電子設(shè)備21.1.5 電子商務(wù)21.1.6 將來的應(yīng)用31.2 藍(lán)牙技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的比較分析31.3本文主要研究工作5第2章 藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范的介紹62.1藍(lán)牙的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)62.2 基帶層規(guī)范82.2.1 物理信道與物理鏈路82.2.2 分組組成92.2.3 分組類型102.2.4 藍(lán)牙的糾錯(cuò)技術(shù)122.3 鏈路管理器協(xié)議（LMP）132.3.1 通用規(guī)則142.3.2 設(shè)備功能142.3.3 鏈路控制器管理142.4 邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）172.5 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）182.5.1 客戶機(jī)與服務(wù)器的交互方式182.5.2 服務(wù)記錄信息交換192.5.3 服務(wù)屬性202.5.4 服務(wù)搜索202.5.5 通用獨(dú)特標(biāo)識(shí)符202.5.6 服務(wù)搜索樣本（SDP Pattern）212.5.7 服務(wù)瀏覽212.6 電纜替代協(xié)議RFCOMM22第3章 藍(lán)牙系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)243.1 Bluecore02-external芯片介紹243.2 開發(fā)平臺(tái)的硬件資源253.2.1 硬件開發(fā)平臺(tái)的介紹253.2.2 硬件開發(fā)平臺(tái)的整體架構(gòu)263.2.3 硬件開發(fā)平臺(tái)的接口283.2.4 語音芯片MC145483的功能與結(jié)構(gòu)293.3 Flash存儲(chǔ)器303.4 完整的電路設(shè)計(jì)30第4章 單芯片藍(lán)牙耳機(jī)Headset的軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)324.1 藍(lán)牙耳機(jī)的軟件流程設(shè)計(jì)334.1.1 藍(lán)牙耳機(jī)應(yīng)用層狀態(tài)機(jī)的流程設(shè)計(jì)334.1.2 Headset鏈接建立程序流程設(shè)計(jì)344.2 藍(lán)牙耳機(jī)軟件程序?qū)崿F(xiàn)374.2.1 通信鏈路建立過程的程序設(shè)計(jì)374.2.2 應(yīng)用層向連接管理器發(fā)送消息的代碼：384.2.3 鏈路建立過程發(fā)送/接收的消息及實(shí)現(xiàn)過程384.2.4 SDP服務(wù)記錄的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)404.3 藍(lán)牙耳機(jī)按鍵的軟硬件實(shí)現(xiàn)42結(jié) 論44致 謝45參考文獻(xiàn)46附錄147附錄253附錄1第1章 緒 論1.1 藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)自從1998年提出藍(lán)牙技術(shù)以來，藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展異常迅速。藍(lán)牙Bluetooth得到了全世界越來越多工業(yè)界生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。成立了世界藍(lán)牙組織Bluetooth SIG，采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公開的策略來推廣藍(lán)牙技術(shù)，現(xiàn)已發(fā)展成為一個(gè)相當(dāng)大的工業(yè)界高新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織，世界上一些權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)化組織，也都在關(guān)注藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)展。例如，IEEE的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，也已經(jīng)成立了80215工作組，專門關(guān)注有關(guān)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的兼容和未來的發(fā)展等問題。藍(lán)牙是取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無線通信技術(shù)，可以支持物體與物體之間的通信，工作頻段是全球開放的2.4GHz頻段，可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)和語音傳輸，傳輸速率可達(dá)到10Mbit/s，使得在其范圍內(nèi)的各種信息化設(shè)備都能實(shí)現(xiàn)無縫資源共享。 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用被認(rèn)為非常廣泛而且極具潛力。它可以應(yīng)用于無線設(shè)備（如PDA、手機(jī)、智能電話、無繩電話）、圖像處理設(shè)備（照相機(jī)、打印機(jī)、掃描儀）、安全產(chǎn)品（智能卡、身份識(shí)別、票據(jù)管理、安全檢查）、消費(fèi)娛樂（耳機(jī)、MP3、游戲）、汽車產(chǎn)品（GPS、ABS、動(dòng)力系統(tǒng)、安全氣袋）、家用電器（電視機(jī)、電冰箱、電烤箱、微波爐、音響、錄像機(jī)）、醫(yī)療健身、建筑、玩具等領(lǐng)域。1.1.1 各種電話系統(tǒng)Bluetooth產(chǎn)品將會(huì)首先應(yīng)用于數(shù)字手機(jī)、家庭及辦公室電話等系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)真正意義上的個(gè)人通信。例如三合一電話，這種應(yīng)用模式允許一部移動(dòng)電話既可以作為標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩電話，也可以用作無繩電話與語音接入點(diǎn)（無繩電話基站）進(jìn)行連接，還可以用作內(nèi)部通信設(shè)備，與其他鄰近的設(shè)備直接進(jìn)行通話。目前，國(guó)際上各大手機(jī)制造商都在加緊開發(fā)Bluetooth手機(jī)，無繩電話和有線電話的制造商也感受到Bluetooth帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，競(jìng)相研發(fā)帶有Bluetooth功能的新產(chǎn)品，這些都將推動(dòng)藍(lán)牙技術(shù)迅速發(fā)展。1.1.2 無線電纜Bluetooth基于無線電纜的概念，使信息傳輸設(shè)備除電源線外再無其它連線，甚至包括鍵盤、鼠標(biāo)也采用無線傳輸。Bluetooth企圖建立一個(gè)全無線的工作環(huán)境和生活環(huán)境，由于這些設(shè)備類多量廣，無論是硬體還是軟件，都有著極大的商機(jī)。1.1.3 無線公文包高速藍(lán)牙的技術(shù)發(fā)展亦大大提高了RealtimeVideo（實(shí)時(shí)視頻）/Video（視頻）/音樂檔的傳輸數(shù)據(jù)速度，同時(shí)降低耗電量?，F(xiàn)在藍(lán)牙正面對(duì)著高數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)瓶頸，高素質(zhì)的Video/Audio（音頻）檔案往往龐大得難以通過藍(lán)牙傳輸，更別說高速下載。