第5章 物理层
讲述设备间如何实现无线通信
5.1 背景
5.2 模拟调制
5.3 数字调制
5.4 频段
5.5 调制
最小频偏约为180kHz
5.6 射频信道
低功耗蓝牙使用40个无线信道传输信息。
5.7 发射功率
规范规定最大发射功率为+10dBm,最小发射功率不应低于-20dBm
5.8 容限
对于低功耗蓝牙,整个报文的中心频率的容限是+/-150kHz,在报文发送过程中,中心频率的漂移不允许超过50kHz
5.9 接收机灵敏度
低功耗蓝牙的接口机灵敏度要高于-70dBm。低功耗蓝牙选择的误比特率为0.1%
5.10 通信距离
path loss = 40+25log(d)
如果发射功率是-20dBm,接收机灵敏度为-70dBm,允许路径损耗为50dB,相当于2.5m的距离。这是最短通信距离
如果发射功率是0dBm,接收机灵敏度是-80dBm,允许路径损耗为80dB,相当于40m的距离。这是低功耗蓝牙在常见的发射功率和接收灵敏度情况下所达到的通信距离。
第6章 直接测试模式
强调直接测试模式及其在执行低成本、高效的无线电测试时所起的作用
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 - 测试报文格式
- 发射机测试,发射机测试主要为了获知待测设备发射机的性能。
- 接收机测试,接收机测试主要是为了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
- 串口,待测设备和上位测试设备间的硬件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。
- 命令与事件。上位测试设备向待测设备发送四种命令: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
介绍有关报文格式、广播和连接建立等的底层协议
7.1 链路层状态机
链路层状态机定义了5种状态
- 就绪态
- 广播态
- 扫描态
- 发起态
- 连接态
扫描态有两个子状态:主动扫描和被动扫描。
连接态也有两个子状态:主、从
- 上电后,链路层进入并保持就绪态,知道借到主机的命令
- 处于广播态的链路层可以发送广播报文,也可以发送扫描响应,用以回应主动扫描的设备
- 处于扫描态的设备能够接收广播信道的报文。被动扫描态中设备只能被动地扫描,补鞥发送任何报文。主动扫描中,链路层一旦发现了新的广播台设备,就会发送扫描请求,并等待该请求的响应。
- 为了发起连接,链路层需要处于发起态。处于发起态的发起者,其接收器用于侦听自己试图连接的设备。
- 从广播态或发起态均可以进入连接态。主连接态只能从发起态进入。从连接态只能从广播态进入。
7.2 报文
低功耗蓝牙有两类报文:广播报文和数据报文。
FSK在接收连续相同的比特的能力比较差,白化就是用来随机化发送的数据的。
白化随机化序列通过线性反馈移位寄存器生成,生成多项式是
7.3 报文结构
- 比特序与字节,数据发送总是按照最低位开始。
- 前导,报文最开始的8bit是01010101或者10101010.
- 接入地址, 对于广播报文,接入地址固定是0x8E89 BED6,对于数据信道,接入地址是一个随机值,不同的连接具有不同的值。
- 报头,报头内容取决于该报文是广播报文还是数据报文。
广播报文类型有7种。每种类型都具有不同的净荷格式和行为。
广播报文
- 长度,
- 净荷
- 循环冗余校验,采用24位的CRC生成多项式
7.4 信道
广播信道频点的选择原则上是为了远离wifi等接入点的严重干扰。
- 跳频
- 自适应跳频
7.5 设备发现
低功耗蓝牙通过广播信道发现其他设备。一个设备进行广播,而另一个设备进行扫描。共有四种类型的广播:通用的、定向的、不连续的、可发现的。
7.6 广播
7.7 建立连接
7.8 发送数据
7.9 加密
7.10 管理连接
7.11 鲁棒性
7.12 为低功耗优化
第8章 主机/控制器接口
描述主机与控制器进行交互的接口,以及如何用其执行一些有用的操作
8.1 介绍
主机控制器接口HCI是主机和控制器之间的接口,主要完成两个任务:
- 一个是发送命令给控制器和接收来自控制器的事件
- 另一个是发送和接收来自对端设备的数据。
一般来说,主机接口既是两个设备之间的物理上的接口,也是逻辑上的接口。逻辑接口定了命令、事件和数据的封包格式。而物理接口则规定了主机和控制器之间如何传输这些数据包。
8.2 物理接口
蓝牙规范中定义了4种物理接口
- 通用异步收发器UART提供了最简单的传输方式
- 3线UART则提供可靠的UART传输方式
- USB为电脑和类似的设备提供高速的、通用的传输方式
- 安全数字输入输出SDIO为消费电子设备提供中等速度的传输方式。
8.3 逻辑接口
8.4 控制器的配置
8.5 广播与观察
8.6 发起连接
8.7 连接管理