蓝牙传输十篇

蓝牙传输篇1

关键词：蓝牙基带数据传输设备连接

蓝牙（Bluetooth）是一种新型、开放、低成本、短距离的无线连接接技术，可取代短距离的电缆，实现话音和数据的无线传输。这种有效、廉价的无线连接技术可以方便地将计算机及外设、移动电话、掌上电脑、信息家电等设备连接起来，在它可达到的范围内使各种信息化移动便携设备都能实现无缝资源共享，还可通过无线局域网（WirelessLAN）与Internet连接，实现多媒体信息的无线传输。

蓝牙系统采用分散式（Scatter）结构，设备间以及从方式构成微微网（Piconet），支持点对点和点对多点通信。它采用GFSK调制，抗干扰性能好，通过快速跳频和短包技术来减少同频干扰，保证传输的可靠性。使用的频段为无需申请许可的2.4GHz的ISM频段。

蓝牙协议从协议来源大致分为四部分：核心协议、电缆替代协议（RECOMM）、电路控制协议和选用协议。其中核心协议是蓝牙专利协议，完全由蓝牙SIG开发，包括基带协议（BB）、连接管理协议（LMP）、逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）以及服务发现协议（SDP）。蓝牙协议从体系结构又可分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分，其中链路管理层（LM）、基带(BB)和射频层（RF）构成蓝牙的底层模块。由此可见，基带层是蓝牙协议的重要组成部分。本文主要对蓝牙技术中最重要的基带数据传输机理进行分析。

1基带协议概述

图1给出蓝牙系统结构示意图。在蓝牙系统中，使用蓝牙技术将设备连接起来的网络称作微微网（Piconet），它由一个主节点（MasterUnit）和多个从节点(SlaveUnit)构成。主节点是微微网中用来同步其他节点的蓝牙设备，是连接过程的发起者，最多可与7个从节点同时维持连接。从节点是微微网中除主节点外的设备。两个或多个微微网可以连接组成散射网（Scatternet）。

图2给出蓝牙协议结构示意图。基带层位于蓝牙协议栈的蓝牙射频之上，并与射频层一起构成蓝牙的物理层。从本质上说，它作为一个链接控制器，描述了基带链路控制器的数字信号处理规范，并与链路管理器协同工作，负责执行象连接建立和功率控制等链路层的，如图3所示。基带收发器在跳频（频分）的同时将时间划分（时分），采用时分双工（TDD）工作方式（交替发送和接收），基带负责把数字信号写入并从收发器中读入数据。主要管理物理信道和链接，负责跳频选择和蓝牙数据及信息帧的传输、象误码纠错、数据白化、蓝牙安全等。基带也管理同步和异步链接，处理分组包，执行寻呼、查询来访及获取蓝牙设备等。

在蓝牙基带协议中规定，蓝牙设备可以使用4种类型的地址用于同场合和状态。其中，48位的蓝牙设备地址BD_ADDR（IEEE802标准），是蓝牙设备连接过程的唯一标准；3位的微微网激活节点地址AM_ADDR，用以标识微微网中激活成员，该地址3位全用作广播信息；8位的微微网休眠节点地址PM_ADDR，用以标识微微网中休眠的从节点。微微网接入地址AR_ADDR，分配给微微网中要启动唤醒过程的从节点。

当微微网主从节点通信时，彼此必须保持同步。同步所采用的时钟包括自身不调整也不关闭的本地设备时钟CLKN，微微网中主节点的系统时钟CLK以及为主节点时钟对从节点本地设备时钟进行周期更新以保持主从同步的补偿时钟CLKE。

与其它无线技术一样，蓝牙技术中微微网通过使用各种信道来实现数据的无线传输。其中，物理信道表示在79个或者23个射频信道上跳变的伪随机跳频序列，每个微微网的跳频序列是唯一的，并且由主节点的蓝牙设备地址决定；此外，蓝牙有5种传送不同类型信息的逻辑信道，它们分别为：

(1)LC信道：控制信道，用来传送链路层控制信息；

(2)LMC信道：链接管理信道，用在链路层传送链接管理信息；

(3)UA信道：用户信道，用来传送异步的用户信息；

(4)UI信道：用户信道，用来传送等时的用户信息；

(5)US信道：用户信道，用来传送同步的用户信息。

在蓝牙系统中，主从节点以时分双工（TDD）机制轮流进行数据传输。因此，在信道上又可划分为长度为625μs的时隙（TimeSlot），并以微微网主节点时钟进行编号(0-227-1)，主从节点分别在奇、偶时隙进行数据发送。

2蓝牙数据传输

蓝牙支持电路和分组交换，数据以分组形式在信道中传输，并使用流控制来避免分组丢失和拥塞。为确保分组包数据正确传输，还进行数据的白化和纠错，下面分别对这些传输机制进行分析。

2.1蓝牙分组

分组包数据可以包含话音、数据或两者兼有。分组包可以占用多个时隙（多时隙分组）并且可以在下一个时隙继续发送，净荷(Payload)也带有16位的错误校验识别和校验（CRC）。有5种普通的分组类型，4个SCO分组包和7个ACL分组包。一般分组包格式如图4。

图3基带层抽象

其中，接入码(Accesscode)用来定时同步、偏移补偿、寻呼和查询。蓝牙中有三种不同类型的接入码：

(1)信道接入码（CAC）：用来标识一个微微网；

(2)设备接入码（DAC）：用作设备寻呼和它的响应；

(3)查询接入码（IAC）：用作设备查询目的。

分组头（Header）包含6个字段，用于链路控制。其中AM_ADDR是激活成员地址，TYPE指明分组类型，FLOW用于ACL流量控制位，ARQN是分组包确认标识，SEQN用于分组重排的分组编号，HEC对分组头进行验。蓝牙使用快速、不编号的分组包确认方式，通过设置合适的ARQN值来区别确定是否接收到数据分组包。如果超时，则忽略这个分组包，继续发送下一个。

2.2链接及流控制

蓝牙定义了两种链路类型，即面向连接的同步链路（SCO）和面向无连接的异步链路（ACL）。SCO链接是一个对称的主从节点之间点对点的同步链接，在预留的时间里发送SCO分组，属于电路交换，主要携带话音信息。主节点可同时支持3个SCO链接，从节点可同时支持2～3个链接SCO，SCO分组包不支持重传。SCO链路通过主节点LMP发送一个SCO建立消息来建立，该消息包含定时参数（Tsco和Dsco）。

ACL链接是为匹克网主节点在没有为SCO链接保留的时隙中，提供可以与任何从节点进行异步或同步数据交换的机制。一对主从节点只可以维持一个ACL链接。使用多个ACL分组时，蓝牙采用分组包重发机制来保证数据的完整性。ACL分组不指定确定从节点时，被认为是广播分组，每个从节点都接收这个分组。

蓝牙建议使用FIFO（先进先出）队列来实现ACL和SCO链接的发送和接收，链接管理器负责填充这些队列，而链接控制器负责自动清空队列。接收FIFO队列已满时则使用流控制来避免分组丢失和拥塞。如果不能接收到数据，接收者的链接控制器发送一个STOP指令，并插入到返回的分组头（Header）中，并且FLOW位置1。当发送者接收到STOP指示，就冻结它的FIFO队列停止发送。如果接收器已准备好，发送一个GO分组给发送方重新恢复数据传输，FLOW位置0。

2.3数据同步、扰码和纠错

由于蓝牙设备发送器采用时分双工（TDD）工作机制，它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据。微微网通过主节点的系统时钟来实现同步，并决定其跳频序列中的相位。在微微网建立时，主节点的时钟传送给从节点，每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量，实现与主节点的同步。在微微同生存期内，主节点不会调整自己的系统时钟。为了与主节点的时钟匹配，从节点会偏移量进行周期的更新。蓝牙时钟应该至少具有312μs的分首辨率。主节点分组发送的平均定时与理想的625ms时隙相比，偏移不不能超过20ppm，抖动（Jitter）应该少于1ms。

在分组数据送出去并且在FEC编码之前，分组头和净荷要进行扰码，使分组包随机化。接收数据分组包时，使用盯同的白化字进行去扰处理。

为了提高数据传输可靠性及系统抗干扰性，蓝牙数据传输机制采用三种纠错方式：1/3率FEC编码方式（即每一数据位重复3次）、冗余2/3率FEC编码方式（即用一个多项式发生器把10位码编码成15位码）以及数据自动请求重发方式（即发送方在收到接收方确认消息之前一直重发数据包，直到超时）。

图4蓝牙分组包格式

3蓝牙设备连接

蓝牙链接控制器工作在两种主要状态：待令（Standby）和连接（Connection）。在蓝牙设备中，Standby是缺省的低功率状态，只运行本地时钟且不与任何其他设备交互。在连接状态，主节点和从节点能交换分组包进行通信，所以要实现蓝牙设备之间的互相，彼此必须先建立连接。由于蓝牙使用的ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带，会遇到各种各样的干扰源，所以蓝牙采用分组包快速确认技术和跳频方案来确保链路和信道的稳定。在建立连接和通信过程中使用跳频序列作为物理信道，跳频选择就是选择通信的信道。