但高速藍(lán)牙功能卻能實(shí)現(xiàn)把龐大的檔案數(shù)據(jù)高速傳輸，使WirelessUSBcamera（無線USB接口攝像頭）、IPcamera（網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）、手機(jī)、PMP（便攜式媒體播放器）與電腦之間可以藍(lán)牙技術(shù)自由傳輸，不再受數(shù)據(jù)大小的束縛，把以前的不可能變?yōu)榭赡堋?.1.4 各類數(shù)字電子設(shè)備數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等設(shè)備裝上Bluetooth系統(tǒng)，可免去使用電纜的不便，隨時(shí)隨地將所攝圖片或影像通過同樣裝上Bluetooth系統(tǒng)的手機(jī)或其他設(shè)備傳回指定的計(jì)算機(jī)中。PDA（Personal Digital Assistant）裝上Bluetooth系統(tǒng)后，采用無線方式收、發(fā)e-mail甚至瀏覽網(wǎng)頁將更為方便。Bluetooth的硬體電路可以做到微型化，在Headset上應(yīng)用非常合適。裝上Bluetooth系統(tǒng)的Headset可以使它和手機(jī)進(jìn)行無線連接，也可以使人在小范圍內(nèi)自由走動(dòng)地打電話、收聽音樂，在較大的范圍內(nèi)召開電話會(huì)議，應(yīng)用前景十分誘人。1.1.5 電子商務(wù)無線應(yīng)用協(xié)議（WAP）是開展移動(dòng)電子商務(wù)的核心技術(shù)之一。通過WAP，手機(jī)可以隨時(shí)、方便、快捷地接入互聯(lián)網(wǎng)，真正地實(shí)現(xiàn)了不受時(shí)間和地域約束的移動(dòng)電子商務(wù)。它是一種無線通信協(xié)議。目前，很多電信企業(yè)推出了多種WAP產(chǎn)品，包括WAP網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用開發(fā)工具和WAP手機(jī)，向用戶提供網(wǎng)上資訊、移動(dòng)網(wǎng)銀、機(jī)票訂購(gòu)和網(wǎng)上游戲等服務(wù)。WAP主要會(huì)受移動(dòng)通信帶寬的影響。移動(dòng)IP通過網(wǎng)絡(luò)層改變IP協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)上的無縫漫游。藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）可以很方便的實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的無線通信，且成本低、功耗小。1.1.6 將來的應(yīng)用藍(lán)牙已不再是一項(xiàng)虛擬的技術(shù)，也不再停留在理論的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上。一旦藍(lán)牙芯片的性價(jià)比達(dá)到一定的水平，同時(shí)找到有利于市場(chǎng)推廣的突破點(diǎn)及適當(dāng)?shù)纳虡I(yè)運(yùn)行模式，其普及的速度將如水庫(kù)中積滿的池水一樣傾瀉而出，洶涌而至。因?yàn)樗{(lán)牙技術(shù)的基本應(yīng)用都是基于現(xiàn)在正在迅速普及的移動(dòng)設(shè)備，例如手機(jī)、PDA和筆記本電腦等。藍(lán)牙無線接入技術(shù)如主干網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)末梢將通信技術(shù)滲透到各行各業(yè)。藍(lán)牙無線通信技術(shù)的出現(xiàn)之所以引起企業(yè)界如此廣泛的關(guān)注，就是因?yàn)樗鼮槠渌I(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展注入了鮮活的生命力。例如，瑞典ABB公司將藍(lán)牙技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中。除了與傳統(tǒng)工業(yè)的結(jié)合，藍(lán)牙無線技術(shù)還被稱為“爆發(fā)性技術(shù)”（disruptive technology），即它能夠激發(fā)各組織和團(tuán)體去開拓新的商業(yè)模式，從而徹底改變他們的經(jīng)濟(jì)和競(jìng)爭(zhēng)基礎(chǔ)，甚至孕育出全新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。為適應(yīng)市場(chǎng)的需求和技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙SIG正在制定下一代的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)。目前有12個(gè)工作組（working group）、3個(gè)研究小組以及2個(gè)專家小組（experts group）正在以藍(lán)牙的正式標(biāo)準(zhǔn)“version 1.1”為基礎(chǔ)開始工作。1.2 藍(lán)牙技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的比較分析作為一種近距離的無線通信技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)并不是唯一的。目前無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）的技術(shù)中，主要有工作在2.4G頻段上的IEEE802.11b，HomeRF，以下針對(duì)它們的特點(diǎn)分別進(jìn)行比較。IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)工作在24GHz的頻帶，采用補(bǔ)碼鍵控（CCK）調(diào)制技術(shù)，傳輸速率最高可達(dá)到11Mbit/s。IEEE802.11b對(duì)無線局域網(wǎng)的最大貢獻(xiàn)就是根據(jù)無線信道狀況的變化支持物理層傳輸速率的動(dòng)態(tài)漂移，可以在11Mbit/s、5.5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)速率調(diào)整。在網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制上，IEEE802.11b提供了MAC層的訪問控制和加密機(jī)制，即WEP（等效有線加密），為無線局域網(wǎng)提供了與有線網(wǎng)絡(luò)相同級(jí)別的安全保護(hù)。IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)還提供了可選的RSA40及128位的共享密鑰RC4PRNG算法。IEEE802.11b的技術(shù)特點(diǎn)可歸納如下：1可靠的通信：抗干擾和抗多徑干擾能力強(qiáng)，能夠高速的、高質(zhì)量的傳輸數(shù)據(jù)。2低成本：節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)綜合布線高額費(fèi)用、節(jié)省租用線路月租費(fèi)和線路的維護(hù)費(fèi)用。3靈活性：無線纜限制，可任意增加和配置工作站。4移動(dòng)性：允許用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，可在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)自動(dòng)漫游。5高吞吐量：可以實(shí)現(xiàn)11Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，并可以在5.5M、2M、1Mbit/s之間自動(dòng)速率調(diào)整。