Bluetooth 基本架构
ble内幕解读
一、概述1、BLE蓝牙协议栈结构附图6 BLE蓝牙协议栈结构图分为两部分：控制器和主机。
对于4.0以前的蓝牙，这两部分是分开的。
所有profile（姑且称为剧本吧，用来定义设备或组件的角色）和应用都建构在GAP 或GATT之上。
下面由结构图的底层组件开始介绍。
·PHY层，工作车间，1Mbps自适应跳频GFSK（高斯频移键控），运行在免证的2.4GHz·LL层为RF控制器，控制室，控制设备处于准备（standby）、广播、监听/扫描（scan）、初始化、连接，这五种状态中一种。
五种状态切换描述为：未连接时，设备广播信息（向周围邻居讲“我来了”），另外一个设备一直监听或按需扫描（看看有没有街坊邻居家常里短可聊，打招呼“哈，你来啦”），两个设备连接初始化（搬几把椅子到院子），设备连接上了（开聊）。
发起聊天的设备为主设备，接受聊天的设备为从设备，同一次聊天只能有一个意见领袖，即主设备和从设备不能切换。
·HCI层，为接口层，通信部，向上为主机提供软件应用程序接口（API），对外为外部硬件控制接口，可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制。
·L2CAP层，物流部，行李打包盒拆封处，提供数据封装服务·SM层，保卫处，提供配对和密匙分发，实现安全连接和数据交换·ATT层，库房，负责数据检索·GATT层，出纳/库房前台，出纳负责处理向上与应用打交道，而库房前台负责向下把检索任务子进程交给ATT库房去做，其关键工作是把为检索工作提供合适的profile结构，而profile由检索关键词（characteristics）组成。
·GAP层，秘书处，对上级，提供应用程序接口，对下级，管理各级职能部门，尤其是指示LL层控制室五种状态切换，指导保卫处做好机要工作。
TI的这款CC2540器件可以单芯片实现BLE蓝牙协议栈结构图的所有组件，包括应用程序。
三种蓝牙架构实现方案（蓝牙协议栈方案）
三种蓝⽛架构实现⽅案（蓝⽛协议栈⽅案）蓝⽛架构实现⽅案有哪⼏种？我们⼀般把整个蓝⽛实现⽅案叫做蓝⽛协议栈，因此这个问题也可以这么阐述：蓝⽛协议栈有哪些具体的架构⽅案？在蓝⽛协议栈中，host是什么？controller是什么？HCI⼜是什么？⼤家都知道，不同的应⽤场景有不同的需求，因此不同的应⽤场景对蓝⽛实现⽅案的要求也不⼀样，从⽽催⽣不同的蓝⽛架构实现⽅案，或者说蓝⽛协议栈⽅案。
架构1：host+controller双芯⽚标准架构蓝⽛是跟随⼿机⽽诞⽣的，如何在⼿机中实现蓝⽛应⽤，是蓝⽛规格⾸先要考虑的问题。
如果你仔细阅读蓝⽛核⼼规格，你会发现规格书更多地是站在⼿机⾓度来阐述的，然后“顺带”描述⼀下⼿机周边蓝⽛设备的实现原理。
如⼤家所熟知，⼿机⾥⾯包含很多SoC或者模块，每颗SoC或者模块都有⾃⼰独有的功能，⽐如⼿机应⽤跑在AP芯⽚上（⼀般⽽⾔，Android或者iOS开发者只需跟AP芯⽚打交道），显⽰屏，3G/4G通信，WiFi/蓝⽛等都有⾃⼰专门的SoC或者模块，这些模块在物理上都会通过某种接⼝与AP相连。
如果应⽤需要⽤到某个模块的时候，⽐如蓝⽛通信，AP会⾃动跟蓝⽛模块交互，从⽽完成蓝⽛通信功能。
市场上有很多种AP芯⽚，同时也有很多种蓝⽛模块，如何保证两者的兼容性，以减轻⼿机的开发⼯作量，增加⼿机⼚商蓝⽛⽅案选型的灵活性，是蓝⽛规格要考虑的事情。
为此，蓝⽛规格定义了⼀套标准，使得⼿机⼚商，⽐如苹果，⽤⼀颗新AP替换⽼AP，蓝⽛模块不需要做任何更改；同样⽤⼀颗新蓝⽛模块换掉⽼蓝⽛模块，AP端也不需要做任何更改。
这个标准把蓝⽛协议栈分成host和controller两部分，其中host跑在AP上，controller跑在蓝⽛模块上，两者之间通过HCI协议进⾏通信，⽽且host具体包含协议栈那些部分，controller具体包含协议栈那些部分，两者之间通信的HCI协议如何定义，这些在蓝⽛核⼼规格中都有详细定义，因此我把它称为双芯⽚标准⽅案。
BlueTooth：蓝牙核心协议与蓝牙芯片结构
BlueTooth：蓝牙核心协议与蓝牙芯片结构1 Bluetooth Core System Protocol（蓝牙核心协议）蓝牙技术规范(specification)包括核心协议(protocol)和应用规范(profile)两个部分。