3.1跳频选择

跳频技术把频带分成若干个跳频信道（HopChannel）。无线电收发器按一定的码序列（以产生随机数的方式）不断地从一个信道跳到另一个信道，并且收发双方都按这个规律才能通信并同步。跳频的瞬时带宽很窄，通过扩频技术展成宽频带，使干扰的影响最小。当一个设备被激活时，该设备被分配32个跳频频点，以后该设备就在这些跳频点上接收和发送信息。通用跳频选择方案由两部分组成，即选择一个序列并在跳频频点上映射该序列。对于每一情况，都需要从-主和主-从两种跳频序列。蓝牙系统中使用的跳频序列有如下几种：

(1)呼叫跳频序列：在呼叫（Page）状态使用；

(2)呼叫应答序列：在呼叫应答（PageResponse）状态使用；

(3)查询序列：在查询（Inquiry）状态使用；

(4)查询应答序列：在查询应答（InquiryResponse）状态使用；

(5)信道跳频序列：在连接（Connection）状态使用。

3.2蓝牙连接建立

从待令状态到连接状态的过程就是连接建立过程。通常来讲，两个设备的连接建立过程如下：

首先，主节点使用GIAC和DIAC来查询范围内的蓝牙设备（查询状态）。如果任何附近的蓝牙设备正在监听这些查询（查询扫描状态），就发送它的地址和时钟信息后，从节点可以开始监听来自主节点的寻呼消息（寻呼扫描），主节点在发现附近的设备之间可以寻呼这些设备（寻呼状态），建立链接。在寻呼扫描的从设备被这个主节点寻呼后，就会以DAC（设备访问码）来响应（Slaveresponsesubstate）。主节点在接收到从节点的响应后，便可以以送主节点的实时时钟、BD_ADDR、BCH奇偶位和设备类（FHS分组包），最后在从节点已经接收到这个FHS分组之后，进入连接状态。具体过程如图5。

由图5可见，在蓝牙连接建立的呼个不同阶段，主节点和从节点分别处于不同的状态，这些状态包括：

查询（Inquiry）：查询是主节点用来查找可监视区域中的蓝牙设备，以便通过收集来自从节点响应查询消息中得到该节点的设备地址和时钟，查询过程使用IAC；

查询扫描（InquiryScan）：蓝牙设备周期地监听来自其他设备的查询消息，以便自己能被发现。扫描过程中，设备可以监听普通查询接入码（GIAC）和特定查询接入码（DIAC）；

查询响应（Inquiryresponse）：从节点以FHS分组响应查询消息，它携带从节点的DAC、本地时钟等信息；

寻呼（Page）：主节点通过在不同的跳频序列发送消息，来激活一个从节点并建立连接，寻呼过程使用DAC；

寻呼扫描（PageScan）：从节点周期性地在扫描窗间隔时间内唤醒自己，并监听自己的DAC，从节点每隔1.28s在这个扫描窗上根据寻呼跳频序列选择一个扫描频率；

从节点响应（SlaveResponse）：从节点在寻呼扫描状态收到主节点对自己的寻呼消息即进入响应状态，响应主设备的寻呼消息；

主节点响应（MasterResponse）：主节点在接收到从节点对它的寻呼消息的响应后，主节点发送一个FHS分组给从节点，如果从节点响应回答，主节点就进入连接状态。

3.3连接状态

连接（connection）状态以主节点发送一个POLL分组开始，表示连接已经建立，此时分组包可以在主从节点之间来回发送。连接两端即主从节点都使用主节点的接入码和时钟，并且使用的跳频为信道跳频序列。即在连接建立后，主节点的蓝牙设备地址（BD_ADDR）决定跳频序列和信道接入码。在连接状态的蓝牙设备，可以有以下几个子状态：

Active:在这个模式下，主从节点都分别在信道通过监听，发送和接收分组包，并彼此保持同步；

Sniff:在这个模式下，从节点可以暂时不支持ACL分组，也就是ACL链路进入低能源sleep模式，空出资源，使得象寻呼、扫描等活动、信道仍可用；

Park：当从节点不必介入微微网信道，但仍想与信道维持同步，它能进入park（休眠）模式，此时具有很少的活动而处于低耗模式，从节点放弃AM_ADDR，而使用PM_ADDR。

4蓝牙完全机制

蓝牙传输篇2

蓝牙（Bluetooth）是一种新型、开放、低成本、短距离的无线连接接技术，可取代短距离的电缆，实现话音和数据的无线传输。这种有效、廉价的无线连接技术可以方便地将计算机及外设、移动电话、掌上电脑、信息家电等设备连接起来，在它可达到的范围内使各种信息化移动便携设备都能实现无缝资源共享，还可通过无线局域网（Wireless LAN）与Internet连接，实现多媒体信息的无线传输。

蓝牙系统采用分散式（Scatter）结构，设备间以及从方式构成微微网（Piconet），支持点对点和点对多点通信。它采用GFSK调制，抗干扰性能好，通过快速跳频和短包技术来减少同频干扰，保证传输的可靠性。使用的频段为无需申请许可的2.4GHz的ISM频段。

蓝牙协议从协议来源大致分为四部分：核心协议、电缆替代协议（RECOMM）、电路控制协议和选用协议。其中核心协议是蓝牙专利协议，完全由蓝牙SIG开发，包括基带协议（BB）、连接管理协议（LMP）、逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）以及服务发现协议（SDP）。蓝牙协议从体系结构又可分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分，其中链路管理层（LM）、基带(BB)和射频层（RF）构成蓝牙的底层模块。由此可见，基带层是蓝牙协议的重要组成部分。本文主要对蓝牙技术中最重要的基带数据传输机理进行分析。

1 基带协议概述

图1给出蓝牙系统结构示意图。在蓝牙系统中，使用蓝牙技术将设备连接起来的网络称作微微网（Piconet），它由一个主节点（Master Unit）和多个从节点(Slave Unit)构成。主节点是微微网中用来同步其他节点的蓝牙设备，是连接过程的发起者，最多可与7个从节点同时维持连接。从节点是微微网中除主节点外的设备。两个或多个微微网可以连接组成散射网（Scatternet）。

图2给出蓝牙协议结构示意图。基带层位于蓝牙协议栈的蓝牙射频之上，并与射频层一起构成蓝牙的物理层。从本质上说，它作为一个链接控制器，描述了基带链路控制器的数字信号处理规范，并与链路管理器协同工作，负责执行象连接建立和功率控制等链路层的，如图3所示。基带收发器在跳频（频分）的同时将时间划分（时分），采用时分双工（TDD）工作方式（交替发送和接收），基带负责把数字信号写入并从收发器中读入数据。主要管理物理信道和链接，负责跳频选择和蓝牙数据及信息帧的传输、象误码纠错、数据白化、蓝牙安全等。基带也管理同步和异步链接，处理分组包，执行寻呼、查询来访及获取蓝牙设备等。

在蓝牙基带协议中规定，蓝牙设备可以使用4种类型的地址用于同场合和状态。其中，48位的蓝牙设备地址BD_ADDR（IEEE802标准），是蓝牙设备连接过程的唯一标准；3位的微微网激活节点地址AM_ADDR，用以标识微微网中激活成员，该地址3位全用作广播信息；8位的微微网休眠节点地址PM_ADDR，用以标识微微网中休眠的从节点。微微网接入地址AR_ADDR，分配给微微网中要启动唤醒过程的从节点。

当微微网主从节点通信时，彼此必须保持同步。同步所采用的时钟包括自身不调整也不关闭的本地设备时钟CLKN，微微网中主节点的系统时钟CLK以及为主节点时钟对从节点本地设备时钟进行周期更新以保持主从同步的补偿时钟CLKE。

与其它无线技术一样，蓝牙技术中微微网通过使用各种信道来实现数据的无线传输。其中，物理信道表示在79个或者23个射频信道上跳变的伪随机跳频序列，每个微微网的跳频序列是唯一的，并且由主节点的蓝牙设备地址决定；此外，蓝牙有5种传送不同类型信息的逻辑信道，它们分别为：

(1) LC信道：控制信道，用来传送链路层控制信息；

(2) LMC信道：链接管理信道，用在链路层传送链接管理信息；

(3) UA信道：用户信道，用来传送异步的用户信息；

(4) UI信道：用户信道，用来传送等时的用户信息；

(5) US信道：用户信道，用来传送同步的用户信息。

在蓝牙系统中，主从节点以时分双工（TDD）机制轮流进行数据传输。因此，在信道上又可划分为长度为625μs的时隙（Time Slot），并以微微网主节点时钟进行编号(0-2 27-1)，主从节点分别在奇、偶时隙进行数据发送。

2 蓝牙数据传输

蓝牙支持电路和分组交换，数据以分组形式在信道中传输，并使用流控制来避免分组丢失和拥塞。为确保分组包数据正确传输，还进行数据的白化和纠错，下面分别对这些传输机制进行分析。

