低功耗蓝牙学习指南0522

第4章
新的使用模型

4.1 存在检测

    广播数据有助于提升用户体验的三个方面为：发起连接建立、公告、广播
信息。

4.2 广播数据

4.3  无线连接模式

    设计并实现无连接模型是从经典蓝牙到低功耗蓝牙的一个最大的变化。
在无线连接模型中，设备无需为有效信息的快速交互保持连接。

    经典蓝牙定义了一个简单的状态机和配置系统用于建立连接，明确定义了所有
的连接状态，并对连接状态机进行了完整的描述。

    无连接模式定义的是设备的状态，而不是连接的状态，从而解决了上述问题。
通过无状态的协议公开状态，允许在任意时刻断开连接，并在重新连接时直接
从对端设备获得当前状态。

4.4 网关

    关键在于，网关实现了内部地址和外部地址的转换，对外界隐藏了内部网络
的拓扑结构。外界只看到一个设备，并不真正关心究竟哪个设备在发送或接受数据。

 

第二部分  控制器

    第5章  物理层

5.1 背景

5.2 模拟调制

    大多数国家的数字电视广播采用了正交幅度调制。

5.3 数字调制

    键控是用来描述如何根据数字信号调整载波的一个专业术语。
通断键控

稍复杂的数字调制是幅移键控（ASK）。

5.4 频段

   
5.5 调制

    低功耗蓝牙采用了高斯频移键控。高斯滤波器通过增加从一个值到另一个
值的频率转换时间，优化了一个符号到下一个符号的转换。

       
5.6 射频信道

    经典蓝牙在79个窄带信道切换。

5.7 发射功率

    对于低功耗蓝牙，规范规定发射功率最大为+10dBm(10mW)  , 最小不应小于-20dBm（10uW）.

5.8 容限

    漂移可能由芯片工作时集聚的热量导致。

5.9 接收机灵敏度

5.10 通信距离

    为了计算低功耗蓝牙的电台的通信距离，需要确定系统的链路预算。

    如果发射功率为-20dBm，接收机灵敏度为-70dBm,则允许的路径损耗为50dB,对应于
2.5m的通信距离。这也是低功耗蓝牙以最低功率发射，并在接收机灵敏度最低的情况下多达到的
通信距离。

 

第6章  直接测试模式

6.1 背景

    直接测试模式需要三个设备：
待测设备（DUT）
上位测试设备（UT）
下位测试设备（LT）

6.2 收发机测试

6.2.1 测试报文格式

测试报文与广播报文的包头格式相同，前4位为测试报文类型。

6.2.2 发射机测试

    发射机测试是为了获得待测设备发射机的性能。这一测试能得到频偏、频率漂移，
以及其他规定的射频参数。

上位测试设备发送特定命令使得待测试设备进入发射机测试模式。
该命令包括3个参数。
第一个：参数决定发送的中心频率。
第二个：参数决定报文净长度，有效值为0-37个字节。
第三个：参数决定发送报文的数据类型。

可发送的测试报文包括以下三种：
PRBS9  : 用于发射功率测试
11110000 ：用于频偏测试
10101010 ：用于载波频率和初始频率测试。

6.2.3 接收机测试

    接收机测试主要用于确定不同发射功率条件下接收机的误比特率。

6.3 硬件接口

    该接口是一个简单的双线串口，一根线从待测设备向上位测试设备传输信号，另一根相反。

6.3.1 串口

6.3.2 命令与事件

     上位测试设备可向待测试设备发送四种命令：
复位
发射机测试
接收机测试
测试结束

待测设备可向上位测试设备上报两种事件：
测试状态
  报文报告

6.4 使用HCI的直接测试模式

直接测试模式也可以复用已有的HCI传输层和逻辑接口访问控制器。

第7章
链路层

链路层定义了两个设备如何利用无线电传输信息。

7.1 链路层状态机

   
链路层定义了6种状态：
就绪态
广播态
扫描态
发起态
连接态

    链路层状态机不但解释了设备如何发现和连接，也解释了低功耗蓝牙的另一个基本的
设计策略：将广播、发现和连接过程与连接中的数据传输分离开来。   

7.1.1 就绪态

    上电后，链路层进入并保持就绪态，直到接到主机的命令。

7.1.2 广播态

    处于扫描态的设备能够接收广播信道的报文。

7.1.3 扫描态
1、被动扫描

2、主动扫描

7.1.4 发起态

    链路层会向其发送连接请求并进入连接态。

7.1.5 连接态
广播态或发起态均可进入连接态，两种情况均源于发起者向广播者发送连接
请求报文。

7.1.6 多状态机

7.2 报文

    报文是链路层的基石。报文非常简单，它是带有标签的数据，由一个设备发送，
一个或多个设备接收。标签指明了数据由谁发出，以及应该有哪些设备接收。

报文的开始是一小段训练序列，称为前导。之后是接入地址，接收机用它将报文和背景
噪声区分开来。

7.2.1 广播与数据报文

7.2.2 白化

    频移键控（FSK）接收机的一个有趣之处在于，其接收连续相同比特的能力很差。
为避免这一情况，低功耗蓝牙使用了“”“白化器”来随机化发送的数据。

    白化器是一个很短的输出"0" "1"序列的随机数发生器。

7.3 报文结构

7.3.1 比特序和字节

7.3.2 前导

    报文最开始的8比特是01010101或者10101010序列。这是很简单的交替序列。
接收机可以用它来配置自动增益控制，以及确定“0”“1”比特所有使用的频率。

7.3.3 接入地址

    接入地址的第一个比特决定了前导是01010101还是10101010.如果接入地址的第一个
比特为“0”，则使用01010101序列；如果是“1”，则使用10101010序列。这保证
了任一报文的前9个比特都是交替的。

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