HomeRF技術(shù)是由HRFWG(home RF working group)工作組開發(fā)的，該工作組1998年成立，主要由Intel、IBM、Companq、3com、Philips、Microsoft、Motorola等幾家大公司組成，旨在制定PC和用戶電子設(shè)備之間無線數(shù)字通信的開放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為家庭用戶建立具有互操作性的音頻和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，HomeRF采用了IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CA模式，以競(jìng)爭(zhēng)的方式來獲取信道的控制權(quán)，在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)接入點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，提供了對(duì)“流業(yè)務(wù)”的真正意義上的支持，規(guī)定了高級(jí)別的優(yōu)先權(quán)并采用了帶有優(yōu)先權(quán)的重發(fā)機(jī)制，確保了實(shí)時(shí)性“流業(yè)務(wù)”所需的帶寬(211 Mb/s)和低干擾、低誤碼。 HomeRF是針對(duì)現(xiàn)有無線通信標(biāo)準(zhǔn)的綜合和改進(jìn)，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，采用IEEE 802.11規(guī)范中的TCP/IP傳輸協(xié)議；進(jìn)行語音通信時(shí)，則采用數(shù)字增強(qiáng)型無繩通信標(biāo)準(zhǔn)。因此，接收端必須捕獲傳輸信號(hào)的數(shù)據(jù)頭和幾個(gè)數(shù)據(jù)包，判斷是音頻還是數(shù)據(jù)包，進(jìn)而切換到相應(yīng)的模式。 HomeRF采用對(duì)等網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，不受中央節(jié)點(diǎn)的控制。因此，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)離開網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)影響其它節(jié)點(diǎn)的正常工作。藍(lán)牙技術(shù)與上面兩種技術(shù)不同，它具有一整套全新的協(xié)議，可以應(yīng)用于更多的場(chǎng)合。藍(lán)牙技術(shù)中的跳頻更快，因而更加穩(wěn)定，同時(shí)它還具有低功耗、低成本和比較靈活等特點(diǎn)。通過比較分析可以看出，各種標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，不同的用戶需求而制定的。有的是為了增加帶寬和傳輸距離，有的則是考慮移動(dòng)性和經(jīng)濟(jì)性，局部最優(yōu)不等于全局最優(yōu)。因此，用戶應(yīng)視實(shí)際需求選擇適合自己的標(biāo)準(zhǔn)?？偟膩碇v，IEEE802.11b比較適于辦公室中的企業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)，HomeRF可以應(yīng)用于家庭中的移動(dòng)數(shù)據(jù)和語音設(shè)備與主機(jī)之間的通信，而藍(lán)牙技術(shù)可以應(yīng)用于任何可以用無線方式替代線纜的場(chǎng)合。目前這些技術(shù)還處于并存的狀態(tài)，但是可能引起干擾等問題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著產(chǎn)品與市場(chǎng)的不斷發(fā)展，它們將走向融合，盡管它們可能在邊緣上是競(jìng)爭(zhēng)的，但在本質(zhì)上是互補(bǔ)性的。藍(lán)牙以其低成本，接入的快捷性、方便性來形成大量電子設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)傳輸、同步平臺(tái)。1.3本文主要研究工作藍(lán)牙耳機(jī)提供了一個(gè)安全、hand-free的途徑來發(fā)送和接收呼叫并進(jìn)行語音傳輸。尤其當(dāng)用戶不方便手持手機(jī)的時(shí)候，這種方式顯得尤為便利。藍(lán)牙耳機(jī)的使用者可以在能保持連接的范圍內(nèi)自由移動(dòng)，而不必和音頻設(shè)備綁在一起。而且用戶可以將同一個(gè)耳機(jī)用于多種設(shè)備，因?yàn)樗{(lán)牙規(guī)范提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，所以用于電話通信的耳機(jī)也同樣可以用來與固定的語音接入點(diǎn)進(jìn)行通信，此外耳機(jī)還可以完成與計(jì)算機(jī)的音頻交互。將來的耳機(jī)還可能與立體聲音響、便攜式CD播放機(jī)和錄音設(shè)備進(jìn)行通信。藍(lán)牙耳機(jī)允許不同的設(shè)備放置在各自方便的地方，移動(dòng)終端甚至可以放進(jìn)口袋或公文包里。通過語音識(shí)別并利用已經(jīng)使用的語音技術(shù)，將來的藍(lán)牙耳機(jī)可以作為實(shí)現(xiàn)電話通信的唯一用戶接口。本文的主要工作是在深入分析研究藍(lán)牙通信技術(shù)協(xié)議規(guī)范1.1版本（下稱“藍(lán)牙規(guī)范”）的基礎(chǔ)上，根據(jù)藍(lán)牙耳機(jī)所要完成的功能，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙上層協(xié)議棧功能，在Headset和語音網(wǎng)關(guān)之間建立藍(lán)牙通信鏈路并實(shí)現(xiàn)高層的應(yīng)用。本系統(tǒng)是利用英國(guó)CSR（Cambridge Silicon Radio）公司的藍(lán)牙芯片Bluecore2-External來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。第2章 藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范的介紹2001年3月，藍(lán)牙SIG正式發(fā)布了Specification of Bluetooth version 1.1規(guī)范。藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的目的是使符合該規(guī)范的各種應(yīng)用之間能夠?qū)崿F(xiàn)互操作。互操作的遠(yuǎn)端設(shè)備需要使用相同的協(xié)議棧，不同的應(yīng)用需要不同的協(xié)議棧。但是，所有的應(yīng)用都要使用藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。2.1藍(lán)牙的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)Bluetooth 1.1技術(shù)規(guī)范要求會(huì)話中的每一臺(tái)設(shè)備都需要確認(rèn)其在主設(shè)備/輻設(shè)備關(guān)系中所扮演的角色。此外，Bluetooth 技術(shù)本將2.4GHz 的頻帶劃分為79 個(gè)子頻段，而為了適應(yīng)一些國(guó)家的軍用需要Bluetooth 1.0重新定義了另一套子頻段劃分標(biāo)準(zhǔn)，將整個(gè)頻帶劃分為23 個(gè)子頻段，以避免使用2.4GHz 頻段中指定的區(qū)域。這造成了使用79 個(gè)子頻段的設(shè)備與那些設(shè)計(jì)為使用23 個(gè)子頻段的設(shè)備之間互不兼容。Bluetooth 1.1標(biāo)準(zhǔn)取消了23子頻段的副標(biāo)準(zhǔn)，所有的Bluetooth 1.1設(shè)備都使用79 個(gè)子頻段在2.4GHz的頻譜范圍之內(nèi)進(jìn)行相互的通信。