淺析藍(lán)牙技術(shù)

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1、藍(lán)牙協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)模式分析廣州大學(xué)信息與機(jī)電工程學(xué)院(510405)鄒艷碧廣州大學(xué)理學(xué)院(510405)吳智量廣州大學(xué)信息與機(jī)電工程學(xué)院(510405)李朝暉摘要:藍(lán)牙技術(shù)是未耒無(wú)線通信的一個(gè)重要的研究方向。本文主要介紹了藍(lán)牙TM技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn),并結(jié)合東芝公司生產(chǎn)的藍(lán)牙協(xié)議棧產(chǎn)品BluetoothUtility軟件棧,分析了它的軟件實(shí)現(xiàn)模式。關(guān)鍵詞:藍(lán)牙技術(shù);軟件實(shí)現(xiàn);鏈路管理與控制;虛擬操作系統(tǒng)(VOS)中圖分類號(hào):TN911.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A藍(lán)牙技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)。它的主要目的就是要在全世界范圍

2、內(nèi)建立一個(gè)短距離的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。它使用2.4-2.5GHz的ISM(IndustrionScientifcMedical)頻段來(lái)傳送話音和數(shù)據(jù)。運(yùn)用成熟、實(shí)用、先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)來(lái)代替電纜,它提供了低成本,低功耗的無(wú)線接口,使所有的固定和移動(dòng)設(shè)備諸如:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、無(wú)繩電話系統(tǒng)、通信設(shè)備等,通過(guò)微微網(wǎng)(PAN,PersonalAreaNetwork)連接起來(lái)相互通信,實(shí)現(xiàn)資源共享。簡(jiǎn)而言之,藍(lán)牙技術(shù)支持多種電子設(shè)備之間的短距離無(wú)線通信,這種通信不需要任何線纜,亦不需要用戶直接手工干涉;每當(dāng)一個(gè)嵌入了

3、藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備發(fā)覺(jué)另一同樣嵌入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備,它們就能自動(dòng)同步,并建立一種特別的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(adhoc),相互通信,實(shí)現(xiàn)資源共享。1.藍(lán)牙的結(jié)構(gòu)體系藍(lán)牙協(xié)協(xié)棧的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是由底層硬作者簡(jiǎn)介:鄒艷碧(1957-),女,工程師;主要研究方向:電子與通信、自適應(yīng)信號(hào)處理、多媒體技術(shù).件模塊,中間層和高端應(yīng)用層三大部分組成。1.1藍(lán)牙的底層模塊底層模塊是藍(lán)牙技術(shù)的核心模塊,所有嵌入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備都必須包括底層模塊。它主要由鏈路管理層(LMPLinkManagerProtocol)、基帶層(BBBaseBa

4、nd)和射頻(RFRodioFrequency)組成。其功能是:無(wú)線連接層(RF)通過(guò)2.4GHZ無(wú)需申請(qǐng)的ISM頻段,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的過(guò)濾和傳輸,它主要定義了對(duì)工作在此頻段的藍(lán)牙接收機(jī)應(yīng)滿足的要求;基帶層(BB)提供了兩種不同的物理鏈路(同步面向連接鏈路SCOSynchronousConnectionOriented和異步無(wú)連接鏈路ACLAsynchronousConnectionLess),負(fù)責(zé)跳頻和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸,且對(duì)所有類型的數(shù)據(jù)包提供了不同層次的前向糾錯(cuò)碼(FECFrequencyErrorC

5、orrection)或循環(huán)沉余度差錯(cuò)校驗(yàn)(CTCCyclicRedundancyCheck);LMP層負(fù)責(zé)兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備鏈路的建立和拆除及鏈路的安全和控制,如鑒權(quán)和加密、控制和協(xié)商基帶包的大小等,它為上層軟件模塊提供了不同的訪問(wèn)入口;藍(lán)牙主機(jī)控制器接口HCI(HostControllerInterface)由基帶控制器、連接管理器、控制和事件寄存器等組成。它是藍(lán)牙協(xié)議中軟硬件之間的接口,它提供了一個(gè)調(diào)用下層BB、LM、狀態(tài)和控制寄存器等硬件的統(tǒng)一命令,上、下兩個(gè)模塊接口之間的消息和數(shù)據(jù)的傳遞必須通過(guò)HCI的

6、解釋才能進(jìn)行。HCI層以上的協(xié)議軟件實(shí)體運(yùn)行在主機(jī)上,而HCI以下的功能由藍(lán)牙設(shè)備耒完成,二者之間通過(guò)傳輸層進(jìn)行交互。1.2中間協(xié)議層中間協(xié)議層由邏輯鏈路控制與適配協(xié)議L2CAP(LogicalLinkControlandAdaptationProtocol)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議SDP(ServiceDiscoveryProtocol)、串口仿真協(xié)議或稱線纜替換協(xié)議RFCOM和二進(jìn)制電話控制協(xié)議TCS(TelephonyControlprotocolSpectocol)組成。L2CAP是藍(lán)牙協(xié)議棧的核心組成部分,

7、也是其它協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。它位于基帶之上,向上層提供面向連接的和無(wú)連接的數(shù)據(jù)服務(wù)。它主要完成數(shù)據(jù)的拆裝、服務(wù)質(zhì)量控制,協(xié)議的復(fù)用、分組的分割和重組(SegmentationAndReassembly)及組提取等功能。L2CAP允許高達(dá)64KB的數(shù)據(jù)分組。SDP是一個(gè)基于客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的協(xié)議。它工作在L2CAP層之上,為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來(lái)發(fā)現(xiàn)可用的服務(wù)及其屬性,而服務(wù)的屬性包括服務(wù)的類型及該服務(wù)所需的機(jī)制或協(xié)議信息。RFCOMM是一個(gè)仿真有線鏈路的無(wú)線數(shù)據(jù)仿真協(xié)議,符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)的TS07.10串口

8、仿真協(xié)議。它在藍(lán)牙基帶上仿真RS-232的控制和數(shù)據(jù)信號(hào),為原先使用串行連接的上層業(yè)務(wù)提供傳送能力。TCS是一個(gè)基于ITU-TQ.931建議的采用面向比特的協(xié)議,它定義了用于藍(lán)牙設(shè)備之間建立語(yǔ)音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令(CallControlSignalling),并負(fù)責(zé)處理藍(lán)牙設(shè)備組的移動(dòng)管理過(guò)程。1.3高端應(yīng)用層高端應(yīng)用層位于藍(lán)牙協(xié)議棧的最上部分。一個(gè)完整的藍(lán)牙協(xié)議棧按其功能又可劃分為四層:核心協(xié)議層(BB、LM

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