蓝牙技术及其硬件设计

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1、蓝牙技术及其硬件设计～教育资源库摘要：文章从蓝牙技术提出的背景和其优越性出发，分析了它的协议体系结构及其各个协议之间的关系。最后，通过给出一个蓝牙模块的硬件设计方案，详细说明了如何在实际的新产品中应用这一最新技术。　　关键词：　蓝牙　蓝牙技术　蓝牙协议体系　蓝牙模块　　1　蓝牙技术的提出和其优越性　　蓝牙技术是由蓝牙特别兴趣集团（SIG：SepecialInterestGroup）于1998年发起提出的。SIG最初是由IBM、Intel、Nokia、Ericssion、Toshiba等公司组成。但是目前，加入SIG的企业已经

2、达到两千多家，短短两年时间，SIG成员几乎覆盖了全球通信、网络、芯片、外设、软件等行业所有入门熟知的大企业，其发展势头异常迅猛。当然这里由于蓝牙技术的下列性质所决定的。　　（1）无线性　　蓝牙技术最初是以取消连接各种电器之间的连线为目标的。蓝牙技术主要面向网络中的各种数据及语音设备，如PC、拨号网络、笔记本电脑、HFC、PDA、打印机、传真机、数码相机、移动、高品质耳机等。蓝牙通过无线的方式将它们连成一个围绕个人的网络，省去了用户接线的烦恼，在各种便携设备之间实现无缝的资源共享。　　（2）蓝牙技术的开放性　　与生俱来的开放性

3、赋予了蓝牙强大的生命力。从它诞生之日起，蓝牙就是一个由厂商们自己发起的技术协议，完全公开，而并非某一家独有和保密。只要是SIG的成员，都有权无偿使用蓝牙的新技术，而且蓝牙技术标准制订后，任何厂商都可以无偿地拿来生产产品，只要产品通过SIG组织的测试并符合蓝牙标准后，品牌即可投入市场。　　（3）蓝牙产品的互操作性和兼容性　　蓝牙产品在满足蓝牙规范的前提下，还必须通过SIG的认证程序（qualificationprogram），只有通过了认证程序，才能走向市场。这就保证了即使是不同公司的蓝牙产品，也可实现互操作和数据共享，达到完

4、全兼容的目的。　　（4）蓝牙协议和其他无线协议的区别　　这里主要谈谈蓝牙和IEEE-802.11的区别。IEEE-802.11是应用于高端的无线局域网技术，其传输距离可达50m到数百米，传输速度为-11Mbit/s。而有别于IEEE-802.11的蓝牙则主要用于短距离传输（一般为10m，功率放大可以达到100m）数据和语音（1Mbit/s），而且功耗非常低。尽管蓝牙工作在全球通用的2.4GHz　ISM（即工业、科学、医学）频段，IEEE-802.11与蓝牙技术在某些情况下可以共存。这主要是因为，蓝牙特别设计了快速跳频及前向纠

5、错方案以保证链路稳定和传输可靠，有很强的抗干扰能力。　　（5）对人体安全影响不大　　随着无线技术的深入人心，辐射也成为消费者非常关心的问题。由世界卫星组织、IEEE等专家组成的小组表示，检测中并未发现蓝牙产品的辐射对人体有影响。蓝牙产品的输出功率仅为1m和TCS_binary协议是SIG分别在ETSITS07.10和ITU-RemendationQ.931协议的基础上制订的。选用协议则主要是各种已经广泛使用的高层协议。总之，电缆替代协议、控制协议和选用协议在核心协议的基础上构成了在向应用的协议。下面，就对各个协议作一个简单介

6、绍。　　2.1蓝牙核心协议　　2.1.1基带协议（Baseband）　　在说基带协议时，我们先来看看蓝牙的网络拓扑结构如图2所示。它首先由一个个微微网（pico）构成。一个微微网中，只有一个蓝牙设备是主设备（master），但是可以有7个从设备（slave），它们是由3位的MAC地址区分的。主设备的时钟和跳频序列用于同步同一个微微网中的从设备。多个独立的非同步的微微网又可以形成分布式网络（scatter），一个微微网中的主/从设备可以是另外一个微微网中的主/从设备，但是各个微微网通过使用不同的跳频序列来加以区分。　　基带协议

7、就是确保各个蓝牙设备之间的物理射频连接，以形成微微网。蓝牙的射频系统是一个跳频系统，其任一分组在指定时隙、指定频率上发送，它使用查询（inquiry）和寻呼（page）进程同步不同设备间的发送频率和时钟，可为基带数据分组提供两种物理连接方式：同步面向连接（SCO）和异步非连接（ACL）。SCO既能传输语音分组（采用CVSD编码），也能传输数据分组；而ACL只能传输数据分组。所有的语音和数据分组都附有不同级别的前向纠错（FEC）或循环冗余校验（CRC）编码，并可进行加密，以保证传输可靠。此外，对于不同的数据类型都会分配一个特殊

8、的信道，可以传递连接管理信息和控制信息等。　　2.1.2连接管理协议（LMP）　　连接管理协议负责蓝牙各设备间连接的建立。首先，它通过连接的发起、交换、核实，以进行身份认证和加密等安全措施；其次它通过设备间协商以确定基带数据分组的大小；另外，它还可以控制无线部分的电源模式和工作周期，以及微