具體藍(lán)牙技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)見表2-1：表 2-1 藍(lán)牙技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)工作頻段ISM頻段，2.4022.480GHz雙工方式全雙工，TDD時(shí)分雙工業(yè)務(wù)類型支持電路交換和分組交換業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率1Mb/s非同步信道速率非對(duì)稱連接721/57.6kb/s，對(duì)稱連接432.6kb/s同步信道速率64kb/s功率美國(guó)FCC要求1mW，其他國(guó)家可擴(kuò)展為100mW跳頻頻率數(shù)79個(gè)頻點(diǎn)/MHz跳頻速率1600次/s工作模式PARK/HOLD/SNIFF數(shù)據(jù)連接方式面向連接業(yè)務(wù)SCO，無連接業(yè)務(wù)ACL糾錯(cuò)方式1/3FEC，2/3FEC，ARQ鑒權(quán)采用質(zhì)詢響應(yīng)方式信道加密采用0位、40位、60位密碼語音編碼方式連續(xù)可變斜率調(diào)制CVSD發(fā)射距離一般可達(dá)110m，增加功率情況下可達(dá)100m藍(lán)牙支持點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，可采用無線方式將若干藍(lán)牙設(shè)備連成一個(gè)微微網(wǎng)（Piconet），多個(gè)微微網(wǎng)又可互連成特殊分散網(wǎng)，形成靈活的多重微微網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的快速通信。它能在一個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)尋址8個(gè)設(shè)備（實(shí)際上互聯(lián)的設(shè)備數(shù)量是沒有限制的，只不過在同一時(shí)刻只能激活8個(gè)，其中1個(gè)為主，7個(gè)為從）。藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)采用分層方式，包括藍(lán)牙專用協(xié)議和一些通用協(xié)議。專用協(xié)議位于協(xié)議棧的底部，從底到上依次是藍(lán)牙無線層（BluetoothRadio）、基帶層（Base band）、LMP層（Link Manager Protocol）、L2CAP層（Logical link Control and Adaptation Protocol）、SDP層（Service Discovery Protocol）。另外RFCOMM層以ETSITS07.10為基礎(chǔ)，目的是取代電纜連接；TCS（Telephony Control protocol Specification）以ITU-T的Q.931為基礎(chǔ)，目的是進(jìn)行呼叫控制。在藍(lán)牙專用協(xié)議之上可以承載PPP、TCP/IP、UDP/IP、WAP等通用高層協(xié)議。每一層分別完成數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸、跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸、連接的建立和釋放、鏈路的控制、數(shù)據(jù)的拆裝、業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）、協(xié)議的復(fù)用和分用等功能。藍(lán)牙的高層協(xié)議最大限度地重用了現(xiàn)存的協(xié)議，而且其高層應(yīng)用協(xié)議都使用公共的數(shù)據(jù)鏈路和物理層。具體的藍(lán)牙協(xié)議棧見圖2-1。vCard/vCalUDPTCS二進(jìn)制度制WAPOBEXWAEAT-指令SDPTCPIPPPPRFCOMML2CAP基帶藍(lán)牙無線電信道LMP語音圖2-1 藍(lán)牙協(xié)議棧2.2 基帶層規(guī)范2.2.1 物理信道與物理鏈路藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)體現(xiàn)在底層技術(shù)，而基帶層是底層中的關(guān)鍵技術(shù)之一。注意藍(lán)牙基于微微小區(qū)機(jī)制，需具備強(qiáng)壯性、低復(fù)雜度、低功率、低成本的特點(diǎn)，而這在基帶層技術(shù)中有所體現(xiàn)。前面說過藍(lán)牙采用挑頻擴(kuò)頻技術(shù)，每秒1600跳，從時(shí)間域看即每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度是625s，即每個(gè)時(shí)隙從79個(gè)信道中選擇一個(gè)。時(shí)隙編號(hào)0 2的27次方，即以2的27個(gè)次方雙工方式采用TDD。藍(lán)牙既支持電路型數(shù)據(jù)，也支持分組型數(shù)據(jù)；既支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，也支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接。在一個(gè)微微網(wǎng)絡(luò)（Pieconet）中，一個(gè)單元作為主節(jié)點(diǎn)，其他作為從節(jié)點(diǎn)，最多可以有7個(gè)從節(jié)點(diǎn)；但是允許有更多從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)保持在Park狀態(tài)。從節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的接入由主節(jié)點(diǎn)控制。微微網(wǎng)絡(luò)在覆蓋上可以有重疊：每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有各自的跳頻方案，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)作為另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的從節(jié)點(diǎn)；一個(gè)從節(jié)點(diǎn)可以屬于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)只能占用偶時(shí)隙，反之從節(jié)點(diǎn)只能在奇時(shí)隙才能向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。一個(gè)分組（Packet，實(shí)際上更習(xí)慣的說法是幀，因?yàn)樵诨鶐悠涞匚活愃朴贠SI的第2層、部分涉及物理層，分組的確切用法在第3層，但是藍(lán)牙基帶層規(guī)范中采用Packet術(shù)語）的傳送最多可以占用5個(gè)時(shí)隙，在一個(gè)分組的傳送期內(nèi)，維持初始時(shí)隙所占用的信道而不再跳頻。在主從節(jié)點(diǎn)之間，有兩種不同類型的鏈路，即同步面向連接SCO（Synchronous Connection-Oriented）鏈路和異步無連接ACL（Asynchronous ConnectionLess）鏈路。SCO是點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，主節(jié)點(diǎn)在周期性的保留時(shí)隙上維持SCO；ACL是點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路，主節(jié)點(diǎn)可以利用SCO本占用的時(shí)隙建立ACL鏈路，從節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)參與SCO和ACL。SCO具備雙向?qū)ΨQ性，可以看作電路型連接，通常用于支持語音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。主節(jié)點(diǎn)可與一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)建立多達(dá)3個(gè)的SCO鏈路；一個(gè)從節(jié)點(diǎn)也與多個(gè)主節(jié)點(diǎn)建立SCO鏈路（最多3條）。SCO分組不采用重傳機(jī)制。SCO鏈路的建立通過主節(jié)點(diǎn)發(fā)送LMP的SCOsetup消息，該消息中包含了Tsco和Dsco等參數(shù)。