当前位置:  首页 > 蓝牙简介

蓝牙简介

发布者:diyadmin 发布时间:2016/5/5 10:03:42 阅读:5170次


蓝牙,是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术,经过近几年的发展,我们对它已不再陌生,它也是目前数码产品中不可或缺的模块。蓝牙技术的出现让我们在连接各种设备的时候不再被繁多的数据线所束缚,比如音响、电脑、鼠标、键盘,甚至是汽车。这技术是在两个设备间进行无线短距离通信的最简单、最便捷的方法,也能够简化设备与因特网Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效。

蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制,当时是作为RS232数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。如今蓝牙由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,简称SIG)管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司,它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。

一. 蓝牙发展历史

蓝牙4.2,已经经过8个版本的更新,分别为1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2。

蓝牙1.1标准

1.1 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下影响通讯质量。

蓝牙1.2标准

1.2 同样是只有 748~810kb/s 的传输率,但在加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。

蓝牙2.0标准

2.0 是 1.2 的改良提升版,传输率约在 1.8M/s~2.1M/s,开始支持双工模式——即一面作语音通讯,同时亦可以传输档案/高质素图片,2.0 版本当然也支持 Stereo 运作。

应用最为广泛的是Bluetooth 2.0+EDR标准,该标准在2004年已经推出,支持Bluetooth 2.0+EDR标准的产品也于2006年大量出现。

虽然Bluetooth 2.0+EDR标准在技术上作了大量的改进,但从1.X标准延续下来的配置流程复杂和设备功耗较大的问题依然存在。

蓝牙2.1标准

2007年8月2日,蓝牙技术联盟今天正式批准了蓝牙2.1版规范,即“蓝牙2.1+EDR”,可供未来的设备自由使用。和2.0版本同时代产品,目前仍然占据蓝牙市场较大份额,相对2.0版本主要是提高了待机时间2倍以上,技术标准没有根本性变化。

蓝牙3.0标准

2009年4月21日,蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式颁布了新一代标准规范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(蓝牙核心规范3.0版 ),蓝牙3.0的核心是"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。

蓝牙3.0的数据传输率提高到了大约24Mbps(即可在需要的时候调用802.11 WI-FI用于实现高速数据传输)。在传输速度上,蓝牙3.0是蓝牙2.0的八倍,可以轻松用于录像机至高清电视、PC至PMP、UMPC至打印机之间的资料传输,但是需要双方都达到此标准才能实现功能。

蓝牙4.0标准

蓝牙4.0规范于2010年7月7日正式发布,新版本的最大意义在于低功耗,同时加强不同OEM厂商之间的设备兼容性,并且降低延迟,理论最高传输速度依然为24Mbps(即3MB/s),有效覆盖范围扩大到100米(之前的版本为10米)。该标准芯片被大量的手机、平板所采用,如苹果The New iPad平板电脑,以及苹果iPhone 5、魅族MX4、HTC One X等手机上带有蓝牙4.0功能。

蓝牙4.1标准

蓝牙4.1于2013年12月6日发布,与LTE无线电信号之间如果同时传输数据,那么蓝牙4.1可以自动协调两者的传输信息,理论上可以减少 其它信号对蓝牙4.1的干扰。改进是提升了连接速度并且更加智能化,比如减少了设备之间重新连接的时间,意味着用户如果走出了蓝牙4.1的信号范围并且断开连接的时间不算很长,当用户再次回到信号范围中之后设备将自动连接,反应时间要比蓝牙4.0更短。最后一个改进之处是提高传输效率,如果用户连接的设备 非常多,比如连接了多部可穿戴设备,彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。

除此之外,蓝牙4.1也为开发人员增加了更多的灵活性,这个改变对普通用户没有很大影响,但是对于软件开发者来说是很重要的,因为为了应对逐渐兴起的可穿戴设备,那么蓝牙必须能够支持同时连接多部设备。

蓝牙4.2标准

2014年12月4日,最新的蓝牙4.2标准颁布,改善了数据传输速度和隐私保护程度,并接入了该设备将可直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网。在新的标准下蓝牙信号想要连接或者追踪用户设备必须经过用户许可,否则蓝牙信号将无法连接和追踪用户设备。

速度方面变得更加快速,两部蓝牙设备之间的数据传输速度提高了2.5倍,因为蓝牙智能(Bluetooth Smart)数据包的容量提高,其可容纳的数据量相当于此前的10倍左右。

二. 蓝牙技术相关

蓝牙技术参数:

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(根据不同应用领域, 距离不同)。

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。

蓝牙功率射程


类别

最大功率容量

射程范围

m)

(mW)

dBm

1

100

20

~100

2

2.5

4

~10

3

1

0

~1

蓝牙数据吞吐量

版本

数据率

最大应用吞吐量

1.2

1Mbit/s

>80 kbit/s

2.0 + EDR

3 Mbit/s

>80 kbit/s

3.0 + HS

24 Mbit/s

请参考3.0 + HS

4.0

24 Mbit/s

请参考4.0 LE


蓝牙常见手机协议规范

1.A2DP协议,可以实现蓝牙连接耳机或音响类设备听音乐

A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile 蓝牙音频传输模型协定。 A2DP协议能够采用耳机内的芯片来堆栈数据,达到 让声音高清晰度传输的目的。

然而并非支持A2DP的耳机就是蓝牙立体声耳机,立体声实现的基本要求是双声道,所以单声道的蓝牙耳机是不能实现立体声的。

蓝牙耳机或音响是否支持A2DP协议具体要看蓝牙产品制造商是否使用这个技术。

' f& }% e: Q; t6 x. U; C% N# f

2.HFP协议,让蓝牙设备可以控制电话:

