隨著藍牙技術的不斷更新發(fā)展，藍牙模塊的傳輸速率也在不斷的提高，并且功耗也是越來越低，這也使得藍牙模塊的應用范圍變得更加廣泛。但是若是想自己設計一套完善的藍牙系統(tǒng)，就必須充分的掌握藍牙的相關無線技術知識，如：射頻設計、協(xié)議堆棧、系統(tǒng)集成以及藍牙模塊的物聯(lián)網(wǎng)應用的選型等方面的專業(yè)知識。本文也將重點的介紹藍牙模塊技術知識，希望能給您帶來幫助。
藍牙模塊可以通過串口（SPI、IIC）和MCU控制設備來進行數(shù)據(jù)傳輸。
藍牙模塊可以做主機和從機兩種模塊。主機模式就是能夠搜索別的藍牙模塊并且主動與之建立連接。而從機模式不能主動的建立連接，只能夠等主機連接自己。
低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy），簡稱為BLE。藍牙低能耗無線技術利用許多智能手段最大限度地降低功耗。
藍牙低能耗架構共有兩種芯片構成：單模芯片和雙模芯片。藍牙單模器件是藍牙規(guī)范中新出現(xiàn)的一種只支持藍牙低能耗技術的芯片——是專門針對ULP操作優(yōu)化的技術的一部分。藍牙單模芯片可以和其它單模芯片及雙模芯片通信，此時后者需要使用自身架構中的藍牙低能耗技術部分進行收發(fā)數(shù)據(jù)。雙模芯片也能與標準藍牙技術及使用傳統(tǒng)藍牙架構的其它雙模芯片通信。
注：按應用可分為數(shù)據(jù)藍牙模塊和語音藍牙模塊，前者完成無線數(shù)據(jù)傳輸，后者完成語音和立體聲音頻的無線數(shù)據(jù)傳輸。
藍牙模塊無線傳輸協(xié)議體系中的協(xié)議按SIG的關注程度分為四層：
1、核心協(xié)議：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP；
2、電纜替代協(xié)議：RFCOMM；
3、電話傳送控制協(xié)議：TCS-Binary、AT命令集；
4、選用協(xié)議：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。
除上述協(xié)議層外，規(guī)范還定義了主機控制器接口（HCI），它為基帶控制器、連接管理器、硬件狀態(tài)和控制寄存器提供命令接口。在上圖中可見，HCI位于L2CAP的下層，但HCI也可位于L2CAP上層。
藍牙模塊核心協(xié)議由SIG制定的藍牙專用協(xié)議組成。絕大部分藍牙設備都需要核心協(xié)議（加上無線部分），而其他協(xié)議則根據(jù)應用的需要而定。總之，電纜替代協(xié)議、電話控制協(xié)議和被采用的協(xié)議在核心協(xié)議基礎上構成了面向應用的協(xié)議。
?。?）無線射頻模塊（Radio）：藍牙模塊最底層，帶微帶天線，負責數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。
?。?）基帶模塊（BaseBand）：無線介質訪問約定。提供同步面向連接的物理鏈路（SCO）和異步無連接物理鏈路（ACL），負責跳頻和藍牙數(shù)據(jù)及信息幀傳輸，并提供不同層次的糾錯功能（FEC和CTC）。
?。?）鏈路控制模塊（LC）：藍牙數(shù)據(jù)包的編碼和解碼。
?。?）鏈路管理模塊（LM）：負責創(chuàng)建、修改和發(fā)布邏輯鏈接，更新設備間物理鏈接參數(shù)，進行鏈路的安全和控制。
（5）主機控制器接口（HCI）：是軟硬件接口部分，由基帶控制器、連接管理器、控制和事件寄存器等組成；軟件接口提供了下層硬件的統(tǒng)一命令，解釋上下層消息和數(shù)據(jù)的傳遞。硬件接口包含UART、SPI和USB等。
?。?）邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）：藍牙協(xié)議棧的基礎，也是其他協(xié)議實現(xiàn)的基礎。向上層提供面向連接和無連接的數(shù)據(jù)封裝服務；采用了多路技術、分割和重組技術、組提取技術來進行協(xié)議復用、分段和重組、認證服務質量、組管理等行為。