2.1 蓝牙分组

分组包数据可以包含话音、数据或两者兼有。分组包可以占用多个时隙（多时隙分组）并且可以在下一个时隙继续发送，净荷(Payload)也带有16位的错误校验识别和校验（CRC）。有5种普通的分组类型，4个SCO分组包和7个ACL分组包。一般分组包格式如图4。

图3 基带层抽象

其中，接入码(Access code)用来定时同步、偏移补偿、寻呼和查询。蓝牙中有三种不同类型的接入码：

(1) 信道接入码（CAC）：用来标识一个微微网；

(2) 设备接入码（DAC）：用作设备寻呼和它的响应；

(3) 查询接入码（IAC）：用作设备查询目的。

分组头（Header）包含6个字段，用于链路控制。其中AM_ADDR是激活成员地址，TYPE指明分组类型，FLOW用于ACL流量控制位，ARQN是分组包确认标识，SEQN用于分组重排的分组编号，HEC对分组头进行验。蓝牙使用快速、不编号的分组包确认方式，通过设置合适的ARQN值来区别确定是否接收到数据分组包。如果超时，则忽略这个分组包，继续发送下一个。

2.2 链接及流控制

蓝牙定义了两种链路类型，即面向连接的同步链路（SCO）和面向无连接的异步链路（ACL）。SCO链接是一个对称的主从节点之间点对点的同步链接，在预留的时间里发送SCO分组，属于电路交换，主要携带话音信息。主节点可同时支持3个SCO链接，从节点可同时支持2～3个链接SCO，SCO分组包不支持重传。SCO链路通过主节点LMP发送一个SCO建立消息来建立，该消息包含定时参数（Tsco和Dsco）。

ACL链接是为匹克网主节点在没有为SCO链接保留的时隙中，提供可以与任何从节点进行异步或同步数据交换的机制。一对主从节点只可以维持一个ACL链接。使用多个ACL分组时，蓝牙采用分组包重发机制来保证数据的完整性。ACL分组不指定确定从节点时，被认为是广播分组，每个从节点都接收这个分组。

蓝牙建议使用FIFO（先进先出）队列来实现ACL和SCO链接的发送和接收，链接管理器负责填充这些队列，而链接控制器负责自动清空队列。接收FIFO队列已满时则使用流控制来避免分组丢失和拥塞。如果不能接收到数据，接收者的链接控制器发送一个STOP指令，并插入到返回的分组头（Header）中，并且FLOW位置1。当发送者接收到STOP指示，就冻结它的FIFO队列停止发送。如果接收器已准备好，发送一个GO分组给发送方重新恢复数据传输，FLOW位置0。

2.3 数据同步、扰码和纠错

由于蓝牙设备发送器采用时分双工（TDD）工作机制，它必须以一种同步的方式来交替发送和接收数据。微微网通过主节点的系统时钟来实现同步，并决定其跳频序列中的相位。在微微网建立时，主节点的时钟传送给从节点，每个从点节给自己的本地时钟加上一个偏移量，实现与主节点的同步。在微微

同生存期内，主节点不会调整自己的系统时钟。为了与主节点的时钟匹配，从节点会偏移量进行周期的更新。蓝牙时钟应该至少具有312μs的分首辨率。主节点分组发送的平均定时与理想的625ms时隙相比，偏移不不能超过20ppm，抖动（Jitter）应该少于1ms。在分组数据送出去并且在FEC编码之前，分组头和净荷要进行扰码，使分组包随机化。接收数据分组包时，使用盯同的白化字进行去扰处理。

为了提高数据传输可靠性及系统抗干扰性，蓝牙数据传输机制采用三种纠错方式：1/3率FEC编码方式（即每一数据位重复3次）、冗余2/3率FEC编码方式（即用一个多项式发生器把10位码编码成15位码）以及数据自动请求重发方式（即发送方在收到接收方确认消息之前一直重发数据包，直到超时）。

图4 蓝牙分组包格式

3 蓝牙设备连接

蓝牙链接控制器工作在两种主要状态：待令（Standby）和连接（Connection）。在蓝牙设备中，Standby是缺省的低功率状态，只运行本地时钟且不与任何其他设备交互。在连接状态，主节点和从节点能交换分组包进行通信，所以要实现蓝牙设备之间的互相，彼此必须先建立连接。由于蓝牙使用的ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带，会遇到各种各样的干扰源，所以蓝牙采用分组包快速确认技术和跳频方案来确保链路和信道的稳定。在建立连接和通信过程中使用跳频序列作为物理信道，跳频选择就是选择通信的信道。

3.1 跳频选择

跳频技术把频带分成若干个跳频信道（Hop Channel）。无线电收发器按一定的码序列（以产生随机数的方式）不断地从一个信道跳到另一个信道，并且收发双方都按这个规律才能通信并同步。跳频的瞬时带宽很窄，通过扩频技术展成宽频带，使干扰的影响最小。当一个设备被激活时，该设备被分配32个跳频频点，以后该设备就在这些跳频点上接收和发送信息。通用跳频选择方案由两部分组成，即选择一个序列并在跳频频点上映射该序列。对于每一情况，都需要从-主和主-从两种跳频序列。蓝牙系统中使用的跳频序列有如下几种：

(1) 呼叫跳频序列：在呼叫（Page）状态使用；

(2) 呼叫应答序列：在呼叫应答（Page Response）状态使用；

(3) 查询序列：在查询（Inquiry）状态使用；

(4) 查询应答序列：在查询应答（Inquiry Response）状态使用；

(5) 信道跳频序列：在连接（Connection）状态使用。

3.2 蓝牙连接建立

从待令状态到连接状态的过程就是连接建立过程。通常来讲，两个设备的连接建立过程如下：

首先，主节点使用GIAC和DIAC来查询范围内的蓝牙设备（查询状态）。如果任何附近的蓝牙设备正在监听这些查询（查询扫描状态），就发送它的地址和时钟信息后，从节点可以开始监听来自主节点的寻呼消息（寻呼扫描），主节点在发现附近的设备之间可以寻呼这些设备（寻呼状态），建立链接。在寻呼扫描的从设备被这个主节点寻呼后，就会以DAC（设备访问码）来响应（Slave response substate）。主节点在接收到从节点的响应后，便可以以送主节点的实时时钟、BD_ADDR、BCH奇偶位和设备类（FHS分组包），最后在从节点已经接收到这个FHS分组之后，进入连接状态。具体过程如图5。

由图5可见，在蓝牙连接建立的呼个不同阶段，主节点和从节点分别处于不同的状态，这些状态包括：

查询（Inquiry）：查询是主节点用来查找可监视区域中的蓝牙设备，以便通过收集来自从节点响应查询消息中得到该节点的设备地址和时钟，查询过程使用IAC；

查询扫描（Inquiry Scan）：蓝牙设备周期地监听来自其他设备的查询消息，以便自己能被发现。扫描过程中，设备可以监听普通查询接入码（GIAC）和特定查询接入码（DIAC）；

查询响应（Inquiry response）：从节点以FHS分组响应查询消息，它携带从节点的DAC、本地时钟等信息；

寻呼（Page）：主节点通过在不同的跳频序列发送消息，来激活一个从节点并建立连接，寻呼过程使用DAC；

寻呼扫描（Page Scan）：从节点周期性地在扫描窗间隔时间内唤醒自己，并监听自己的DAC，从节点每隔1.28s在这个扫描窗上根据寻呼跳频序列选择一个扫描频率；

从节点响应（Slave Response）：从节点在寻呼扫描状态收到主节点对自己的寻呼消息即进入响应状态，响应主设备的寻呼消息；

主节点响应（Master Response）：主节点在接收到从节点对它的寻呼消息的响应后，主节点发送一个FHS分组给从节点，如果从节点响应回答，主节点就进入连接状态。

3.3 连接状态

连接（connection）状态以主节点发送一个POLL分组开始，表示连接已经建立，此时分组包可以在主从节点之间来回发送。连接两端即主从节点都使用主节点的接入码和时钟，并且使用的跳频为信道跳频序列。即在连接建立后，主节点的蓝牙设备地址（BD_ADDR）决定跳频序列和信道接入码。在连接状态的蓝牙设备，可以有以下几个子状态：

Active:在这个模式下，主从节点都分别在信道通过监听，发送和接收分组包，并彼此保持同步；

Sniff:在这个模式下，从节点可以暂时不支持ACL分组，也就是ACL链路进入低能源sleep模式，空出资源，使得象寻呼、扫描等活动、信道仍可用；

Park：当从节点不必介入微微网信道，但仍想与信道维持同步，它能进入park（休眠）模式，此时具有很少的活动而处于低耗模式，从节点放弃AM_ADDR，而使用PM_ADDR。

4 蓝牙完全机制

蓝牙传输篇3

关键词：蓝牙传输；无线传输；脉搏血氧饱和度；远程监测系统

DOIDOI：10.11907/rjdk.162061

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号：1672-7800（2016）012-0046-02

