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蓝牙技术硬件实现模式分析

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍了蓝牙技术的体系结构及特点,并结合Transilica公司生产的Onechip蓝牙产品TR0700单芯片,分析了硬件实现模式。
  关键词:蓝牙技术硬件实现链路管理与控制跳频
  
  蓝牙技术是一项新兴的技术。它的主要目的是在全世界建立一个短距离的无线通信标准。它使用2.4GHz~2.5GHz的ISM(IndustrionScientifcMedical)频段来传送话音和数据。运用成熟、实用、先进的无线技术来代替电缆,它提供了低成本、低功耗的无线接口,使所有固定和移动设备通过微微网PAN(PersonalAreaNetwork)连接起来,诸如:计算机系统、家庭影院系统、无绳电话系统、通信设备等,相互通信,实现资源共享。蓝牙技术支持多种电子设备之间的短距离无线通信,这种通信不需要任何线缆,亦不需要用户直接手工干涉;每当一个嵌入了蓝牙技术的设备发觉另一同样嵌入蓝牙技术的设备,它们就能自动同步,相互通信,实现资源共享。
  
  1蓝牙的结构体系
  
  蓝牙协议栈的体系结构如图1所示。它是由底层硬件模块,中间层和高端应用层三大部分组成。
  
  1.1蓝牙的底层模块
  
  底层模块是蓝牙技术的核心模块,所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层模块。它主要由链路管理层LMP(LinkManagerProtocol)、基带层BB(BaseBand)和射频RF(RodioFraquency)组成。其功能是:无线连接层(RF)通过2.4GHz无需申请的ISM频段,实现数据流的过滤和传输;它主要定义了工作在此频段的蓝牙接收机应满足的需求;其带层(BB)提供了两种不同的物理链路(同步面向连接路SCOSynchronousConnectionOriented和异步无连接链路ACLAsynchronousConnectionLess),负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输,且对所有类型的数据包提供了不同层次的前向纠错码FEC(FrequencyErrorCorrection)或循环沉余度差错校验CTC(CyclicRedundancyCheck);LMP层负责两个或多个设备链路的建立和拆除及链路的安全和控制,如鉴权和加密、控制和协商基带包的大小等,它为上层软件模块提供了不同的访问入口;蓝牙主机控制器接口HCI(HostCntrollerInterface)由基带控制器、连接管理器、控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口,提供了一个调用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令,上、下两个模块接口之间的消息和数据的传递必须通过HCI的解释才能进行。HCI层以上的协议软件实体运行在主机上,而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成,二者之间通过传输层进行交互。
  
  1.2中间协议层
  
  中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP(LogicalLinkControlandAdaptationProtocol)、服务发现协议SDP(ServiceDiscoveryProtocol)、串口仿真协议或称线缆替换协议(RFCOM)和二进制电话控制协议TCS(TelephonyControlprotocolSpectocol)组成。L2CAP是蓝牙协议栈的核心组成部分,也是其它协议实现的基础。它位于基带之上,向上层提供面向连接和无连接的数据服务。它主要完成数据的拆装、服务质量控制、协议的复用、分组的分割和重组(SegmentationAndReassembly)及组提取等功能。L2CAP允许高达64KB的数据分组。SDP是一个基于客户/服务器结构的协议。它工作在L2CAP层之上,为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务及其属性,而服务属性包括服务的类型及该服务所需的机制或协议信息。RFCOMM是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议,符合ETSI标准的TS07.10串口仿真协议。它在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号,为原先使用串行连接的上层业务提供传送能力。TCS是一个基于ITU-TQ.931建议的采用面向比特的协议,它定义了用于蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的控制信令(CallControlSignalling),并负责处理蓝廾设备组的移动管理过程。
  
  1.3高端应用层
  
  高端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分。一个完整的蓝牙协议栈按其功能又可划分为四层:核心协议层(BB、LMP、LCAP、SDP)、线缆替换协议层(RFCOMM)、电话控制协议层(TCS-BIN)、选用协议层(PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)。而高端应用层是由选用协议层组成。选用协议层中的PPP(Point-to-PointProtocol)是点到点协议,由封装、链路控制协议、网络控制协议组成,定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据,它要用于LAN接入、拨号网络及传真等应用规范;TCP/IP(传输控制协议/网络层协议)、UDP(UserDatagramProtocol对象交换协议)是三种已有

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