Dsco用于標(biāo)識(shí)SCO開始的時(shí)隙相對(duì)數(shù)，而Tsco用于表示時(shí)隙的重復(fù)周期。未被SCO占用的時(shí)隙可用于ACL，在一對(duì)主從節(jié)點(diǎn)之間只有一條ACL。ACL的分組傳送來用重傳機(jī)制以確保正確性。只有主節(jié)點(diǎn)在發(fā)往從節(jié)點(diǎn)的分組中以某種方式允許某從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該從節(jié)點(diǎn)才能在規(guī)定時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。ACL支持廣播。2.2.2 分組組成每個(gè)分組由3部分組成，即接入碼（AccessCode）、頭（Header）、負(fù)載（Payload）。其中接入碼和頭字段為固定長(zhǎng)度，分別為72比特和54比特；負(fù)載是可變長(zhǎng)度，從02745比特。一個(gè)分組可以僅包含接入碼字段（此時(shí)為縮短的68比特），或者包含接入碼與頭字段，或者包含全部3個(gè)字段。接入碼有三種類型：Channel Access Code（CAC）、Device Access Code（DAC）和Inquiry Access Code（IAC）。CAC用于標(biāo)識(shí)一個(gè)Piconet，所有在該P(yáng)iconet中傳送的分組都包含CAC；DAC用于特殊的信令過程，如尋呼和響應(yīng)尋呼；IAC又分為General（GIAC）和Dedicated（DIAC）兩類：GIAC對(duì)該區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備都是一樣的，用于發(fā)現(xiàn)其它的藍(lán)牙單元；DIAC用于根據(jù)某種特性劃分特定用戶群。分組頭包含鏈路控制信息，由6個(gè)字段組成：3比特的AMADDR、4比特的TYPE、1比特的FLOW、1比特的ARQN、1比特的SEQN、8比特的HEC，一共18個(gè)比特；再加速率為1/3的FEC，編碼保護(hù)后一共是54比特。在主節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，需要區(qū)分不同的從節(jié)點(diǎn)，用AMADDR來表示激活的從節(jié)點(diǎn)地址。全“0”地址用于廣播，顯然3比特的編碼最多可以支持的激活從節(jié)點(diǎn)數(shù)為7（扣除全0）。4比特的TYPE字段可以區(qū)分16種不同類型的分組，詳細(xì)情況見2.2.3。FLOW字段用于ACL鏈路上的流量控制：如果接收端緩存滿，則FLOW0指示發(fā)端停止發(fā)送數(shù)據(jù)；如果緩存清空，則FLOW=1指示發(fā)端繼續(xù)發(fā)送。ARQN0時(shí)表示NAK；ARQN1時(shí)表示ACK，用于對(duì)負(fù)載傳送正確性的確認(rèn)。SEQN比特在每發(fā)送一個(gè)新的分組時(shí)翻轉(zhuǎn)一次，因?yàn)樗{(lán)牙采用無編號(hào)ARQ機(jī)制，所以SEQN對(duì)于重傳是必需的，這樣可以避免由于ACK的去失而造成分組重復(fù)接收。分組頭用8比特的校驗(yàn)碼以檢查分組頭的正確性。2.2.3 分組類型在16種分組中，有4種是公共的；另外12種根據(jù)SCO和ACL不同鏈路而不同。1.公共分組ID分組：由DAC或IAC組成，長(zhǎng)度固定為68比特，用于尋呼、探詢、響應(yīng)。NULL分組：僅包含CAC和分組頭，沒有負(fù)載，長(zhǎng)度固定為126比特。NULL分組用于通過ARQN、FLOW等字段將鏈路信息返回給發(fā)送端。NULL分組無需確認(rèn)。POLL分組：POLL分組與NULL分組類似，也沒有負(fù)載字段，但是需要接收端的確認(rèn)。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)收到POLL分組后，必須響應(yīng)，即使當(dāng)時(shí)沒有數(shù)據(jù)信息需要發(fā)送。FHS分組：是一種特殊的控制分組，它宣告發(fā)端的設(shè)備地址和時(shí)鐘信息，以實(shí)現(xiàn)跳頻同步。負(fù)載字段包含144個(gè)信息比特加16比特的CRC校驗(yàn)碼，然后用速率為2/3的FEC保護(hù)，最終長(zhǎng)度為240比特。DM1分組：DM代表Data Medium rate，該分組僅攜帶數(shù)據(jù)信息，負(fù)載包含18個(gè)信息字節(jié)和16比特的CRC校驗(yàn)碼，然后用速率為2/3的FEC保護(hù)（即每10個(gè)信息比特附加5個(gè)校驗(yàn)比特）。2.SCO分組SCO分組在SCO鏈路上傳送，分組不采用CRC校驗(yàn)和重傳機(jī)制?，F(xiàn)在定義了3種SCO分組，SCO分組通常用于64kbit/s的語音傳送。HV1分組：HV代表High quality Voice，該分組攜帶10個(gè)字節(jié)的信息，用1/3速率的FEC保護(hù)，編碼后負(fù)載長(zhǎng)度為240比特。一個(gè)HV1分組可以攜帶1.25ms的64kbit/s的語音，每?jī)蓚€(gè)時(shí)隙HV1分組必須發(fā)送一次，即Tsco=2。HV2分組：HV2分組攜帶20個(gè)字節(jié)的信息，采用速率為2/3的FEC，編碼后負(fù)載長(zhǎng)度也為240比特。一個(gè)HV2分組可以攜帶2.5ms的64kbit/s的語音，每四個(gè)時(shí)隙HV2分組必須發(fā)送一次，即Tsco=4。HV3分組：HV3分組攜帶30個(gè)字節(jié)的信息，沒有采用FEC，負(fù)載長(zhǎng)度也為240比特。一個(gè)HV3分組可以攜帶3.75ms的64kbit/s的語音，每六個(gè)時(shí)隙HV3分組必須發(fā)送一次，即Tsco=6。DV分組：DV分組是數(shù)據(jù)和語音的混合，負(fù)載由80比特的語音字段和最多150比特的數(shù)據(jù)字段組成。語音字段沒有FEC保護(hù)，數(shù)據(jù)字段有10字節(jié)信息，加16比特的CRC校驗(yàn)碼，然后用2/3FEC保護(hù)。語音處理和數(shù)據(jù)處理是獨(dú)立的。3.ACL分組ACL分組在ACL鏈路上傳送，承載的信息可以是控制信息或用戶數(shù)據(jù)。如果包含DM1，則一共有7種ACL分組，除了AUX1外其它6種ACL分組采用CRC校驗(yàn)及重傳機(jī)制。DH1分組：與DM1分組類似，但是負(fù)載數(shù)據(jù)不經(jīng)過FEC。DH1分組攜帶28字節(jié)信息加16比特的CRC校驗(yàn)碼。DH代表Data-High rate。DM3分組：與DM1類似，但DM3可以占用3個(gè)時(shí)隙，負(fù)載可包含123個(gè)信息字節(jié)加16比特的CRC校驗(yàn)碼。DH3分組：與DM3類似，但負(fù)載不采用FEC。DH3可以攜帶185字節(jié)的信息加16比特的CRC校驗(yàn)碼。DM5分組：DM5分組可以占用5個(gè)時(shí)隙，負(fù)載可包含226個(gè)信息字節(jié)加16比特的CRC校驗(yàn)碼。DH5分組：與DM5類似，但負(fù)載不采用FEC。DH5可以攜帶341字節(jié)的信息加16比特的CRC校驗(yàn)碼。AUX1分組：與DH1類似，但沒有CRC校驗(yàn)碼。AUX1分組可以攜帶30個(gè)信息字節(jié)。4.負(fù)載格式在負(fù)載中要區(qū)分語音（同步）字段和數(shù)據(jù)（異步）字段：ACL分組僅包含數(shù)據(jù)字段，SCO分組僅包含語音字段，DV比較特殊同時(shí)包含兩種字段。語音字段長(zhǎng)度固定為240比特，DV分組中語音字段為80比特，不存在負(fù)載頭字段。數(shù)據(jù)字段包含3部分：負(fù)載頭、負(fù)載體和CRC校驗(yàn)碼（AUX1例外）。負(fù)載頭為1或2個(gè)字節(jié)。負(fù)載頭規(guī)定了邏輯信道、邏輯信道上的流量控制及負(fù)載長(zhǎng)度指示。用2個(gè)比特的L-CH字段來代表邏輯信道，其中11表示LM信道（傳送LMP消息），10表示UA/UI（L2CAP消息開始），01表示UA/UI（L2CAP消息繼續(xù)），00保留。