?。?）音視頻發(fā)布傳輸協(xié)議（AVDTP）和音視頻控制傳輸協(xié)議（AVCTP）：二者主要用于Audio/Video在藍牙設備中傳輸?shù)膮f(xié)議，前者用于描述傳輸，后者用于控制信號交換的格式和機制。
?。?）服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）：藍牙技術框架至關重要一層，所有應用模型基礎。動態(tài)的查詢設備信息和服務類型，建立一條對應的服務通信通道，為上層提供發(fā)現(xiàn)可用的服務類型和屬性協(xié)議信息。
（4）串口仿真協(xié)議（RFCOMM）：實現(xiàn)了仿真9針RS232串口功能，實現(xiàn)設備間的串行通信。
?。?）二進制電話控制協(xié)議（TCS）：基于 ITU-T Q.931 建議的采用面向比特的協(xié)議，它定義了用于藍牙設備之間建立語音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令（Call Control Signalling），并負責處理藍牙設備組的移動管理過程。
Bluetooth Profile是藍牙設備間數(shù)據(jù)通信的無線接口規(guī)范。目前有四大類、十三種協(xié)議規(guī)則，廠商可以自定義規(guī)格。幾種最常見的Profile文件：
?。?）通用訪問配置文件（GAP）：其他所有配置文件的基礎，定義了在藍牙設備間建立基帶鏈路的通用方法，并允許開發(fā)人員根據(jù)GAP定義新的配置文件。包含所有藍牙設備實施的功能，發(fā)現(xiàn)和連接設備的通用步驟，基本用戶界面等通用操作。
（2）服務發(fā)現(xiàn)應用配置文件（SDAP）：描述應用程序如何用SDP發(fā)現(xiàn)遠程設備服務，可與向/從其他藍牙設備發(fā)送/接收服務查詢的SDP連接。
?。?）串行端口配置文件（SPP）：基于ETSI TS 07.10規(guī)格定義如何設置虛擬串行端口及如何連接兩個藍牙設備。速度可達128kb/s。
?。?）通用對象交換配置文件（GOEP）：可以將任意對象（如圖片、文檔等）從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備。
1、物理層（PHY）：射頻傳輸。
2、鏈路層（LL）：控制射頻狀態(tài)，包括等待、廣告、掃描、初始化、連接。
3、主機控制接口層（HCI）：主機和控制器通信接口。
4、邏輯鏈路控制及適配協(xié)議層（L2CAP）：提供數(shù)據(jù)封裝服務，允許邏輯上點對點通信。
5、安全管理層（SM）：加解密，為安全連接和數(shù)據(jù)交換提供服務。
6、屬性協(xié)議層（ATT）：允許設備（服務器）向另一個設備（客戶端）展示特定的數(shù)據(jù)（屬性）。
7、通用屬性配置文件層（GATT）：定義了使用ATT的服務框架，兩個建立連接的設備之間的所有數(shù)據(jù)通信都是通過GATT子程序處理。
8、通用訪問配置文件層（GAP）：對所有藍牙設備提供共同的功能，如傳輸模式和訪問程序、協(xié)議和應用描述。GAP服務包含設備發(fā)現(xiàn)、連接模式、安全、認證、聯(lián)合模型和服務發(fā)現(xiàn)。
分為主透傳協(xié)議模塊（MTTM）和從透傳協(xié)議模塊（STTM）。
MTTM可以工作在透傳模式（TTM）和指令模式（CM），工作如下：用戶通過AT指令控制模塊連接從設備。在成功建立鏈接后，MTTM自動查找從設備的透傳通道，如果從設備屬于STTM，MTTM默認進入TTM，否則進入CM。
透傳模式，目的是實現(xiàn)透傳或直驅控制功能，主機CPU可以通過通用串口模塊與STTM雙向通信，MTTM直接將數(shù)據(jù)轉發(fā)給STTM，再從STTM串口輸出到從機CPU。反向亦可。
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