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目录

蓝牙基础知识

蓝牙概述

蓝牙产生背景

蓝牙发展历程

蓝牙技术类型

经典蓝牙(BR/EDR和AMP)

低功耗蓝牙(BLE)

市场上常见蓝牙架构

SOC蓝牙单芯片方案

SOC蓝牙+MCU方案

蓝牙host+controller分开方案

蓝牙协议栈

蓝牙芯片架构

BLE低功耗蓝牙协议栈框架 

物理层(Physical Layer,PHY)

通用访问配置文件层(Generic access profile,GAP)

逻辑链路控制及自适应协议层(Logical Link Control and Adaptation Protocol,L2CAP)

安全管理层(Security Manager,SM)

属性协议层(Attribute protocol,ATT)

通用属性配置文件层(Generic Attribute profile,GATT)

使用场景

ESP32-C3中的蓝牙功能

BLE角色划分

BLE的地址

        公共地址

        随机地址

                静态地址

                私有地址

                       不可解析

                        可解析

        使用地址

广播

扫描

通讯


蓝牙基础知识

蓝牙概述

蓝牙,是一种利用低功率无线电,支持设备短距离通信的无线电技术,能在包括移动电话、PDAQ、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换,蓝牙工作在全球通用的2.4 GHz(2.4 至 2.485 GH)ISM(即工业、科学、医学)频段,使用IEEE802.11协议。

蓝牙产生背景

1998年5月,爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家著名厂商,在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术,其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。芯片霸主Intel公司负责半导体芯片和传输软件的开发,爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发,IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。 1999年下半年,著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三星、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织,从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。

全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品,使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景,并预示着21世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。

蓝牙发展历程

自1994年由爱立信推出至今,蓝牙技术已经走过了30个岁月,发展为当前的状况。

第一代蓝牙:关于短距离通讯早期的探索,使用的是BR(Basic Rate)技术,此时蓝牙的理论传输速率,只能达到721.2Kbps。

第二代蓝牙:新增的EDR(Enhanced Data Rate)技术,使得蓝牙设备的传输率可达3Mbps。

第三代蓝牙核心是AMP(Generic Alternate MAC/PHY),这是一种全新的交替射频技术,支持动态地选择正确射频,传输速率高达24Mbps。

第四代蓝牙:主推Low Energy低功耗,BLE(Bluetooth Low Energy)低功耗功能。

第五代蓝牙开启物联网时代大门,在低功耗模式下具备更快更远的传输能力。

蓝牙技术类型

蓝牙协议包括两种技术:BR(Basic Rate)和LE(Low Energy)。

这两种技术都包括搜索(discovery)管理、连接(connection)管理等机制,但它们是相互独立的,不能互通的技术!

厂商如果只实现了一种,那么只能与同样实现该技术的设备互通。如果厂商要确保能和所有的蓝牙设备互通,那么就只能同时实现两种技术,而不去管是否真的需要。

经典蓝牙(BR/EDR和AMP)

BR:Basic Rate是正宗的蓝牙技术,可以包括可选的EDR(Enhanced Data Rate)技术,以及AMP(Alternate MAC and PHY layer extension)。

BR:最早期的蓝牙技术,速度只能达到721.2Kbps,在那个年代,已为高大上了。

EDR:随着技术的提升,使用EDR技术的蓝牙,理论速率可以达到2.1Mbps。

AMP:使用AMP技术的蓝牙,理论速率可以达到54Mbps。蓝牙自身的物理层和AMP技术差异明显,BR/EDR和AMP是不能同时使用的。简单的说,就是:BR和EDR是可以同时存在的,但BR/EDR和AMP只能二选一。

低功耗蓝牙(BLE)

上面所讲的BR技术的进化路线,就是传输速率的加快、加快、再加快。但能量是守恒的,你想传得更快,代价就是消耗更多的能量。而有很多的应用场景,并不关心传输速率,反而非常关心功耗。这就是Bluetooth LE(称作蓝牙低功耗)产生的背景。

低功耗蓝牙与经典蓝牙使用相同的2.4GHz无线电频率,因此双模设备可以共享同一个天线。低功耗蓝牙使用的调制系统更简单。BLE技术相比BR技术,差异非常大,或者说就是两种不同的技术,凑巧都加一个“蓝牙”的前缀而已。目前BLE主要广泛应用于IoT(Internet of Things:物联网)产品领域。

市场上常见蓝牙架构

SOC蓝牙单芯片方案

一般是半导体厂商半开源协议栈,把开发的蓝牙协议栈直接烧写到蓝牙芯片中(比如CSR BC4/5、CSR8670、CSR8675、T1CC2540、NRF51xXx、NRF52XXx、乐鑫ESP32等等)。

此类芯片一般可以直接做为MCU用,这类产品一般用于消费类电子,集成度很高,调一调参数可以直接使用,常见的有蓝牙耳机等产品。

SOC蓝牙+MCU方案

在集成好的蓝牙芯片基础上,通过特定的接口(UART居多),发送自定义的command来达到想要的功能,

http://www.yidumall.com/news/76853.html

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