核心协议包含蓝牙协议栈中最低的4个Layer,和一个基本的服务协议SDP(Service Discover Protocol)，以及所有应用profile的基础Profile GAP(General Acess Profile)。
核心协议是蓝牙协议栈中必不可少的。
除了核心协议外，蓝牙规范必须包含一些其他的应用层的服务和协议--应用层profile。
蓝牙协议栈通常有如下内容：蓝牙5而蓝牙的核心系统协议为最低的4个Layer，再加上应用层profile SDP，包括：RF,LC(link control),LM（Link Manager),L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)，SDP。
核心系统的架构图如下，为简明起见，没有画出SDP。
蓝牙6最低的3个Layer经常也看作一个子系统，叫Bluetooth Controler。
Bluetooth Controler和包括L2CAP在内上层Profile之间的通信，是通过HCI(Host to Controler Interface)进行。
HCI以下的内容Bluetooth Controler由蓝牙芯片实现，以上的内容由Bluetooth Host（比如手机Baseband）实现。
蓝牙核心系统通过一系列Service Access Point（如上图的椭圆部分所示）提供服务，这些服务包含了对蓝牙核心系统的最基本和原始的控制。
可以分为3种类型：Device Control Service，修改蓝牙Device的行为，状态和模式；Tansport Control Sevice，创建修改和释放trafficbearers（信道和链接）；Data Service，在Traffic bearers上进行数据传输。
bluetooth5数据帧结构
bluetooth5数据帧结构Bluetooth 5数据帧结构Bluetooth 5是蓝牙技术的最新版本，它引入了许多新特性，其中包括改进的数据传输速度和范围。
为了实现这些改进，Bluetooth 5引入了新的数据帧结构，本文将对这一结构进行详细介绍。
一、数据帧结构概述在Bluetooth 5中，数据帧是蓝牙通信中的基本单位，它用于在设备之间传输数据。
每个数据帧由几个字段组成，这些字段包含了与数据传输相关的信息，例如数据长度、信道号和CRC校验等。
二、数据帧字段解析1. Preamble（前导码）前导码是数据帧的第一个字段，用于同步接收和发送设备之间的时钟。
在Bluetooth 5中，前导码由两个部分组成，每个部分由8位二进制数表示。
2. Access Address（接入地址）接入地址是数据帧的第二个字段，它用于识别数据帧的接收方。
在Bluetooth 5中，接入地址由32位二进制数表示。
3. Header（头部）头部是数据帧的第三个字段，它包含了与数据传输相关的信息，例如数据类型、数据方向和数据长度等。
在Bluetooth 5中，头部由16位二进制数表示。
4. Payload（有效载荷）有效载荷是数据帧的第四个字段，它包含了传输的实际数据。
在Bluetooth 5中，有效载荷的长度可以根据需要进行调整。
5. CRC（循环冗余校验）CRC是数据帧的最后一个字段，它用于检测数据传输中的错误。
在Bluetooth 5中，CRC由24位二进制数表示。
三、数据帧结构示意图为了更好地理解Bluetooth 5数据帧结构，下面是一个示意图：------------------------| Preamble | Access Address |------------------------| Header | Payload |------------------------| CRC |------------------------四、数据帧传输过程在Bluetooth 5中，数据帧的传输过程包括发送和接收两个阶段。
蓝牙协议的体系结构
蓝牙协议的体系结构随着无线通信技术的迅猛发展，蓝牙技术作为一种短距离无线通信技术逐渐得到广泛应用。