0 引言

血氧饱和度（SPO2）指氧合血红蛋白容量占脉血中全部可结合的血红蛋白容量的比例[1]。目前，关于血氧饱和度的测量已被广泛应用于临床中，特别是针对重症病人以及手术中的病人，血氧监测是治疗过程中必不可少的内容。导线连接是传统血氧监测系统的连接方式，卧床监护方式也是在导线连接环境下形成的，这种监护方式必然会给病人的行动带来诸多不便。因此，便携式、模块化、网络化、多参数监护以及实时信号处理等已成为目前医疗监护产品的总体发展趋势。本研究创新性地将低功耗蓝牙传输技术应用到血氧饱和度监测系统中，利用蓝牙技术无线传输血氧饱和度信号。该系统不仅能够为病人的自由行动带来便利，同时也能够为远程医疗与家庭监护创造更多有利条件。

1 控制器血氧饱和度仪设计

单片机产生控制信号，使红光及红外光二极管交替发光，光电传感器对信号放大并经过滤波电路处理，即可将信号送入单片机的A/D通道内，然后由单片机对其进行计算处理，最后通过串口将获取的血氧饱和度与脉率发送到嵌入式网关中。

嵌入式网关采用的处理器为Samsung（三星公司）的“S3C2410”微处理器，此处理器的操作系统是在Linux下构建而成，主要功能是通过网口转发串口接收的数据，实现与远程网络的连接。通过嵌入式网关之后，系统设备即可在近距离范围内访问Internet以及本地网络，从而达到与远程监护中心互联的效果。

较之于传统的有线电缆传输方式，血氧饱和度仪与嵌入式网关的连接是通过无线蓝牙传输方式实现的，这里的蓝牙串口适配器与有线电缆连接方式相同，仅需将数据写入串口，即可将其传输到远端用户设备中[2]。有线串口电缆连接方式（即血氧饱和度仪与嵌入式网关相连）与蓝牙连接方式分别如图1、图2所示。

2 脉搏血氧饱和度测量系统设计

图3为脉搏式SPO2检测仪的原理结构图。SPO2检测仪主要是由单片机、指套式光电传感器、光源驱动、A/D转换以及放大器等构成。单片机采用AT89C51；A/D转换采用AD7854L（ADI公司生产的12位并行模数转换器件），其能够满足仪器对精度及速度的要求；放大器选用AD8603（ADI公司生产）。另外，一般情况下，为方便测量，基本上会以手指作为SPO2测量的部位，所以大多选用套式光电传感器。

指套式光电传感器采用红光与红外光交替发光的方式，而相应的接收部分则是一个光电池[3]。相反，放大器电路采用二阶低通滤波电路，通过对电容、电阻的合理选用，使截止频率为4Hz，以充分满足脉搏跳动频率的要求。在实际测量过程中，将人体中指插入指套，一旦手指脉搏出现跳动，即可透过手指传入相应的λ中，λ接收到的二极管光强则会发生变化，并转换成电脉冲，经放大被送往AD7854L中采样。AT89C51则根据采样数据计算出对应的R，最终由SPO2=AR+B公式计算出实际的血氧饱和度。从整体上看，此仪器无论是对λ的接收、放大还是对AD的采集，都采用同一个通道。该方式能够有效克服多通道传输中因通道特性差异造成的误差，使测量精度得到提升。

3 血氧饱和度数据蓝牙传输

以蓝牙技术为传输方式的仪器通过单片机（基于HCI层）实现对蓝牙模块的控制，蓝牙主机的控制器接口（即HCI）同时也是蓝牙模块与主机（如PC、DSP及控制蓝牙模块的单片机等）之间的软硬件接口[4]。一般而言，通信工作都是通过HCI传输层实现的，具体传输框图如图4所示。

控制器与主机之间的信息交换是由HCI收发封包的工作来实现。HCI传输层传送的封包主要有3种类型，分别为事件封包、指令封包与数据封包[5]。其中，数据封包又被划分为SCO与ACL数据封包。但一般情况下，主机与主机控制器通过指令应答的方式实现控制，在接收到相应的事件封包后，主机控制器会将其返回主机中，从而检查一些指令是否执行，一旦指令实施过程中产生了微小错误，返回的事件封包（主要内容为指令状态）则会显示出相应的错误代码。

USB协议、RS232协议与UART协议是构成HCI传输层串行协议的3大协议。需要注意的是，除上述协议外，HCI传输层还存在第4个协议，即PC卡传输层协议。针对不同的应用需求，4种传输协议均能发挥一定功效，但其中的UART方式是最容易实现的。

从整体上看，UART接口中所有数据的收发都经过了TX与RX两条线，要想判断接收到的HCI封包类型，具有一定难度[6]。因此，只有对通过UART（包含RS232）接口传送的封包贴上相应标志，才能有效划分封包类型，如0x01为指令封包，0x02为ACL数据封包，0x03为SCO数据封包，0x04为事件封包等。一般情况下，ACL的数据通信主要划分为6个步骤，即：蓝牙模块初始化HCI流量控制设置查询建立连接进行数据通信断开连接。

综上所述，这种通过HCIUART传输层对蓝牙模块进行操作的方式，能够有效完成血氧饱和度设备蓝牙数据传输的整个过程。该系统通信波特率为9 600bps，这是受单片机UART接口速率限制的原因[7]。在实验室内的普通条件下，传输距离为10m，数据传输稳定可靠。调试结果表明，本监测系统能高效传输脉搏血氧饱和度的数据信息。具体而言，借助对外射频功率放大模板，使蓝牙通信的覆盖范围长期稳定在100m以内。然而，如果配置具有蓝牙功能的手机，可在更大范围内扩展传输距离。同时，手机可利用GSM/GPRS将数据传输到相应的控制中心，以便于人们的信息交换。

4 结语

本文研究重点为一种充分利用嵌入式网关实现血氧饱和度信息传输的远程脉搏血氧饱和度监护系统，此监护系统能够有效将血氧饱和度信息传送到远程监护中心[8]。与此同时，该系统对于血氧饱和度仪与嵌入式网关的连接主要采用无线蓝牙串口适配器的方式实现，该方式能够为病人带来更多行动上的便利。随着以太网的日益普及，诸多常规的串口通信设备都可以通过以太网接入到控制网络中，从而更具便捷性。其采用的Linux操作系统利用免费开发的工具包，可以在很大程度上降低开发成本，这无疑代表了嵌入式系统开发的一个新方向。

参考文献：

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[2] 李庆波，聂鑫，张广军，等.分段滤波用于消除脉搏血氧检测中多种运动干扰的研究[J].光谱学与光谱分析，2009，29（11）：2994-2997.

[3] 杨迪娜.蓝牙4.0技术搭载便携式设备新产品强势逆袭[J].单片机与嵌入式系统应用，2014（2）：84-85.

[4] 刘晓东，郭兴明，肖守中.基于蓝牙的心音采集系统中串行数据通信的研究和实现[J].北京生物医学工程，2005（1）：102-105.

[5] 刘岩峰.血氧饱和度的频域分析及其抗干扰性能[J].中国医学工程，2012（7）：72-73.

[6] 戴明，王琪，吴万庆.一种低功耗脉搏血氧饱和度测量系统的设计[J].电子技术应用，2014（10）：53-56.

蓝牙传输篇4

说起蓝牙技术，公元940―986年在位的丹麦国王Harald Blatand无论如何也不会想到，他名字里的“Blatand”在英文中的翻译“Bluetooth”――也就是“蓝牙”会变得如此家喻户晓。这个据称喜欢吃蓝莓导致自己牙龈都被染成蓝色的国王，出名的方式竟然是一种高科技的通讯技术，真不知道这是不是历史开的玩笑。今天，蓝牙技术经过数代的发展，在通讯方式、安全性、功耗表现和通讯距离上都已经非常出色了，成为全球最主流的无线通讯方式之一。

不过这远不是终点。2014年12月4日，蓝牙技术联盟正式公布了新的蓝牙42标准。虽然从版本号上来看，4.1到4.2只是一个小小的更迭，但这并不意味着它的意义就不大，蓝牙技术联盟执行总监Mark Powell表示：“推出蓝牙4.2标准的主要目的，是让Bluetooth Smart继续成为连接生活中各种事物的最佳解决方案，范围涵盖个人传感器到互联家庭。除了规格本身的升级，还有支持IPv6蓝牙应用的新配置文件（IPSP），将为设备联网开启全新领域。Bluetooth Smart是唯一能随市场扩展的技术，为开发人员的创新提供弹性的开发空间，并为物联网（IoT）的发展奠定基础。”下面，我们就一起来看看有关蓝牙4.2的相关内容。