HFP全称Hands-free Profile,让蓝牙设备可以控制电话,如接听、挂断、拒接、语音拨号等,拒接、语音拨号要视蓝牙耳机及手机是否支持。

蓝牙可以控制电话,如接听、挂断、拒接、语音拨号等,拒接、语音拨号。

HFP协议定义了音频网关(AG),和免提组件(HF)两个组件。

音频网关(AG):该设备为音频(特别是手机)的输入/输出网关。

免提组件(HF):该设备作为音频网关的远程音频输入/输出机制,并可提供若干遥控功能。

总而言之该协议就是当使用蓝牙接打电话时必须使用到的协议。因此要想实现蓝牙耳机接打电话,手机和蓝牙耳机也必须支持该协议。

! _8 ^: _7 f) I' C+ R/ Q9 c

3.PBAP协议,电话簿存取规范:

PBAP协议用户蓝牙设备读取手机通讯录(电话薄)中的内容,一般用于车载蓝牙或手机通讯录导入导出中。

车载蓝牙就是在开车的过程中,可以把手机的电话簿映射到车的屏幕上,在车的屏幕上可以直接操作查找联系人和拨打电话。

而实现这个功能就需要用到PBAP协议,该协议定义了可用于不同设备间检索电话簿对象的协议和程序。

可以实现一端设备(客户端)浏览和下载另一端设备(服务器)的电话簿,但是不允许更改另一端(服务器)的电话簿。

实现过程就是客户端-服务器的过程,客户端请求连接,服务器端授权后就可正常访问和下载服务器端电话簿。

蓝牙HID

概述:

HID(The Human Interface Device )定义了蓝牙在人机接口设备中的协议、特征和使用规程。要想使用蓝牙鼠标,蓝牙键盘,蓝牙游戏手柄等蓝牙设备,终端盒主机端都需要支持HID协议。该协议改编自USB HID Protocol。

详细介绍:

蓝牙HID设备使用的基本要求有:

1) 在一个微型网络中通常被推荐当作从设备(slave),但是也允许作为主设备(master)。

2) 键盘必须支持认证和加密:只有当被HID主机要求时才激活工作模式;在认证和加密的基础上,也可以被其它HID主机选用。

3) 推荐使用有限的服务发现模式:对一台HID主机而言,HID终端设备通常都是一对一的关系;通过击键或者电源接通来激活HID终端设备。

4) 作为从设备必须始终保持可连接性,例如PC在启动时寻呼键盘,或者键盘在有数据传输时寻呼PC机。

5) HID主机必须支持QoS。

6) HID主机必须支持低功耗工作模式。

HID主机和HID终端设备都必须支持呼吸(sniff)工作模式和休眠(park)工作模式;保持工作模式对HID主机来说是必须的,而对HID终端设备来说是可选的。

7) HID终端设备只需要支持DM1格式的数据。

8) 除了查询模式和寻呼模式,交互的寻呼扫描模式和查询扫描模式也是必需的。

9) 对单功能设备而言并不需要支持SCO语音通道。

10) 支持绑定的设备必须有某种形式的固定内存来存放128位的认证码,使用联合键的HID设备比只使用单键的设备需要更多的内存来支持。

总结:蓝牙具有加密措施完善,传输过程稳定以及兼容设备丰富等诸多优点。从1.1版本到4.2版本,有着艰难的过程,蓝牙Bluetooth 2.1+EDR标准和4.0标准是我们最常见到的,也是曾经应用最为广泛的。蓝牙技术与我们的生活、工作、驾驶、娱乐、多媒体密切相关,通过使用蓝牙技术产品,人们可以免除居家办公电缆缠绕的苦恼,通过连接手机至扬声器召开免提电话会议,通过无线立体声耳机收听从家庭音响或其它类似音频设备传送的流音乐。

蓝牙标准的每一代升级,相信对平板手机等电子产品都充满了吸引力。而搭载更高版本蓝牙标准的产品,则会提升整体效能,例如有更广泛的配对范围、 更高的传输速度、更加节能、直接接入互联网等等。除此之外,相信未来蓝牙的应用会更加广泛,更加贴合用户。

 

最新文章

 物联网和智能机器到来,终将引爆(阅读1589次)

 蓝牙简介(阅读5170次)

 通过蓝牙和智能手机进行信息交互(阅读1712次)

 Congo蓝牙模组与竞争对手对(阅读2319次)

 DC/DC电源技术研究(阅读1851次)

 电源管理的应用:技术趋势及IC(阅读1690次)

 电感型DC-DC转换器电路原理(阅读2327次)

 开关电源的五种PWM反馈控制(阅读2138次)

 LED照明设计基础知识大全(阅读1571次)

 电源内阻:扼杀DC-DC转换效(阅读1983次)

 了解电源纹波抑制比 PSRR(阅读2089次)

 ESR、稳定性和 LDO 调节(阅读1999次)

 浅谈低压差线性稳压器的输出噪声(阅读2358次)

 LDO应用的考量因素(阅读1553次)

 浅谈低压差线性稳压器(LDO)(阅读1904次)

 什么是LDO(阅读1725次)

 开关式稳压电源工作原理(阅读2864次)

 选择LDO的方法(阅读1921次)

 选择MOSFET的技巧(阅读3029次)

 原边反馈AC/DC控制芯片中的(阅读2133次)