在藍(lán)牙基帶層中定義了5種邏輯信道，即LC（Link Control）控制信道、LM（Link Manager）控制信道、UA（User Asynchronous）用戶信道、UI（User Isochronous）用戶信道、US（User Synchronous）用戶信道。控制信道用于鏈路控制和鏈路管理，用戶信道用于運(yùn)載用戶數(shù)據(jù)。LC信道在分組頭中，其它信道在分組負(fù)載中。LM、UA、UI用負(fù)載頭中的L-CH字段來區(qū)分，US信道僅在SCO鏈路中，UA和UI通常由ACL承載，但也可由SCO的DV分組來承載。LM信道SCO和ACL都可承載。2.2.4 藍(lán)牙的糾錯(cuò)技術(shù)在藍(lán)牙技術(shù)中采取了三種糾錯(cuò)方法：1/3碼率FEC編碼，2/3碼率FEC編碼，用于數(shù)據(jù)的自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）機(jī)制。對(duì)數(shù)據(jù)的有效載荷進(jìn)行前向糾錯(cuò)的目的是減少重發(fā)次數(shù)，然而，對(duì)于一個(gè)糾錯(cuò)要求不高的情況，F(xiàn)EC將增加不必要的開銷，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量下降。因此，分組定義中對(duì)于在有效載荷中采用或不采用FEC給出了相當(dāng)?shù)撵`活度，因此才定義了ACL鏈路中使用的DM和DH分組和SCO鏈路中使用的HV分組。分組頭通常采用1/3比例前向糾錯(cuò)碼保護(hù)，它含有很重要的鏈接信息，能容忍多位錯(cuò)誤。2.3 鏈路管理器協(xié)議（LMP）鏈路管理器協(xié)議（LMP）用于控制和協(xié)商兩臺(tái)設(shè)備間藍(lán)牙連接各方面的操作。這包括建立和控制邏輯傳輸與邏輯鏈路以及對(duì)物理鏈路的控制。鏈路管理器協(xié)議用于在兩臺(tái)設(shè)備（由 ACL 邏輯傳輸連接）上的鏈路管理器（LM）之間進(jìn)行通信。LMP在整個(gè)協(xié)議中的位置見圖2-2。LCRFRFLCLMLMLMPPhysical layer圖 2-2 LMP在整個(gè)協(xié)議中的位置鏈路管理器（LM）軟件實(shí)現(xiàn)鏈路的建立、認(rèn)證及鏈路配置等。鏈路管理器可發(fā)現(xiàn)其他的鏈路管理器，并通過連接管理協(xié)議（LMP）建立通信聯(lián)系，LM利用鏈路控制器（LC）提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)上述功能。LC的服務(wù)項(xiàng)目包括：接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、設(shè)備號(hào)請(qǐng)求、鏈路地址查詢、建立連接、認(rèn)證、協(xié)商并建立連接方式、確定分組的幀類型、設(shè)置監(jiān)聽方式、設(shè)置保持方式以及設(shè)置休眠方式等。2.3.1 通用規(guī)則LMP 消息在可以在負(fù)載于默認(rèn)ACL邏輯傳輸上的ACL-C邏輯鏈路上進(jìn)行交換。負(fù)載在變長(zhǎng)數(shù)據(jù)包的凈荷包頭上的邏輯鏈路標(biāo)識(shí)符 (LLID) 字段將ACL-C 邏輯鏈路ACL-U（負(fù)載 L2CAP 和用戶數(shù)據(jù)）區(qū)別開來。與其它通信相比，ACL-C 具備較高的優(yōu)先權(quán)。 LMP消息負(fù)載ACL-C邏輯鏈路，其不保證發(fā)送或確定數(shù)據(jù)包的時(shí)間。當(dāng)同步兩臺(tái)設(shè)備中的狀態(tài)變化時(shí)，LMP程序必須考慮此情況。例如，定義這樣的標(biāo)準(zhǔn)：鑒于設(shè)備正在離開微微網(wǎng)或進(jìn)入休眠狀態(tài)，在提供邏輯傳輸?shù)刂?（LT_ADDR）可重新使用時(shí)指定。為了定義固定同步點(diǎn)，其它LMP程序（例如保持或角色切換）包含作為參數(shù)的藍(lán)牙時(shí)鐘。借助傳輸模式對(duì)監(jiān)聽模式的轉(zhuǎn)變進(jìn)行保護(hù)。 LMP根據(jù)事務(wù)運(yùn)行。事務(wù)是一系列連接的實(shí)現(xiàn)特定用途的信息交換。2.3.2 設(shè)備功能在 1.1 規(guī)格具有相關(guān) LMP 特征位后添加所有功能。由于設(shè)備必須與不支持其老式設(shè)備實(shí)現(xiàn)交互操作，資格認(rèn)證流程可能會(huì)將對(duì)這些功能的支持設(shè)為“必備”功能，而LM仍然將其視為可選功能。當(dāng)功能以 LMP消息傳輸時(shí)，它們用掩碼表示。通過閱讀 LMP 的功能掩碼，借助功能的最低通用子集解釋所有版本的鏈路管理器。2.3.3 鏈路控制器管理當(dāng)兩個(gè)設(shè)備已經(jīng)處于連接狀態(tài)時(shí)，它們可以重新建立連接，因?yàn)榭梢月匀ゲ樵冞^程，重新連接可以更快的進(jìn)行。但是在查詢響應(yīng)過程中，從設(shè)備會(huì)通過FHS分組向設(shè)備提供呼叫信息。當(dāng)省略這個(gè)查詢過程時(shí)，這個(gè)FHS分組同時(shí)也被忽略掉了。因此，如果一個(gè)設(shè)備改變了它的呼叫參數(shù)轉(zhuǎn)為另外一種呼叫配置，或者改變了它的Tpagescan間隔，主設(shè)備將不會(huì)覺察到這種變化。通過處理呼叫方案LMP_PDU，設(shè)備可以聲明或協(xié)商設(shè)備之間下一次呼叫所用到的呼叫方案。當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求設(shè)備呼叫其他設(shè)備時(shí)，請(qǐng)求設(shè)備鏈路管理器通過LMP_page_mode_req協(xié)議數(shù)據(jù)分組向其他設(shè)備的鏈路管理器建議呼叫方案。同樣，一個(gè)請(qǐng)求設(shè)備的鏈路管理器可以通過LMP_page_scan_mode_req協(xié)議數(shù)據(jù)分組，向其他設(shè)備的鏈路管理器建議呼叫該請(qǐng)求設(shè)備時(shí)的呼叫方案。拒絕以上任意一種LMP_PDU，意味著當(dāng)前的呼叫方案不能被更改，但對(duì)改變?yōu)閺?qiáng)制呼叫方案的請(qǐng)求則不能拒絕。一個(gè)呼叫設(shè)備最終就是微微網(wǎng)的默認(rèn)主設(shè)備，但有時(shí)需要主設(shè)備和從設(shè)備進(jìn)行交換。例如，當(dāng)需要使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PPP）通信協(xié)議進(jìn)行LAN的接入時(shí)，就需要這樣的交換。主、從角色交換過程開始時(shí)，請(qǐng)求設(shè)備發(fā)送LMP_switch_req協(xié)議數(shù)據(jù)單元主請(qǐng)求。在這之前應(yīng)當(dāng)結(jié)束當(dāng)前L2CAP消息的傳送。如果接受切換，另一設(shè)備也將結(jié)束當(dāng)前L2CAP消息的傳送，并以LMP_accepted應(yīng)答，然后執(zhí)行基帶協(xié)議定義的過程。如果拒絕進(jìn)行切換，另一設(shè)備以LMP_not_accepted應(yīng)答，不進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換過程。對(duì)主、從角色的切換的支持是可選的。一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可以向其他的藍(lán)牙設(shè)備請(qǐng)求更新的時(shí)鐘信息，以優(yōu)化各種鏈路控制器的操作。主設(shè)備發(fā)送LMP_clock_offset_req協(xié)議數(shù)據(jù)分組，從設(shè)備將返回當(dāng)前從設(shè)備的本地時(shí)鐘與主設(shè)備的本地時(shí)鐘的偏差。當(dāng)主設(shè)備將來呼叫從設(shè)備時(shí)，這一信息可用來優(yōu)化呼叫時(shí)間，對(duì)這一處理的支持是可選的。