【正文】 議它的目的是要在數(shù)字蜂窩電話和其他基于因特網(wǎng)的協(xié)議 5WAE Wireless Application Environment 是無線應(yīng)用環(huán)境它提供用于WAP電話和個(gè)人數(shù)字助理PDA所需的各種應(yīng)用軟件 返 回 上 頁 下 頁 三 藍(lán)牙系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu) 除了保證兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間可以互相通信的協(xié)議外SIG還定義了框架其目的是為了描述如何實(shí)現(xiàn)用戶模塊以及如何將應(yīng)用和設(shè)備映射為藍(lán)牙設(shè)備藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)化組織定義了四個(gè)主要的框架這四個(gè)框架分別是通用的接入框架串口框架服務(wù)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用框架通用的對象交換框架 返 回 上 頁 下 頁 1通用的接入框架GAP Generic Access Profile GAP定義了一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備如何發(fā)現(xiàn)另一個(gè)設(shè)備并與之建立連接主要處理未連接的設(shè)備之間發(fā)現(xiàn)對方以及建立連接的問題這個(gè)框架定義的是通用的操作可以被與GAP有關(guān)的框架和實(shí)現(xiàn)多個(gè)框架的設(shè)備使用 GAP保證任意廠商生產(chǎn)的兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間可以交換信息并發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備可以提供什么內(nèi)型的服務(wù)一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可以不遵守其他藍(lán)牙框架的約定但必須遵守GAP框架以保證基本的互用和共存 返 回 上 頁 下 頁 2服務(wù)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用框架SDAP Service Discovery Application Profile SDAP 定義了發(fā)現(xiàn)一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可用服務(wù)的方法主要處理對已有服務(wù)的搜索SDAP包括一個(gè)用戶服務(wù)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用這個(gè)應(yīng)用采用在一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備中對服務(wù)進(jìn)行定位它與服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議接口SDAP框架依賴于GAP框架采用了GDP框架的一部分 返 回 上 頁 下 頁 3串口框架SPD Serial Port Profile 串口框架定義了如何在兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備上建立虛擬的串口然后將這兩個(gè)串口連接起來采用這個(gè)框架可以為藍(lán)牙設(shè)備提供一個(gè)使用RS232控制信令的串行線纜RS232是數(shù)據(jù)通信設(shè)備普遍采用的接口標(biāo)準(zhǔn)串口框架就像SDAP框架一樣依賴于GAP框架也采用了GAP框架的一部分 返 回 上 頁 下 頁 4通用的內(nèi)容交換框架GOEP Generic Object Exchange Profile GOEP定義了一套用于內(nèi)容交換的協(xié)議和過程比如將數(shù)據(jù)從一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備如何傳送到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備以及如何從另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備接收數(shù)據(jù)等一些用戶模塊如文件傳輸和同步等都基于這個(gè)框架典型應(yīng)用這個(gè)框架的藍(lán)牙設(shè)備是筆記本電腦PC機(jī)移動(dòng)電話和智能電話等 返 回 上 頁 下 頁 四 藍(lán)牙硬件的實(shí)現(xiàn) 返 回 上 頁 下 頁 各部分的功能 