蓝牙协议是其通信的基础，了解蓝牙协议的体系结构对于理解和应用蓝牙技术是非常重要的。
本文将介绍蓝牙协议的体系结构，包括物理层、链路层、网络层、传输层以及应用层，以帮助读者深入了解蓝牙协议。
一、物理层蓝牙协议的物理层是负责定义蓝牙设备之间的无线通信接口和传输介质。
在物理层，蓝牙使用FHSS（频率跳频扩频）技术来减少干扰和提高通信质量。
蓝牙的物理层规定了蓝牙信道的使用和频率范围，以及信号的调制和解调方式。
二、链路层蓝牙协议的链路层负责建立连接、维护连接以及管理链路上的数据传输。
链路层的功能包括蓝牙设备的发现、认证和加密等。
蓝牙采用主从设备的模式，链路层规定了主设备和从设备之间的角色切换和数据传输方式。
链路层还包括L2CAP（逻辑链路控制和适配协议），它提供了对上层应用的数据传输服务。
三、网络层蓝牙协议的网络层负责数据包的路由和传输控制。
网络层使用的是RFCOMN（无连接封装模块）协议，它支持点对点和多点通信，并提供了对上层协议的透明传输服务。
网络层还包括SDP（服务发现协议），它可以让蓝牙设备自动发现和识别附近的蓝牙服务。
四、传输层蓝牙协议的传输层主要负责数据的传输和流控。
传输层使用的是RFCOMP（串行端口模块）协议，它支持同步和异步数据传输，并提供了可靠的数据传输服务。
传输层还包括TCS（电话控制协议）、RFCOTP（透明对象传输协议）等。
五、应用层蓝牙协议的应用层包括一系列的应用协议和配置协议，用于实现各种不同的应用场景。
常见的应用层协议包括OBEX（对象交换协议）、HID（人机接口设备协议）、A2DP（高质量音频传输协议）等。
应用层协议规定了各种不同应用之间的通信方式和数据格式。
总结：蓝牙协议的体系结构包括物理层、链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层定义了蓝牙设备之间的无线通信接口和传输介质；链路层负责建立连接、维护连接和管理链路上的数据传输；网络层负责数据包的路由和传输控制；传输层负责数据的传输和流控；应用层包括一系列的应用协议和配置协议，用于实现各种不同的应用场景。
bluetooth协议架构详解与android 蓝牙架构分析
二、中间协议层
中间协议层的一系列协议构成了蓝牙协议体系： • 蓝牙协议体系中的协议按SIG的关注程度分为四层： 1.核心协议：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP； 2.电缆替代协议：RFCOMM； 3.电话传送控制协议：TCS-Binary、AT 命 令 集； 4.选用协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、 vCal、IrMC、 WAE。 • 除上述协议层外，规范还定义了主机控制器接口（HCI）， 位于蓝牙系统的L2CAP（逻辑链路控制与适配协议）层和 LMP（链路管理协议）层之间的一层协议。
爱立信将这项新的无线通信技术命名为蓝牙（Bluetooth）。 Bluetooth取自10世纪丹麦国王 Harald Bluetooth 的名字。 1998年5月，爱立信联合诺基亚（Nokia）、英特尔 （Intel）、IBM 、东芝（Toshiba）这4家公司一起成立了 蓝牙特别兴趣小组（Special Interest Group，SIG），负 责蓝牙技术标准的制定、产品测试，并协调各国蓝牙的具体 使用。目前SIG已经采纳蓝牙4.0核心规范技术拥有极低的运 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、100米 以上超长距离、AES-128加密等诸多特色，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。
蓝牙移动终端
• 移动电话( Mobile Phone ), 无绳电话 ( Cordless Phone ), 笔记本电脑 ( Notebook), 个人数字助理 ( PDA ), 数字相机 ( Digital cameras), 打印机 ( Printer), 局域网络 ( Network)等
