隨著近年來藍(lán)牙技術(shù)的不斷發(fā)展,，在功耗不斷降低的情形下,，藍(lán)牙的傳輸速率也不斷地得到提高，使藍(lán)牙的應(yīng)用范圍更加廣泛,。但若想設(shè)計(jì)一套完善的藍(lán)牙系統(tǒng),，就必須充分掌握藍(lán)牙的相關(guān)技術(shù)知識，如：射頻設(shè)計(jì),、協(xié)議堆棧,、系統(tǒng)集成及藍(lán)牙模塊的選型等方面的專門知識。本文將介紹其中藍(lán)牙模塊基礎(chǔ)知識,。1,、數(shù)據(jù)透傳藍(lán)牙模塊可以通過串口（SPI,、IIC）和MCU控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

藍(lán)牙模塊可以做為主機(jī)和從機(jī),。主機(jī)就是能夠搜索別的藍(lán)牙模塊并主動建立連接,，從機(jī)則不能主動建立連接，只能等別人連接自己,。2,、低功耗低功耗藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy），簡稱BLE,。藍(lán)牙低能耗無線技術(shù)利用許多智能手段最大限度地降低功耗,。藍(lán)牙低能耗架構(gòu)共有兩種芯片構(gòu)成：單模芯片和雙模芯片。藍(lán)牙單模器件是藍(lán)牙規(guī)范中新出現(xiàn)的一種只支持藍(lán)牙低能耗技術(shù)的芯片——是專門針對ULP操作優(yōu)化的技術(shù)的一部分,。藍(lán)牙單模芯片可以和其它單模芯片及雙模芯片通信,，此時(shí)后者需要使用自身架構(gòu)中的藍(lán)牙低能耗技術(shù)部分進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。雙模芯片也能與標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙技術(shù)及使用傳統(tǒng)藍(lán)牙架構(gòu)的其它雙模芯片通信,。

注：按應(yīng)用可分為數(shù)據(jù)藍(lán)牙模塊和語音藍(lán)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,。3,、藍(lán)牙協(xié)議組成

藍(lán)牙協(xié)議體系中的協(xié)議按SIG的關(guān)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(jī)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(lán)牙核心協(xié)議由SIG制定的藍(lán)牙專用協(xié)議組成,。絕大部分藍(lán)牙設(shè)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(yīng)用的需要而定?？傊?，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(chǔ)上構(gòu)成了面向應(yīng)用的協(xié)議,。4,、藍(lán)牙基本架構(gòu)

4.1底層硬件模塊（1）無線射頻模塊（Radio）：藍(lán)牙最底層，帶微帶天線,，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送,。（2）基帶模塊（BaseBand）：無線介質(zhì)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(fù)責(zé)跳頻和藍(lán)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）。（3）鏈路控制模塊（LC）：藍(lán)牙數(shù)據(jù)包的編碼和解碼,。（4）鏈路管理模塊（LM）：負(fù)責(zé)創(chuàng)建,、修改和發(fā)布邏輯鏈接，更新設(shè)備間物理鏈接參數(shù),，進(jìn)行鏈路的安全和控制,。（5）主機(jī)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,。4.2.中間協(xié)議層（1）邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）：藍(lán)牙協(xié)議棧的基礎(chǔ)，也是其他協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),。向上層提供面向連接和無連接的數(shù)據(jù)封裝服務(wù),；采用了多路技術(shù)、分割和重組技術(shù),、組提取技術(shù)來進(jìn)行協(xié)議復(fù)用,、分段和重組、認(rèn)證服務(wù)質(zhì)量、組管理等行為,。（2）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(lán)牙設(shè)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(jī)制,。（3）服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）：藍(lán)牙技術(shù)框架至關(guān)重要一層,，所有應(yīng)用模型基礎(chǔ)。動態(tài)的查詢設(shè)備信息和服務(wù)類型,，建立一條對應(yīng)的服務(wù)通信通道,，為上層提供發(fā)現(xiàn)可用的服務(wù)類型和屬性協(xié)議信息。（4）串口仿真協(xié)議（RFCOMM）：實(shí)現(xiàn)了仿真9針RS232串口功能,，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的串行通信,。（5）二進(jìn)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(lán)牙設(shè)備之間建立語音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令（Call Control Signalling）,，并負(fù)責(zé)處理藍(lán)牙設(shè)備組的移動管理過程,。4.3.藍(lán)牙ProfileBluetooth Profile是藍(lán)牙設(shè)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：（1）通用訪問配置文件（GAP）：其他所有配置文件的基礎(chǔ),，定義了在藍(lán)牙設(shè)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(lán)牙設(shè)備實(shí)施的功能,，發(fā)現(xiàn)和連接設(shè)備的通用步驟,，基本用戶界面等通用操作。（2）服務(wù)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用配置文件（SDAP）：描述應(yīng)用程序如何用SDP發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備服務(wù),，可與向/從其他藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送/接收服務(wù)查詢的SDP連接,。（3）串行端口配置文件（SPP）：基于ETSI TS 07.10規(guī)格定義如何設(shè)置虛擬串行端口及如何連接兩個藍(lán)牙設(shè)備。速度可達(dá)128kb/s,。（4）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(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備。5,、藍(lán)牙協(xié)議棧層次

5.1.物理層（PHY）：射頻傳輸,。5.2.鏈路層（LL）：控制射頻狀態(tài)，包括等待,、廣告,、掃描、初始化,、連接,。5.3.主機(jī)控制接口層（HCI）：主機(jī)和控制器通信接口,。5.4.邏輯鏈路控制及適配協(xié)議層（L2CAP）：提供數(shù)據(jù)封裝服務(wù)，允許邏輯上點(diǎn)對點(diǎn)通信,。5.5.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(wù)。5.6.屬性協(xié)議層（ATT）：允許設(shè)備（服務(wù)器）向另一個設(shè)備（客戶端）展示特定的數(shù)據(jù)（屬性）,。5.7.通用屬性配置文件層（GATT）：定義了使用ATT的服務(wù)框架,，兩個建立連接的設(shè)備之間的所有數(shù)據(jù)通信都是通過GATT子程序處理。5.8.通用訪問配置文件層（GAP）：對所有藍(lán)牙設(shè)備提供共同的功能,，如傳輸模式和訪問程序,、協(xié)議和應(yīng)用描述。GAP服務(wù)包含設(shè)備發(fā)現(xiàn),、連接模式,、安全、認(rèn)證,、聯(lián)合模型和服務(wù)發(fā)現(xiàn),。6、藍(lán)牙傳輸過程6.1.主從機(jī)建立過程

6.2.主從通信透傳模塊分為主透傳協(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(shè)備。在成功建立鏈接后,，MTTM自動查找從設(shè)備的透傳通道,，如果從設(shè)備屬于STTM，MTTM默認(rèn)進(jìn)入TTM,，否則進(jìn)入CM,。透傳模式，目的是實(shí)現(xiàn)透傳或直驅(qū)控制功能,，主機(jī)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(zhuǎn)發(fā)給STTM，再從STTM串口輸出到從機(jī)CPU,。反向亦可,。