安全、速度和链接――三大特点打造蓝牙4.2

目前蓝牙技术中最热门的无疑是蓝牙4.0。相比之前的版本，蓝牙4.0的变革在于引入了低功耗蓝牙。所谓低功耗蓝牙，顾名思义就是传统蓝牙技术的低功耗版本，它的典型功耗只有传统蓝牙版本的1/2到1/100，同时传输速度维持在1Mb/s、应用吞吐量则是0.2Mb/s，虽然速度远远比不上动辄上百Mb/s的Wi-Fi网络，但是考虑到蓝牙本身的应用环境主要是支持数据传输，因此这样的速度已足够了。随后的蓝牙4.1技术在抗干扰和通讯功能方面做出了很大的改进，蓝牙4.1提供了对LTE的并存支持、自动唤醒跟踪、更高的批量数据传输速度以及对“多连一”网络模式和IPV6的支持等，蓝牙4.1在物联网等应用方面有了更为广阔的发展空间。

现在，随着物联网技术的发展以及未来应用需求的变化，蓝牙4.2标准又针对下列三个方面做出了一些改进。

首先是安全性。其实蓝牙技术本身安全性设计就很不错，因此一直以来也没有太多有关安全性的漏洞被爆出。但是考虑到未来物联网的普及以及更多无线化连接的存在，蓝牙4.2还是进一步加强了有关安全、隐私内容保护等方面的技术。蓝牙技术联盟宣称蓝牙4.2能够提供政府级别的信息安全保障，新加入了隐私权限功能，使得用户可以控制自己的信息隐私并阻止窃听者盗取数据。这一功能对使用蓝牙传输数据甚至进行支付的用户尤为有用，比如用户在拥有蓝牙信号的环境下开启蓝牙设备时，如果用户没有或者拒绝连接发射器，那么用户就不会被追踪也不会有信息暴露的风险。当然，这对苹果的iBeacon技术不是一个好消息，其主要依赖公开的蓝牙连接进行定位和信息收集。接下来苹果将如何应对这一变化值得关注。

其次，蓝牙4.2对网络连接的支持做得更好了。之前的蓝牙4.1就提供了对网络协议支持配置文件――也就是IPSP技术的支持，在蓝牙4.2上新规范更进一步，直接支持使用蓝牙4.2协议的设备通过IPv6或者6LoWPAN（即基于IPv6协议的低功耗无线个人局域网技术）连接互联网，而不是像之前那样还需要通过智能手机等设备转接。在智能家居系统中，传统的家庭电气设备都有可能连入局域网方便交互和控制，但大多数设备并不适合高带宽、高功耗的Wi-Fi接入方式。智能插座、智能开关、智能灯具等更适合使用蓝牙传输。以往的标准下每个设备必须连接智能手机或PC才能被控制，这大大限制了蓝牙的使用场景。蓝牙4.2使得同一个房间只需有一两个蓝牙到局域网络接入端（比如支持蓝牙4.2的无线AP），就可以让房间内所有的蓝牙4.2设备接入家庭局域网络而无需手机或PC的参与。这样，大部分的智能家居电器可以抛弃较为复杂的Wi-Fi连接，改用轻便小巧功耗低的蓝牙传输。另―方面，由于Wi-Fi网络开始向5GHz频段迁移，2.4GHz频段的蓝牙可以避免同Wi-Fi的互相干扰。大量设备改用蓝牙同时会降低路由器在Wi-Fi端的并行传输压力，提高整个家庭局域网的性能。

第三，蓝牙4.2也在速度和传输的可靠性上做出了改进。蓝牙技术联盟宣称蓝牙4.2设备之间的传输速度相比之前蓝牙4.1提升了大约2.5倍，但事实上这一提升仅限于低功耗蓝牙传输方式。过去的低功耗蓝牙的传输速率约为260Kb/s，新的标准提升到了650Kb/s。全功耗状态下的传输速率依旧为2.1Mb/s。考虑到新的标准会主要应用于低功耗物联网终端，低功耗传输速率大幅提升还是很有意义的。蓝牙4.2还增加了Bluetooth Smart传输的封包容量，由于数据都会被封包发送，因此增大封包容量可以降低传输次数从而进一步提升传输的可靠性。此外，传输速度的提升也会减少耗电，节约能源。

铺平未来道路的蓝牙4.2

蓝牙传输篇5

蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内，蓝牙4.0延伸到100m）的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、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。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。

蓝牙标准的发展

V1.1（1998年）：

为最早期版本，传输率约在748～810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰影响通讯质量。

V1.2：

748～810kb/s的传输率，增加了（改善Software）抗干扰跳频功能。

V2.1（2004年）：

改善了装置配对流程，短距离的配对方面，具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通讯传输的NFC（Near Field CoMMunication）机制。具备更佳的省电效果。

V3.0（2009年）：

核心是“Generic Alternate MAC/PHY”（AMP），这是一种全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。传输速率更高，功耗更低。

V4.0（2010年）：

蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）2010年7月7日宣布，正式采纳蓝牙4.0核心规范（Bluetooth Core Specification Version 4.0），并启动对应的认证计划。包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙4.0的改进之处主要体现在三个方面：电池续航时间、节能和设备种类上。有效传输距离也有所提升，为60m。

蓝牙技术特点

1 全球范围适用

蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段，全球大多数国家ISM频段的范围是2.4～2.4835GHz，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。

2 同时可传输语音和数据

蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率为64kbit/s，语音信号编码采用脉冲编码调制（PCM）或连续可变斜率增量调制（CVSD）方法。当采用非对称信道传输数据时，速率最高为721kbit/s，反向为57.6kbit/s；当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbit/s。蓝牙有两种链路类型。异步无连接（Asynchronous Connection-Less，ACL）链路和同步面向连接（Synchronous Connection-Oriented，SCO）链路。

3 可以建立临时性的对等连接（Ad-hoc Connection）

根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备（Master）与从设备（Slave）。主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备，几个蓝牙设备连接成一个皮网（Piconet）时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。皮网是蓝牙最基本的一种网络形式，最简单的皮网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。通过时分复用技术，一个蓝牙设备便可以同时与几个不同的皮网保持同步。具体来说，就是该设备按照一定的时间顺序参与不同的皮网，即某一时刻参与某一皮网，而下一时刻参与另一个皮网。

4 具有很好的抗干扰能力

工作在ISM频段的无线电设备有很多种，如家用微波炉、无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）和HomeRF等产品，为了很好地抵抗来自这些设备的干扰，蓝牙采用了跳频（Frequency Hopping）方式来扩展频谱（Spread Spectrum），将2.402～2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送，而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次，每个频率持续625μs。

5 蓝牙模块体积很小、便于集成

由于个人移动设备的体积较小，嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小，如爱立信公司的蓝牙模块ROK101008的外形尺寸仅为32.8mm×16.8mm×2.95mm。

6 低功耗

蓝牙设备在通信连接（Connection）状态下，有四种工作模式——激活（Active）模式、呼吸（Sniff）模式、保持（Hold）模式和休眠（Park）模式。Active模式是正常的工作状态，另外三种模式是为了节能所规定的低功耗模式。

7 开放的接口标准

SIG为了推广蓝牙技术的使用，将蓝牙的技术标准全部公开，全世界范围内的任何单位和个人都可以进行蓝牙产品的开发，只要最终通过SIG的蓝牙产品兼容性测试，就可以推向市场。

8 成本低

随着市场需求的扩大，各个供应商纷纷推出自己的蓝牙芯片和模块，蓝牙产品价格飞速下降。

蓝牙4.0技术特点

蓝牙4.0是蓝牙3.0+HS规范的补充，拥有极低的运行和待机功耗，使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。同时还拥有低成本，跨厂商互操作性，3毫秒低延迟、AES-128加密等诸多特色，有效传输距离从上一代蓝牙3.0的有效传输距离10米提升到了100米，另在终端的适配上也同样向下兼容。蓝牙4.0可以用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域，大大扩展蓝牙技术的应用范围。

蓝牙4.0支持两种部署方式：双模式和单模式。双模式中，低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中，或再在现有经典蓝牙技术（2.1+EDR/3.0+HS）芯片上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变。单模式面向高度集成、紧凑的设备，使用一个轻量级连接层（Link Layer）提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输，还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序，同时还有高级节能和安全加密连接。

蓝牙4.0技术细节具体表现如下：

速度：支持1Mbps数据传输率下的超短数据包，最少8个八组位，最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式（sniff subrating）来达到超低工作循环。

跳频：使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频，最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰。

主控制：更加智能，可以休眠更长时间，只在需要执行动作的时候才唤醒。

延迟：最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。

范围：提高调制指数，最大范围可超过100米。

健壮性：所有数据包都使用24-bitCRC校验，确保最大程度抵御干扰。

安全：使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

拓扑：每个数据包的每次接收都使用32位寻址，理论上可连接数十亿设备：针对一对一连接优化，并支持星形拓扑的一对多连接；使用快速连接和断开，数据可以再网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。

蓝牙4.0技术应用

蓝牙4.0技术已经开始应用到众多生活领域，运动鞋、血压计、血糖仪、牙刷均开始使用蓝牙技术，而蓝牙4.0技术也已经成为了智能终端的标配，并有望在未来成为物联网的纽带。