蓝牙BLE协议学习：001-BLE协议栈整体架构
蓝⽛BLE协议学习：001-BLE协议栈整体架构背景在深⼊BLE协议帧之前，我们先看⼀下BLE协议栈整体架构。
转载⾃：架构如上图所述，要实现⼀个BLE应⽤，⾸先需要⼀个⽀持BLE射频的芯⽚，然后还需要提供⼀个与此芯⽚配套的BLE协议栈，最后在协议栈上开发⾃⼰的应⽤。
可以看出BLE协议栈是连接芯⽚和应⽤的桥梁，是实现整个BLE应⽤的关键。
那BLE协议栈具体包含哪些功能呢？简单来说，BLE协议栈主要⽤来对你的应⽤数据进⾏层层封包，以⽣成⼀个满⾜BLE协议的空中数据包，也就是说，把应⽤数据包裹在⼀系列的帧头（header）和帧尾（tail）中。
具体来说，BLE协议栈主要由如下⼏部分组成：PHY****层（Physical layer物理层）。
PHY层⽤来指定BLE所⽤的⽆线频段，调制解调⽅式和⽅法等。
PHY层做得好不好，直接决定整个BLE芯⽚的功耗，灵敏度以及selectivity等射频指标。
物理层具体是1Mbps⾃适应跳频的GFSK射频，⼯作于免许可证的2.4GHz ISM（⼯业、科学与医疗）频段。
LL****层（Link Layer链路层）。
LL层是整个BLE协议栈的核⼼，也是BLE协议栈的难点和重点。
像Nordic的BLE协议栈能同时⽀持20个link（连接），就是LL层的功劳。
LL层要做的事情⾮常多，⽐如具体选择哪个射频通道进⾏通信，怎么识别空中数据包，具体在哪个时间点把数据包发送出去，怎么保证数据的完整性，ACK如何接收，如何进⾏重传，以及如何对链路进⾏管理和控制等等。
LL层只负责把数据发出去或者收回来，对数据进⾏怎样的解析则交给上⾯的GAP或者GATT。
⽤于控制设备的射频状态，设备将处于五种状态之⼀：等待、⼴告、扫描、初始化、连接。
⼴播设备不需要建⽴连接就可以发送数据，⽽扫描设备接收⼴播设备发送的数据；发起连接的设备通过发送连接请求来回应⼴播设备，如果⼴播设备接受连接请求，那么⼴播设备与发起连接的设备将会进⼊连接状态。
蓝牙详解
Bluetooth协议一、射频及基带部分Bluetooth设备工作在2.4GHz的ISM（Industrial，Science and Medicine）频段，在北美和欧洲为2400~2483.5MHz，使用79个频道，载频为2402+kMHz（k=0，1…，22）。
无论是79个频道还是23个频道，频道间隔均为1MHz，采用时分双工（TDD，TimeDivision Duplex）方式。
调制方式为BT=0.5的GFSK，调制指数为0.28~0.35，最大发射功率分为三个等级，分别是：100mW（20dBm），2.5mW （4dBm）和1mW（0dBm），在4~20dBm范围内要求采用功率控制，因此，Bluetooth 设备间的有效通信距离大约为10~100米。
Bluetooth的基带符号速率为1Mb/s，采用数据包的形式按时隙传送，每时隙长0.625ūs，不排除将来采用更高的符号速率。
Bluetooth系统支持实时的同步面向连接传输和非实时的异步面向非连接传输，分别成为SCO链路（Synchronous Ccnnection-Oriented Link）和ACL链路（Asynchronous Connection-Less Link），前者只要传送语音等实时性强的信息，在规定的时隙传输，后者则以数据为主，可在任意时隙传输。
但当ACL传输占用SCO的预留时隙，一旦系统需要SCO传输，ACL则自动让出这些时隙以保证SCO的实时性。
数据包被分成3大类：链路控制包、SCO包和ACL包。
已定义了4钟链路控制数据包，后两者最多可分别定义12种，目前已定义了4种和7种，即共定义了15种。
大多数数据包只占用1个时隙，但有些包占用3个或5个时隙。
Bluetooth支持64kb/s的实时语音传输和各种速率的数据传输，语音编码采用对数PCM或连续可变斜率增量调制（CVSD，Continuous Variable Slope Delta Modulation）。
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核心架构
核心系统定义