如果從設(shè)備要轉(zhuǎn)換為主設(shè)備時(shí)將會(huì)發(fā)送LMP_slot_offset協(xié)議數(shù)據(jù)分組，LMP_slot_offset協(xié)議數(shù)據(jù)分組承載了時(shí)隙偏差（s級(jí)），即主設(shè)備傳送時(shí)隙的開始時(shí)間與從設(shè)備的相應(yīng)時(shí)隙的開始時(shí)間之間的偏差。此信息主要用來優(yōu)化主、從設(shè)備角色切換過程，這種LMP_PDU的支持是可選的。發(fā)送LMP_timing_accuracy_req協(xié)議數(shù)據(jù)單元，將會(huì)返回接收設(shè)備時(shí)鐘的抖動(dòng)參數(shù)Jitter（s級(jí)）和漂移參數(shù)（ppm級(jí)的）。此信息主要用來優(yōu)化長(zhǎng)時(shí)間處于非活動(dòng)狀態(tài)但仍與微微網(wǎng)相聯(lián)系的設(shè)備的喚醒時(shí)間，如保持模式設(shè)備的喚醒；或者在主設(shè)備傳送之前處于呼吸時(shí)隙、信標(biāo)時(shí)隙的休眠設(shè)備的喚醒。對(duì)這種LMP_PDU的支持是可選的，當(dāng)它不被支持時(shí)，其抖動(dòng)和精度的最大缺省值分別是10s和250ppm。主設(shè)備發(fā)送的LMP_supervision_timeout協(xié)議數(shù)據(jù)單元中包含了藍(lán)牙鏈路連接超時(shí)值，主要用來監(jiān)測(cè)主、從設(shè)備之間的幀丟失，對(duì)這種LMP_PDU的支持是強(qiáng)制的。1.信息交換鏈路管理器之間彼此可以交換信息，以便更好地協(xié)調(diào)它們之間的分組的傳輸。設(shè)備通過發(fā)送LMP_version_req PDU表明該設(shè)備所支持的LMP的版本。接收該LMP_PDU的設(shè)備通過返回LMP_version_res PDU，表明該接收設(shè)備所支持的LMP版本。版本號(hào)通過一個(gè)三元數(shù)組versionNo：companyID：subVersionNo來提供。其中的版本號(hào)部分是由SIG組織定義的LMP的版本，子版本號(hào)則與執(zhí)行版本的廠商有關(guān)。對(duì)這種LMP_PDU的支持是強(qiáng)制的。設(shè)備發(fā)送的LMP_features_req PDU中包含了發(fā)送該LMP_PDU的設(shè)備所支持可選擇的無線、基帶和鏈路管理器的特性。接收設(shè)備返回的LMP_feature_res PDU中包含了該接收設(shè)備所支持的一些特性。這些特性包括：除了默認(rèn)的FHS，NULL，POLL，DM1和DH1分組之外所支持的分組類型；所支持的功率控制模式、語音編碼方案、加密方案、角色轉(zhuǎn)換方案以及可選的呼叫配置方案等等。對(duì)這種LMP_PDU處理的支持是強(qiáng)制的。利用LMP_name_req PDU，請(qǐng)求設(shè)備的鏈路管理器向接收此LMP_PDU的設(shè)備查詢友好用戶名。友好用戶名是設(shè)備的使用者分配給該設(shè)備的名字。在設(shè)備中名字是UTF-8組織命名的，最長(zhǎng)可達(dá)248字節(jié)。由于設(shè)備的名字可能比單個(gè)DM1分組要長(zhǎng)，因此當(dāng)設(shè)備請(qǐng)求另一個(gè)設(shè)備的友好用戶名字時(shí)，它可以通過發(fā)送LMP_name_res PDU提供一個(gè)補(bǔ)償參數(shù)，響應(yīng)設(shè)備可以通過這個(gè)補(bǔ)償參數(shù)傳送正確的名字字段。由于藍(lán)牙無線技術(shù)的目標(biāo)是達(dá)到全球通用，因此UTF-8組織選擇對(duì)設(shè)備名稱命名的編碼協(xié)議（IETF96），以達(dá)到對(duì)國(guó)際語言的支持。UTF-8字符利用1到6字節(jié)的序列編碼。為了與廣泛應(yīng)用的ASCII字符相兼容，對(duì)ASCII字符通過一個(gè)單字節(jié)的UTF-8字符來編碼，該UTF-8字符的值與ASCII字符對(duì)應(yīng)的值相同。因此，一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的友好用戶名可以達(dá)到248個(gè)ASCII字符長(zhǎng)。2.連接建立與斷開LMP是一個(gè)用于控制設(shè)備的鏈路管理器之間信息的傳輸協(xié)議，它不能封裝任何高層協(xié)議的PDU。同樣，LMP的處理過程可以不需要任何高層協(xié)議的參與，如L2CAP協(xié)議或主機(jī)本身。如果要建立LM以上層次的連接，主叫設(shè)備發(fā)送一個(gè)LMP_host_connection_req PDU，接收設(shè)備可以接受也可以不接受。如果鏈接請(qǐng)求被接受，兩個(gè)設(shè)備的鏈路管理器將協(xié)商鏈路的一些參數(shù)，如鑒權(quán)和QoS等。當(dāng)鏈路管理器完成參數(shù)協(xié)商后，并且設(shè)備不需要進(jìn)一步的建立連接過程，每個(gè)鏈路管理器將發(fā)送LMP_setup_complete協(xié)議數(shù)據(jù)分組。只有兩個(gè)鏈接管理器都對(duì)LMP_setup_complete PDU確認(rèn)后，除LMP_PDU之外的通信才能開始。當(dāng)一個(gè)設(shè)備要終止它與另一個(gè)設(shè)備之間的連接時(shí)，將發(fā)出一個(gè)LMP_detach PDU，該P(yáng)DU中包含連接斷開原因的參數(shù)。隨后兩個(gè)設(shè)備之間的連接將立即終止，不會(huì)對(duì)LMP_detach PDU拒絕。這一節(jié)中對(duì)LMP_PDU的支持是強(qiáng)制的。2.4 邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）藍(lán)牙邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）支持更高級(jí)別的多路復(fù)用協(xié)議、數(shù)據(jù)包分割與重組和服務(wù)質(zhì)量信息的傳輸。 L2CAP 允許更高級(jí)別的協(xié)議和應(yīng)用程序傳輸和接收高達(dá) 64 千字節(jié)的上層數(shù)據(jù)包（L2CAP 服務(wù)數(shù)據(jù)單元，SDU）。通過流控制和重新傳輸模式，L2CAP 還允許按信道流控制和重新傳輸。 L2CAP 層提供了名為 L2CAP 信道，且映射至 ACL 邏輯傳輸以支持 L2CAP 邏輯鏈路的邏輯信道。L2CAP與其他協(xié)議的關(guān)系見圖2-3。RFCOMMSDP音頻TCSLMPL2CAP聲音SCOACL基帶圖2-3 L2CAP與其他協(xié)議的關(guān)系L2CAP 基于“信道”這一概念。L2CAP 信道的每個(gè)端點(diǎn)均通過信道標(biāo)識(shí)符 (CID) 識(shí)別。信道標(biāo)識(shí)符 (CID) 是代表設(shè)備上邏輯信道端點(diǎn)的本地名稱。CID 分派與一臺(tái)特定設(shè)備相關(guān)，這臺(tái)設(shè)備可以從其它設(shè)備上單獨(dú)指定 CID（除非它需要使用任何多個(gè)保留的 CID）。L2CAP 基于數(shù)據(jù)包，但遵循基于信道的通信模型。信道代表遠(yuǎn)程設(shè)備中 L2CAP 實(shí)體之間的數(shù)據(jù)流?？赡苡忻嫦蜻B接信道或無連接信道。1.協(xié)議復(fù)用L2CAP通過定義信道來支持多協(xié)議復(fù)用功能。信道和協(xié)議間是多對(duì)一映射。一個(gè)協(xié)議可用于多個(gè)信道，而一個(gè)信道只能采用一個(gè)協(xié)議。和L2CAP接口的通信協(xié)議有SDP、RFCOMM和TCS。L2CAP層能夠在高層協(xié)議間鑒別出SDP、RFCOMM和TCS。2.段和重組（SAR）由于L2CAP層允許傳輸?shù)陌L(zhǎng)度大于基帶層定義的最大傳輸單元（MTU）的長(zhǎng)度。所以為了提高帶寬的利用率，L2CAP包在空中無線傳輸之前，必須由L2CAP層把它們分割成小的基帶包，它利用低開銷的分段和分組機(jī)制來支持最大到64K字節(jié)包的傳輸。