1 智能终端标配

据悉，新的蓝牙4.0技术已经开始成为众多新近推出的智能终端产品的标配，苹果的iPhone4S、iPhone5、iPodnano、iPodtouch就均纳入到了蓝牙4.0生态系统中。另在苹果的电脑产品Mac Mini、Macbook Pro、Macbook Air、iPad中也均采用了蓝牙4.0技术。苹果甚至没有在新品中采用目前流行的NFC技术，而有分析人士则认为，苹果希望借用蓝牙4.0及其他技术来满足NFC的一些应用需求。近日，随着微软Windows8操作系统的，其也宣布全面支持蓝牙4.0。最新的搭载Windows 8的平板电脑、PC产品也均采用了蓝牙4.0技术。

根据最新的数据统计显示，今年已经有20亿的蓝牙设备进入市场，每天的新增蓝牙设备达到700万，蓝牙设备总数已达90亿。蓝牙技术联盟的成员数已经达到了17000家，每月还会增加200多家的新成员。

2 向应用扩展提供支持

蓝牙4.0技术的普及则推动了其下BluetoothSmart与BluetoothSmartReady设备的广泛应用。具备蓝牙4.0技术的手机、电脑可以被称之为Bluetooth Smart Ready终端，通过这些终端的操作系统可以开发出支持广泛蓝牙应用功能的应用产品，这些应用产品配合于具备Bluetooth Smart功能的传感器，为用户带来新的以蓝牙技术为传输纽带的应用。

3 广泛应用多领域

目前，蓝牙4.0技术已经不仅仅应用于手机或电脑的终端上，还开始大量应用于生活中的一些周边产品中。除了较为常见的键盘、鼠标、耳机上的应用外，目前在牙刷、运动鞋、高尔夫球杆、血糖仪上也开始应用蓝牙技术。

在健康领域，Beam推出的使用蓝牙技术的牙刷上，其可以将使用者每次的刷牙时间及频率发送至平板电脑或手机之中，家长可以通过此来督促儿童每天进行刷牙。该牙刷甚至还可以监测使用者的刷牙力度及区域。另外，一些血压计、血糖仪也开始使用蓝牙技术，其可以帮助汇总用户每日的数据，并建立档案传送给医生。

在健身领域中，Nike的Nike+、阿迪达斯的miCoach就均选择蓝牙技术作为运动鞋芯片、心率带与终端间的连接技术。这些产品均可以监测用户在运动中的热量消耗、跑动距离、步频及心率，来为健身爱好者提供参考，并帮助用户创建训练计划及健身日志。

未来，蓝牙技术甚至可以应用于停车场的监控，目前一些厂商的蓝牙有效传输距离已经可以达到1公里。预计在2013年，蓝牙设备新增数将达到25亿，2017年将有超过270亿的蓝牙设备。而这些新的增长并非来自于手机、电脑这样的传统设备，而是来自更多的生活中应用产品。

这款应用蓝牙4.0技术的灯泡被命名为Bluetooth Bulb。只要你在你的iPhone下载到了相对应的应用程序，你的iPhone就相当于和家里所有使用这种灯泡的灯具相连接，你可以通过iPhone对他们进行调色、定时、调节亮度等功能。

延伸阅读：

蓝牙传输篇6

关键词：蓝牙；IEEE-802.11；跳频；物联网；智能家居

中图分类号：TP3-4 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 06-0000-02

一、序言

就目前科技发展的趋势而言，新科技成为数字电子产品提升本身性能和实力的最佳帮手，而电子消费产品的未来前景也会向着两个重要的指标方向发展。其一就是运用能将无线、可携带式设备以及局域网络演变成为网络体延伸的这类开放的蓝牙技术；而将内存规格统一、加密及轻量化这三者结合为一体的应用就是另一个指标发展方向。

“蓝牙计划”已经不仅仅是少量媒体关注的对象，四大信息媒体都加入了追踪报道，可以说，“蓝牙计划”已经由不得你是否中意，它早已铺天盖地的出现在生活中，如春笋般蓬勃发展。虽然说大家都听说有这么一个具有无限发展前景的计划正在如火如荼且声势浩大的进行着，今后如何真正了解这个计划始末和意图、并对今后新应用有思考，才是最重要的。

那么究竟什么是蓝牙（Bluetooth) 呢？简单意义上说就是一种广泛应用于通信及计算机等领域的无线传输技术。但是蓝牙却不能像“GSM”那样从字面上就能理解其含义，想要从字面上明白蓝牙是怎样的技术是很难做到的。然而能够使无线传输的更加稳定就是利用了蓝牙快速响应和跳频系统的特性，而蓝牙技术简单的说就是透过无线传输和基频模块构成的一种无线网络与消费性电子产品的通讯技术。如笔记本电脑、移动电话、数码相机还有其他类似电子产品都可以运用这项技术。

二、蓝牙技术的介绍

蓝牙技术是一种能够支持设备短距离通讯的无线电技术，也就是说，在数十甚至数百米内的短距离范围中，蓝牙是一个无需实质线路便可将一定量的资料数据以无线传输完成的简单快速方式，但是这种无线传输并不能像移动电话那样能够数十公里内皆可传达。除了手机之外，蓝牙传输可以应用于任何装设蓝牙收发模块的装置，能够使PDA、笔记本电脑、车用装置以及其他的装置都能够使用蓝牙传输则是发展的目标。在1998年5月，由Ericsson（爱立信，瑞典）、Intel（英特尔，美国）、NOKIA（诺基亚，芬兰）、IBM（国际商务机器，美国）、TOSHIBA（东芝，日本）等五家公司组成了一个特殊的兴趣小组，被称为Bluetooth SIG，短距离的无线传送、接收的技术规格便是依靠这个蓝牙技术推广组织制定而成的。如今的蓝牙已不仅仅是作为一项技术而存在了，它还象征着一种概念，蓝牙所给予的承诺便是抛开传统连线而彻底享受无拘无束的乐趣。

三、蓝牙技术的优势

1998年开始的蓝牙技术所使用的技术根基是IEEE-802.11，这是1997年所定制完成的无线局域网络通讯协议。蓝牙设备工作在全球通用的2.45GHZ的波段范围，即为蓝牙运用无线射频（RF）方式进行无线通讯所使用的频带范围，使用该波段范围的工业、科学、医疗甚至是微波炉等都可以无需申请许可证，这个无线电频带还是对全世界共同开放且不受法令限制的频带，这是一大优势所在。

为了解决由于这个频带被广泛使用而造成正在进行通讯的频带受到不可预测频带的干扰，蓝牙设计出了能够在一秒内进行1600次跳频动作的可跳频通讯规格，这样的规格就能够避免其它通讯所带来的干扰，其中还配有特别设计的快速确认方案，这样就能够确保链路的稳定。为了满足每秒1600次的快速跳频次数，使得蓝牙无线收发的数据封包不是太长，同时也使得其无线传输能在抗干扰的基础上更稳定的通信，这是它与其它工作在相同频段的系统相比的显著优势。

蓝牙还针对能够抑制长距离链路的随机噪音而使用了FEC（Forward Error Correction,前向纠错），同时二进制调频（FM）技术的跳频收发器又被用来抑制干扰和防止衰落。

在蓝牙技术在全球范围内掀起了“蓝牙”热潮的时候，将其商品化、投入实际制造的阶段之前，蓝牙已经通过正式v1.0版使其在规格方面踏出了成熟的第一步。如今蓝牙技术广阔的市场前景使得全球业界奋力开发出应用蓝牙技术的产品。而蓝牙射频模块对于节省开发时间和成本是非常重要的一项零组件，由此追加设计蓝牙功能在既有的用途装置上便能够使得蓝牙技术得到迅速普及。

2003年，射频模块的成本已经有低于5美元成本的优势，体积小巧且便宜，使得蓝牙电子设备更加普及，应用范围急速增大，几乎适用于所有的需求装置上，这恰恰也是各家公司正在加紧奋斗的目标。

四、现代通信技术与蓝牙的应用

蓝牙技术在设备中得到了空前广泛的应用，蓝牙技术低功耗、小体积以及低成本的芯片解决方案使得其可以应用于手机等通讯设备上。蓝牙技术可以解决许多长期使人们困惑的问题，就是因为其具有1-2Mbps、10-100公尺的无线通讯能力，这就使得可以将蓝牙应用于通讯中的无线电话，简单说就是直接利用蓝牙的高速数据传输率来传输语音、图像甚至是视频。就象通信技术领域非常关心“最后一公里”传输手段一样，蓝牙技术在解决电子设备现场应用的“最后100米”上将发挥不可替代的作用。蓝牙技术也在一步步改良提升，从最早期的1.1到如今的4.0核心规范，4.0实际上就是一个将传统蓝牙、低功耗蓝牙以及高速蓝牙技术三种规格合而为一的蓝牙技术。

目前，随着蓝牙技术的普遍应用，蓝牙技术的发展空间还将不断扩大。除此之外，利用蓝牙技术建立无线的LAN环境和小族群通讯环境。对于小企业、事业单位、学校等环境来说，蓝牙技术不仅可以免去敷设实质线路的成本，也避免了后续线路维护的困扰。