Bluetooth®核心系统涵盖蓝牙规格所定义的四个最低层级以及相关协议，此外也包括一个普通服务层协议、服务发现协议(SDP)以及通用访问配置文件(GAP)规定的整体配置文件要求。
完整的蓝牙应用需要蓝牙规格定义的多个其它服务和较高层级协议。
蓝牙控制器
最低的三个层级有时会组成一个子系统，即蓝牙控制器。
在涉及有关蓝牙控制器与L2CAP、服务层级和更高层级（即蓝牙主机）等其余的蓝牙系统之间的标准物理通信界面中，这是一个常见操作。
尽管该界面并非强制使用，但结构的设计已允许其存在并已容纳其特征。
蓝牙规格通过对等效层级间交换的协议信息作出定义，从而使独立的蓝牙系统之间实现互操作性，此外，通过对蓝牙控制器及蓝牙主机之间的通用界面进行定义，从而也使独立的蓝牙子系统之间实现互操作性。
若干功能模块已列出，此外还有模块之间的服务和数据路径。
图中显示的功能模块仅供参考。
一般而言，除实现互操作性有所要求外，蓝牙规格不会定义实施详情。
核心系统协议和信令
不同设备间的所有运行均已对标准交互作出定义，蓝牙设备则根据蓝牙规格交换协议信令。
蓝牙核心系统协议包括射频(RF)协议、链路控制(LC)协议、链路管理器(LM)协议和逻辑链路控制及适配协议(L2CAP)，蓝
牙规格的后续版本中均已对所有上述协议进行定义。
此外，服务发现协议(SDP)是所有蓝牙应用都需要配备的服务层级协议。
蓝牙核心系统通过一系列服务接入点（图表中的椭圆形所示）提供服务。
这些服务中包含了控制蓝牙核心系统的基础基元，并可分为三个类型。
一是修改蓝牙设备行为和模式的设备控制服务，二是创建、修改和解除流量承载器(traffic bearer)，即信道及链路的传输控制服务，三是递交数据用于流量承载器之间进行传输的数据服务。
一般认为前两种属于控制层(C-plane)，后一种则属于用户层(U-plane)。
主机控制器界面(HCI)：将蓝牙协议栈分为控制器和主机
已对蓝牙控制器子系统的服务界面进行定义，使蓝牙控制器可被认为是一个标准部分。
在这个配置中，蓝牙控制器运行最低的三个层级，而L2CAP层级则包含在主机系统的其它蓝牙应用之中。
标准界面称为主机控制器界面(HCI)。
该标准服务界面并非强制应用。
由于蓝牙结构的定义乃包含了一个独立主机与控制器之间通过HCI进行通信的可能性，因此定义进行了若干一般假设。
我们假设与主机相比，蓝牙控制器的数据缓冲能力有限。
因此，当L2CAP层级向控制器传递L2CAP PDU从而向同类设备进行传输时，L2CAP层级将需进行一些简单的资源管理。
这包括将L2CAP SDU分为更加便于管理的PDU，其后将PDU分成大小适合于控制器缓冲区的起始及连续数据包，同时管理控制器缓冲区的使用，从而确保提供具备服务质量(QoS)承诺的信道。
L2CAP层的错误检测
基带层提供蓝牙技术的基本自动重复请求(ARQ)协议。
L2CAP层级可选择地提供其它错误检测，并重新传输至L2CAP PDU。
如果某项应用要求用户数据中必须较少存在未发现错误，则推荐使用此功能。
L2CAP 中可进一步选择的另一项功能是基于窗口的流量控制功能，可用于管理接收设备中的缓冲分配。
这些可选功能均能增强若干情景下的服务质量表现。
尽管在单一系统中包含所有层级的嵌入式蓝牙技术应用中可能无需作出这些假设，但一般结构和服务质量(QoS)模型的定义均已纳入这些假设，以符合最低共同标准。
测试界面：射频(RF)及测试控制界面(TCI)
必须对蓝牙核心系统应用自动进行一致性测试。
测试的进行方式是允许测试器通过射频界面（普遍见于所有蓝牙系统）以及通过测试控制界面(TCI)（仅用于一致性测试）控制应用。
测试器通过射频界面与被测应用(IUT)进行交换，确保能够对远程设备的请求作出正确回应。
测试器通过TCI 控制IUT，促使IUT通过射频界面生成交换，从而使其亦能通过一致性测试。
TCI测试对各个结构层级和协议进行测试会分别使用不同的指令集（服务界面）。
HCI指令集已发布的一个子集乃作为TCI服务界面，用于蓝牙控制器子系统中的各个层级及协议。
L2CAP层级和协议的测试将使用一个单独的服务界面。
由于L2CAP服务界面在蓝牙核心规格中并无定义，因此其在TCI规格中单独作出定义。
只有一致性测试才需要使用L2CAP服务界面。