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蓝牙发展至今,已经从1.0到现在5.0版本了,前面3个版本蓝牙主要是以BR/EDR/HS发展,也就是我们常说的经典蓝牙,4.0版本后引入LE,蓝牙技术联盟维护着蓝牙核心规范。我们不难看出,从高速AMP直接使用802.11 PHY,还是低功耗参考使用802.15.4以及最新标准的蓝牙5协议,SIG一直在功耗、速率、和最新的物联网功能上面平衡。
注意区分BLE、BR、EDR等特定术语,区分低功耗蓝牙和经典蓝牙。
* 对于BR/EDR 蓝牙设备类型,Controller通常包含 无线电处理、基带、链路管理、和可选择的HCI接口层;
* 对应LE Controller主要包含LE PHY、链路层、和可选择的HCI;
* 通常来说我们还可以合并BR/EDR Controller 和LE Controller到一个Controller,也就是我们常说的双模蓝牙。
上图完整了演示了LE核心系统、BR/EDR核心系统、带Secondary Controller AMP的BR/EDR核心系统、以及合并LE&BR/EDR的双模蓝牙系统。
LE信道
BLE 工作在无需认证的2.4G免费频段,该频段广泛应用于ISM(工业、科学、医疗)领域。通过跳频通信实现抗干扰特性,GFSK调制,采用1Mbps码元率PHY层设计,可以实现1Mbps波特率通信,BLE5.0优化的物理层可以工作在2Mbps码元率。
2.4G的频段按照每2M带宽划分为40个信道,通过FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)实现多路访问信道资源。
信道资源被我们约定的|Events|划分为以时间单位访问,我们的有效数据也包含在这些|Events|里面,|Events|以连接状态为区分,包含未连接的|Advertising Events|和已经连接的 |Connection events|
在物理信道发送广播包的设备我们称为|Advertisers|,接收到该广播包但是还没有建立连接意图前的设备我们称为|Scanners|。如下图所示,|Advertisers|在3个广告信道(可配置)轮询发生|Advertising Events|,|Scanners|接收到该广告包后可能在该信道可能发生事件类型的为|ScanReq|的扫描请求和|ScanRsp|扫描回复。
如果此时|Scanner|产生了尝试建立连接请求,|Scanner|身份切换为为|Initiators|。|Initiators|会在接收到|Advertising Events|产生一个时间类型为|Connect|的连接请求。一旦建立连接请求,|Advertiser|和|Initiators|分别切换为|Slave|和|Master|。
在建立连接的时候,Master会基于某种算法产生一个跳频序列,保证在37个数据信道按照某个序列进行跳频切换,以及双方会约定一个跳频间隔,保证通信双方在固定时间在固定信道相遇
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