在当今市场上，被广泛支持且功能既丰富又安全的无线标准非蓝牙技术莫属了，同时，市场上的蓝牙产品数量已经连续近十年的成倍增长，这种增长趋势还将不断的发展下去。

五、蓝牙技术的应用前景的新思考

（一）电磁波对人体健康的伤害已得到证实，而低功率的蓝牙则具备优势，对人体无伤害。配有蓝牙模块的各类电子装置，将成为“人机交互”的替代首选。例如普通移动电话携带着高功率的电磁波对人体健康有伤害，我们采用精小蓝牙耳机附件，使手机远离大脑，也避免了手持电话引起的手和脖子酸痛等现象。

（二）蓝牙技术突破了红外线技术中的“线”要求而达到“面”，甚至达到三维立体覆盖。不再有红外线两个传输端口的位置和方向约束，因此应用场合会更多，更能适应复杂环境要求。蓝牙的数据传送可以以每秒钟高达1MB的速度也快于红外线传送，并可在较大范围内实现低功耗的设备自动识别和连接。由于有了这些特性，在工业自动化控制中，处于三维空间不同方位的运动中的产品的识别、统计等信息采集和处理工作，就会比红外线更加实用。

（三）蓝牙技术在电子传感器的信息传输方面，也具备十分广泛的应用前景。物联网时代的到来，将设备、人、信息、传输、计算机等对象溶为一个有机整体。首先是感知部分，温度、湿度、压力、气体等各类传感电子元件将即时数据采集完成后，以往都通过布设的线缆将数据传输到处理单元，蓝牙技术在这个环节上，具有不可争议的优势。正适合蓝牙短距离、较快速度、无方向位限制等特色的发挥。

（四）小范围内的设备间视频传输，当前在许多现场都可以看到采用的方法是“走出去再走进来”的公网方式，不仅占用公共宝贵资源，而且时间延迟大，响应速度慢。蓝牙技术此时应该能够发挥最好的作用。1Mbps的传输速率，完全可以满足应用需求。从音频到视频的扩展完全可以在众多的应用领域得到实现，还包括动画、图片等多种媒体也同样轻松实现传输。

（五）“智能家居”是物联网的重大应用意向。只要在家中安装一个蓝牙收发基地台，便可以使家中的计算机、电话、传真机、冰箱、电视、电灯甚至窗帘统一得到控制和管理，蓝牙技术在这里正吻合家居范围与蓝牙能力的匹配、无伤害应用、低功耗生活质量等要求。VPN+ Bluetooth、PDA+WAN+ Bluetooth等方式可实现智能家居的随时控制。人在途中可以启动家中豆浆机工作，到这后刚好直接饮用、家中出现意外（火灾、陌生人进入等）时，人在外可收到即时的自动告知信息，这些应用，蓝牙技术在家居端可以得到真实的体现。

蓝牙传输篇7

目前，蓝牙技术在进行无线通讯时是免费的，可以大大简化笔记本电脑及手机等终端设备与互联网之间的通信，它采用低能耗的无线成功实现诸如视频、语音及数据等传输，可以实现同时发送与接收信号的双加工，传输距离范围一般在零点一到十米之间，假如采用功率放大器，传输的距离最大可以达到一百米。总的来说，蓝牙可以实现一点对多点的数据传输，同时还具有传输耗能低、传输速率较快、组网简单方便及安全性好等优点，此外，蓝牙最为突出的一个特点就是能够在一定的传输距离内穿透建筑物，且没有关于通讯方向与视角的要求。

目前，红外通讯技术不仅被广泛应用到台式电脑、笔记本电脑及打印机等设备上，同时也广泛应用于电话、相机、游戏机、网络接入设备及医疗工业设备等方面。然而蓝牙虽然是一种比较流行的新兴的短距离无线通讯技术，但是目前还没有得到广泛的应用，从某种方面来说，很多蓝牙设备目前仍然处在实验室试验的阶段，由于蓝牙具有红外通讯技术应有的特点，换句话来说，具有红外通讯功能的设备能够使用蓝牙来成功实现无线连接，此外，蓝牙具有红外通讯技术所没有的一些独具特色的功能，比如，蓝牙传输距离最大可以达到一百米，可以穿透建筑物，可以实现一点对多点的传输，可以传输语音与视频等数据。

红外通讯技术与蓝牙在消费者认可度和植入成本上的区别

1红外通讯技术与蓝牙在消费者认可度上的区别

目前，红外通讯技术已经在世界各国得到了广泛的应用，很多硬件与软件平台都支持这一技术，可以说，这一技术获得了许多软件与硬件厂商的青睐，现在这一技术不仅大量应用在移动通讯与计算等设备中，同时拥有巨大的用户群体。而蓝牙技术由于其独有的技术优势目前也获得了大量企业积极响应，从某种程度上来说，蓝牙拥有巨大的开发与生产潜力，在不久的将来，这一技术也会得到广大消费者与生产厂家的热烈追捧。

2红外通讯技术与蓝牙在植入成本上的区别

目前如果进行大批量的生产，红外通讯技术的植入成本可以控制在二十元之内。而蓝牙在成长的早期，植入成本要高的多，即使批量化生产，植入的成本也会再二百元左右，譬如，蓝牙手机与蓝牙PC卡在市场的售价要比普通的手机高得多。然而随着蓝牙技术的进一步发展成熟，其植入成本会呈下降趋势。

红外通讯技术与蓝牙的缺陷

红外通讯技术主要的不足是通讯距离较短，通讯过程中如果遇到障碍物就会出现中断，此外通讯速率也较低，整体上功能单一，且扩展性较差。而蓝牙的缺陷表现在成本较高、安全性与通讯速率不高。

蓝牙传输篇8

一、蓝牙的娱乐特色

蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能在包括移动电话、数码相机、PDA、无线耳机、笔记本、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。有效传输距离可达到10米，消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。蓝牙支持语音和数据传输，而且传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散；抗干扰性强，不易窃听；自由性强，在各国使用都不受频谱的限制，用户不必经过申请便可利用2.4GHz频带来实现电波的收发；并且具有低功耗、低成本等特点，

蓝牙也不是万能，它依然存在不少缺点和使用上的局限性，首先它是一种还没有完全成熟的技术，比如它的通讯速率不是很高，在当今这个数据爆炸的时代，仅有1Mb/s带宽显然无法满足高端娱乐用户需要，另外就是安全性不高，比如当你在地铁站中带着自己的蓝牙手机时，没准别人正在使用蓝牙设备访问你的手机，比如你保存在手机的私人信息（如电话簿中内容、甚至银行帐号等）被别人盗走，这一漏洞的危险性之大是可想而知的。

二、蓝牙外设选购要点

在大家选购蓝牙产品时，需要掌握一些基本常识，虽然蓝牙技术兼容性比较好，但还是要注意一些细节问题，现在有些蓝牙耳机存在与手机不兼容的问题，比如MOTO、NOKIA、索爱等蓝牙耳机，可能只支持自己出品的蓝牙手机，其次还要看蓝牙技术版本，不同的版本在传输距离、抗干扰性等方面也不同，比如Bluetooth 1.1版本的传输速度为810Kbps，而V2.0 版本则达到了2.1Mbps，同时采用Prower Class2技术的蓝牙支持10米传输距离，若将其升级到Prower Class1技术，那么传输距离就可以提升到100米。

另外就是电池问题，蓝牙设备需要供电才能使用，电池一般被安装在设备里面，这样就有重量的轻重问题，如果需要长时间外出使用，并且只放在包里或挂在身上（如蓝牙GPS接收器），建议购买具有4节电池的产品，虽然重一点，但并不影响携带，而且供电比较充分。如果讲究轻便，并且需要佩戴使用（如蓝牙耳机），建议购买2节电池供电的产品，这样比较轻巧，使用起来不累人。

三、蓝牙手机搭配伴侣

1.蓝牙无线耳机

无线改变了人们生活，也让我们变的越来越“懒了”，接听电话也是如此，假如你正在客厅看电视，而手机却放在房间里，电话一来，你必须跑到客厅接听电话，这是多么烦琐的一件事情啊，如果你的手机支持蓝牙技术，配上一款蓝牙耳机，让使用者可以免除恼人电线的牵绊，自在地以各种方式轻松通话，你甚至可以一边做家事一边讲电话，手持电话贴着耳朵讲，不仅手和脖子容易引起酸痛，讲久了连头也渐渐痛了起来，而戴上蓝牙耳机轻松讲，既不用将手举得老高，省时又省力。

推荐产品：索爱HBH-PV700

索爱HBH-PV700蓝牙耳机小巧玲珑，重量仅为23g，外观采用了乳白和酸橙两种色彩搭配，看起来非常时尚，并且采用了耳挂式设计，长时间佩戴也不会疲劳，适合办公及商务人士使用。性能方面，最大传输距离为10米，可以提供5小时连续通话时间和150小时待机时间，支持语音控制接听/拒接来电，提供50组语音拨号功能。