同樣當(dāng)L2CAP層接受到許多基帶包時(shí)，L2CAP按照簡(jiǎn)單的完整性校驗(yàn)把他們組裝成一個(gè)大的L2CAP包。3.服務(wù)質(zhì)量（QoS）L2CAP負(fù)責(zé)在信道間傳送QoS信息。L2CAP建立連接過程中，不能背離由協(xié)議協(xié)商得到的QoS信息。4.群組管理L2CAP的群組管理提出了群組單元的概念，這個(gè)群組管理功能可以使藍(lán)牙微微網(wǎng)成員和群組之間實(shí)現(xiàn)更有效的映射，但L2CAP定義的群組通信是無連接的，并不可靠。需要利用高層的加密技術(shù)來提高傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?.5 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）是極其重要的部分，發(fā)現(xiàn)服務(wù)在藍(lán)牙技術(shù)框架中起著至關(guān)緊要的作用，它是所有用戶模式的基礎(chǔ)。使用SDP可以查詢到設(shè)備信息和服務(wù)類型，從而在藍(lán)牙設(shè)備間建立相應(yīng)的連接。2.5.1 客戶機(jī)與服務(wù)器的交互方式服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議涉及的是SDP客戶和服務(wù)器之間的通信問題。服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制能向客戶機(jī)提供發(fā)現(xiàn)服務(wù)器上存在的服務(wù)及服務(wù)屬性的方法。這里的服務(wù)屬性包括服務(wù)類型和所需服務(wù)的協(xié)議信息。服務(wù)器提供服務(wù)記錄列表，它描述了服務(wù)器提供的全部服務(wù)。其中的每條服務(wù)記錄包含此項(xiàng)服務(wù)的全部信息?？蛻敉ㄟ^發(fā)送SDP請(qǐng)求獲取服務(wù)記錄。SDP提供了發(fā)現(xiàn)服務(wù)及其屬性（包括相關(guān)服務(wù)接入?yún)f(xié)議）的機(jī)制，但不提供使用這些服務(wù)的機(jī)制。因此，當(dāng)客戶或與客戶相關(guān)的應(yīng)用程序需要使用某項(xiàng)服務(wù)時(shí)，必須開辟一條單獨(dú)的通路連接到服務(wù)提供者。一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備既可以作SDP服務(wù)器，又可以作SDP客戶。當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備都是客戶時(shí)，就不需要SDP服務(wù)器。當(dāng)由一個(gè)設(shè)備上的多個(gè)應(yīng)用程序提供服務(wù)時(shí)，SDP服務(wù)器可以代表所有的服務(wù)提供者處理這些服務(wù)請(qǐng)求信息；類似地，一個(gè)SDP客戶也可以代表多個(gè)客戶應(yīng)用程序進(jìn)行服務(wù)查詢。SDP客戶與SDP服務(wù)器的射頻距離大小決定了服務(wù)器的有效性。當(dāng)一個(gè)服務(wù)器有效時(shí)，潛在的客戶必須從SDP之外得到通知，以便客戶查詢服務(wù)器提供的服務(wù)。當(dāng)服務(wù)器遠(yuǎn)離射頻有效范圍或服務(wù)器失效時(shí)，SDP不提供明確的通知，然而客戶機(jī)可以利用SDP輪詢服務(wù)器，如果得不到響應(yīng)，就可以推斷該服務(wù)器已經(jīng)無效。2.5.2 服務(wù)記錄信息交換服務(wù)是一種實(shí)體，它能夠提供信息、執(zhí)行操作或控制那些代表著另一實(shí)體的資源。它可以由軟件、硬件或二者的組合來實(shí)現(xiàn)。一項(xiàng)服務(wù)記錄保存有單項(xiàng)服務(wù)的全部信息，它由一張服務(wù)屬性表組成。服務(wù)記錄句柄是一個(gè)32位無符號(hào)整數(shù)，它唯一地標(biāo)識(shí)SDP服務(wù)器提供的服務(wù)。需要特別指出的是，句柄的唯一性是指它在某一個(gè)SDP服務(wù)器中是唯一的。例如，服務(wù)器S1和服務(wù)器S2都有代表同一服務(wù)的相同服務(wù)記錄，但是，它們的服務(wù)記錄句柄是各自獨(dú)立的，S1中的該句柄值在S2上毫無意義。在服務(wù)器上增加或者除一項(xiàng)服務(wù)記錄時(shí)，SDP不提供通知機(jī)制。當(dāng)通過邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)連接服務(wù)器時(shí)，如果服務(wù)記錄沒有從服務(wù)器中刪除，它所對(duì)應(yīng)的服務(wù)記錄句柄將一直有效；當(dāng)某項(xiàng)服務(wù)記錄已經(jīng)從服務(wù)器中刪除，如果仍然使用以前的服務(wù)記錄句柄向服務(wù)器提出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器將返回一個(gè)表明“句柄無效”的出錯(cuò)信息。在L2CAP連接期間，服務(wù)器必須保證沒有重復(fù)使用的句柄。在ServiceDatabaseState屬性值不變的情況下，服務(wù)記錄句柄通過逐次的L2CAP連接保持有效。代表服務(wù)器本身的句柄值0 x00000000在所有SDP服務(wù)器上都是有效的。服務(wù)記錄句柄值保留范圍：0 x000000010 x0000FFFF。2.5.3 服務(wù)屬性服務(wù)屬性有兩部分組成：屬性標(biāo)識(shí)符和屬性值。每一項(xiàng)服務(wù)屬性描述服務(wù)的一個(gè)特性。例如：ServiceClassIDList，服務(wù)類標(biāo)識(shí)符列表；ProtocolDescriptorList，指出可能使用的協(xié)議棧；ServiceID，唯一識(shí)別服務(wù)的標(biāo)識(shí)符；RoviderName，服務(wù)提供者的名字；IconURL，服務(wù)圖標(biāo)的URL；ServiceName，服務(wù)名字符串。服務(wù)屬性可分為通用屬性和專用屬性兩種。通用屬性適用于所有服務(wù)記錄，專用屬性由服務(wù)提供者定義。屬性ID采用16位無符號(hào)整數(shù)，以便區(qū)別于服務(wù)記錄中的其他服務(wù)屬性。服務(wù)類屬性由屬性ID和屬性值組成。屬于同一服務(wù)類的所有服務(wù)將賦予特定的屬性ID以相同的含義。屬性ID通常用一個(gè)數(shù)據(jù)元表示。屬性值是一個(gè)長(zhǎng)度可變的字段。它的含義由屬性記錄中相應(yīng)的屬性ID和服務(wù)類確定，通常用一個(gè)數(shù)據(jù)元（DataElement）表示。一般地，屬性值可以用任何類型的數(shù)據(jù)元表示。2.5.4 服務(wù)搜索SDP客戶一旦獲得服務(wù)記錄句柄，就能夠十分容易地查到相應(yīng)的屬性值。為使客戶在最初獲取希望得到的服務(wù)記錄句柄，服務(wù)搜索過程允許客戶檢索指定服務(wù)的服務(wù)記錄句柄。此服務(wù)記錄正是基于那些服務(wù)記錄中包含的屬性值。記錄句柄SDP提供了基于UUIDs的服務(wù)記錄搜索功能，它允許客戶獲取指定的服務(wù)記錄句柄。2.5.5 通用獨(dú)特標(biāo)識(shí)符UUID是一個(gè)128位無符號(hào)整數(shù)，它以分散方式獨(dú)立創(chuàng)建，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都是唯一的。為減少存儲(chǔ)和傳輸U(kuò)UID值的開銷，UUID值被固定分配在某個(gè)范圍，該范圍的第一個(gè)數(shù)值稱為藍(lán)牙UUID基數(shù)(B1uetooth_Base_UUID)，其值為00000000-0000-1000-7007-00805F9B34FB。在此范圍中，UUID用一個(gè)16位或32位的二進(jìn)制數(shù)表示，經(jīng)常被稱作16位或32位UUID。它的實(shí)際值代表一個(gè)128位數(shù)。128位的UUID值與16位或32位的UUID值之間的換算關(guān)系如下：