2.蓝牙GPS接收器

在旅游途中，如果是到了一个陌生地方，对路况不熟，对城市不了解，往往会耽误时间，这对玩游、就餐、住宿都是个麻烦，甚至还会迷路呢。所以不少旅游用户都会带上一个GPS定位设备，但这类设备价格太贵，普通用户消费不起，不过市场上有不少支持GPS扩展的蓝牙手机，只要搭配一个蓝牙GPS接收器，两个设备一对接，打开手机里的GPS导航软件，就可以实现GPS导航功能了，这可谓是很廉价的GPS导航方案。

推荐产品：丽台 LR9559X

丽台LR9559X采用最新的美国SiRF star第三代超高效能芯片，支持20并行通道，内置陶瓷Patch天线，并且支持外接天线，信号接收效果很好，提供了蓝牙和GPS状态双LED指示灯，使用起来比较方便，它的体积不大，而且装上电池之后也只有70克重，非常适合旅游用户外出使用。

3.蓝牙图像浏览器

目前大部分手机都具备拍照功能，当拍完照片之后，如果在手机里欣赏，由于屏幕太小，效果自然不够理想，但如果输入电脑里欣赏，又太麻烦了，而且不少朋友家里也没电脑，但是如果有了蓝牙图像浏览器，将它与蓝牙手机无线连接，并通过蓝牙图像浏览器视频输出接口，就可以将手机上的照片显示在电视屏幕上，让我们体验手机里无法显示的效果。

推荐产品：诺基亚 SU-2

诺基亚SU-2采用了深受亚洲用户喜爱的精致唯美型风格，外形与时尚女性的必备之物－化妆盒颇有神似之处。配备面向电视接收机的输出端口、蓝牙无线接入功能，可以通过蓝牙从手机获取及存储静态图像数据，并在电视接收机上播放，使用4节7号干电池，最长可运行5小时左右。

4.蓝牙无线键盘

对于时尚用户来说，每天都离不开QQ、MSN，哪怕是出门在外，也控制不住要去一下网吧，而随着手机移动QQ、移动MSN的开通，我们只要拿着手机，就可以随时随地与网友聊天，但手机键盘又小又窄，实在不适合输入大量信息，但如果你在旅行途中，需要使用手机写文章呢？那更是头疼了，如果有一款适合携带的蓝牙键盘，将它与蓝牙手机配合操作，就可以完全摆脱窄小的手机键盘的困扰。

推荐产品：OMK220蓝牙键盘

OMK220蓝牙键盘采用了可折叠设计，在键盘前方有一个托架，可以用来放手机或PDA等蓝牙设备，平时不用可以收进键盘内，非常方便外出携带。通过蓝牙方式与手机、PDA等相连接，可实现无线文字输入以及各种操作等任务，特别适合编写电子邮件、文字信息或会议备忘。键帽大小、排列方式与普通键盘一样，非常容易上手。

5.蓝牙便捷音箱

对于出门在外的朋友，随身携带一款娱乐手机可以解决旅途烦扰，特别是在宾馆、旅店住宿时，用手机听听音乐、看看电影的确不错，但手机毕竟是那么小，它播放音乐时音量过小，而且音质也不怎么好，无法满足正常的听觉需要，如果身边有一款蓝牙音箱，就可以让音箱来播放手机里的音乐了。

蓝牙传输篇9

1、打开要传文件的两台手机的设置页面，找到并打开蓝牙选项；

2、将蓝牙选项中的开关设置为开启状态，下方将出现自己的蓝牙名称和能够搜索到的附近设备的蓝牙名称；

3、找到需要传输文件的另一方手机的蓝牙名，单击进行配对；

蓝牙传输篇10

关键词：蓝牙；蓝牙立体声；A2DP；CBT

引言

近几年来，蓝牙技术在个人电子产品领域获得广泛应用。蓝牙立体声区别于普通的蓝牙窄带音频，它引入了A2DP(Advanced Audio DistributionProfile，高级音频分布协议)技术。为了让蓝牙立声耳机的效果更好，对蓝牙立体声的音频测试成为重要一环，其中重要测试之一是建立A2DP射频连接，以验证产品从基带射频到各个profile再到模拟音频的整体性能。

A2DP基本原理

A2DP定义了ACL(Asynchronous Connectionless，异步无连接)信道上传送单声道或立体声等高质量音频信息的协议和过程。图1给出了A2DP协议框架结构。

A2DP取决于GAP(Generic Access Profile，通用接入协议)和GAVDP(Generic Audio/Video Distribution Profile，通用音视频分布协议)，后者定义音频、视频流等建立所需要的过程，A2DP则定义建立音频流所需的参数和流程。

在A2DP中引入了两个终端名字：SRC(Source)和SNK(Sink)。这里，当蓝牙设备将数字音频流发送到微微网中的SNK时，该设备就被视为SRC；而当蓝牙设备在相同微微网上从SRC接收到数字音频流时，该设备就视为SNK。图2是SRC与SNK应用的一个示例。

结合图2和蓝牙A2DP技术自身非同步连接的点对点特性可知，A2DP不支持同步点对多点分布。SRC与SNKI司的音频流传输过程中主要经历RF射频信号、数据缓冲和数据流编解码等处理过程，因此音频流在SRC与SNK间传输时应在完成上述过程时产生一定的延时；音频数据传输时速率应满足小于蓝牙连接时的可用带宽，并且允许采用重传方式来减小丢包的影响。

常用的蓝牙应用功率类别是二类，也就是说正常工作有效功率应在-6dBm～+4dBm范围内。蓝牙立体声要满足10米范围内音频流传输，其射频一致性应遵循TP System Specification 1.2/2.0/2.0/2.1+EDR发射机及接收机共23项测试要求。R&S CBT单台仪器条件下支持其中的18项，是行业内相同条件下支持RF测试项目最多的蓝牙综合测试仪。

A2DP还定义了音频编解码需要的特定信息和支持的编解码方式。

A2DP强制采用复杂度低的SBC(Subband Codec)子带编解码算法来确保A2DP蓝牙设备的可互操作性。当设备作为SRC时应执行SBC编码，设备作为SNK时则执行SBC解码。表1中列举了A2DP应用的音频编解码类别和要求。这里，当SNK不支持SRC将要发送的音频数据编解码格式时，该数据应被转换为SBC编解码。

A2DP应用音频测试

A2DP所谓的“高级音频”与普通的“蓝牙音频”区别就在于后者是在SCO(Synchronous Connection-Oriented，同步面向连接)连接上传送窄带语音信息。目前多数蓝牙耳机可支持Handfree profile的SCO应用。A2DP典型应用是立体声音乐播放器将音乐内容流发送到耳机或扬声器等，在ACL连接上利用有限带宽将音频数据以恰当格式压缩传输，如图3所示。两者也有共同点，就是音频信息都经RF连接进行传输。普通蓝牙窄带音频的测试是针对单声道的，而应用A2DP的立体声测试一般则测试双声道，不过两者主要都是测量声道的幅频特性和线性特性。

在蓝牙立体声耳机中，音频功能验证测试一般分为两步。第一步验证建立A2DP音频流；第二步是在成功执行第一步的基础上，对A2DP协议音频流进行扬声器音频测试。

利用CBT可以建立在A2DP基础上进行的立体声音频测试，其它蓝牙测试仪都不支持A2DP，也不支持立体声音频测试(最多只支持单声道的窄带测试)。利用R&S开发出的CBT进行A2DP立体声音频测试的基本步骤为：首先通过CBT与蓝牙DUT建立A2DP协议音频流，此时CBT作为SRC，DUT作为SNK；然后CBT音频源产生音频流信息，经过编码、上变频到达DUT；DUT经下变频、解码、D/A转换输出到扬声器；最后经人工耳拾取回到CBT的音频分析仪输入接口。

对于扬声器测试，为验证其输入输出的线性特性，主要测试项目有频率响应、谐波失真、信噪比等。音频功放通常在20Hz～20kHz频率范围的频响波动应在±1dB之内，因实际应用而产生不同阻抗的情况下，扬声器频率响应常常发生变化；R&S CBT音频测试选件CBT-B41支持同时2路模拟音频信号输入输出，完全支持立体声双声道测试，对于频率响应测试除了可支持点频上RMS电平测试结果显示外，也可支持用户自定义的一次20个频点的多音频响结果及图形显示。

反映扬声器内部非线性特性的另外一项重要测试就是失真测试，DUT的非线性体现就是在纯单音信号激励下将生成各次谐波成份，而失真的测试通常是采用THD+N(总谐波失真加噪声)技术。THD+N技术是将基频滤除后测量所剩下各谐波和噪声电平，其算法是THD+N=(所有谐波电平+噪声电平)/总信号RMS电平，测试结果常以％或dB显示。

低THD+N测试结果不仅反映谐波失真低，也反映噪声成份少，能够全面地说明当前DUT的非线性特性。

此外，CBT还支持CCITT、C-Message、A加权滤波以及带宽可选、可调的带通滤波器等用户自定义测试条件。