藍(lán)牙基帶控制器是藍(lán)牙芯片硬件模塊的關(guān)鍵模塊它主要由鏈路控制序列發(fā)生器可編程序列發(fā)生器內(nèi)部語音處理器共享RAM仲裁器及定時(shí)鏈管理加密解密處理等功能單元組成其主要功能在微處理器模塊控制下實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙苛帶部分的所有實(shí)時(shí)處理功能包括負(fù)責(zé)對接收的bit流進(jìn)行符號定時(shí)提取和恢復(fù)分組頭及凈荷的循環(huán)冗余度校驗(yàn)CRC分組頭及凈荷的前向糾錯(cuò)碼FEC處理和發(fā)送處理加密和解密處理等且能提供從基帶控制器到其他芯片的接口諸如數(shù)據(jù)路徑RAM客戶接口微處理器接口脈碼調(diào)制接口PCM等 1藍(lán)牙基帶控制器 返 回 上 頁 下 頁 2無線收發(fā)器模塊 無線收發(fā)器是藍(lán)牙設(shè)備的核心任何藍(lán)牙設(shè)備都要有無線收發(fā)器它與用于廣播的普通無線收發(fā)器的不同之處在于體積小功率小目前生產(chǎn)的藍(lán)牙無線收發(fā)器的最大輸出功率只有100mW25mW1mW三種它由鎖相環(huán)發(fā)送模塊和接收模塊等組成發(fā)送部分包括一個(gè)倍頻器且直接使用壓控振蕩器調(diào)制接收部分包括混頻器中頻器放大器鑒頻器以及低噪音放大器等無線收發(fā)器的主要功能是調(diào)制解調(diào)幀定時(shí)恢復(fù)和跳頻功能同時(shí)完成發(fā)送和接收操作發(fā)送操作包括載波的產(chǎn)生載波調(diào)制功率控制及自動(dòng)增益控制接收操作包括頻率調(diào)諧至正確的載波頻率及信號強(qiáng)度控制等 返 回 上 頁 下 頁 3微處理器CPU CPU負(fù)責(zé)藍(lán)牙比特流調(diào)制和解調(diào)后的所有比特級處理且還負(fù)責(zé)控制收發(fā)器和專用的語言編碼和解碼器 4Flash存儲器和SRAM Flash存儲器用于存放基帶和鏈路管理層中所有的軟件部分SRAM作為CPU的運(yùn)行空間在工作時(shí)把Flash中的軟件調(diào)到SRAM中 返 回 上 頁 下 頁 5語音編解碼器CODEC Coder Decoder 語音編解碼器CODEC由DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 模數(shù)轉(zhuǎn)換口ADC數(shù)字接口編碼模塊等組成主要功能提供語音編碼和解碼功能提供CVSD Continuous Variable Slope Delta Modulation 即連續(xù)可變斜率增量調(diào)制及對數(shù)PCM Pulse Coded Modulation 即脈碼調(diào)制兩種編碼方式 返 回 上 頁 下 頁 6藍(lán)牙測試模塊 它是由DUT Device Under Test 即被測試模塊與測試設(shè)備及計(jì)量設(shè)備組成一般測試設(shè)備和被測試設(shè)備構(gòu)成一個(gè)微微網(wǎng)測試設(shè)備對整個(gè)測試過程進(jìn)行控制其主要功能提供無線層和基帶層的認(rèn)證和一致性規(guī)范同時(shí)還管理產(chǎn)品的生產(chǎn)和售后測試 返 回 上 頁 下 頁 7UART 通用異步收發(fā)器和USB通用串行接口 提供到HCI Host Controller Interface 即主機(jī)控制器接口傳輸層的物理連接是高層與物理模塊進(jìn)行通信的通道 返 回 上 頁 下 頁 五 藍(lán)牙技術(shù)的安全機(jī)制 藍(lán)牙技術(shù)提供了一種短距離的無線通信標(biāo)準(zhǔn)同其他無線技術(shù)一樣藍(lán)牙技術(shù)的無線傳輸特性使它非常容易受到攻擊因此安全機(jī)制在藍(lán)牙技術(shù)中顯得尤為重要雖然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保障但是藍(lán)牙系統(tǒng)仍然需要鏈路層和應(yīng)用層的安全管理 返 回 上 頁 下 頁 返 回 上 頁 下 頁 二LLC幀結(jié)構(gòu) 1LLC數(shù)據(jù)幀 LLC數(shù)據(jù)幀由三個(gè)位場即標(biāo)識符場數(shù)據(jù)長度碼 DLCData Length Code 場和LLC數(shù)據(jù)場組成 如圖 2LLC遠(yuǎn)程幀 LLC遠(yuǎn)程幀由兩個(gè)位場 標(biāo)識符場和DLC場 組成 標(biāo)識符格式與數(shù)據(jù)幀標(biāo)識符格式相同如圖所 示 返 回 上 頁 下 頁 二 媒體訪問控制 MAC 子層 MAC子層可劃分為相對獨(dú)立工作的兩個(gè)部分即發(fā)送部分和接收部分 發(fā)送部分功能為發(fā)送數(shù)據(jù)封裝包括接收LLC幀及控制信息CRC計(jì)算在LLC幀的基礎(chǔ)上附加MAC特定信息構(gòu)造MAC幀發(fā)送媒體訪問管理確認(rèn)總線空閑后開始發(fā)送并應(yīng)答包括MAC幀串行化插入填充位 位填充 在丟失仲裁情況下退出仲裁并轉(zhuǎn)入接收方式錯(cuò)誤檢測 監(jiān)控格式校驗(yàn) 應(yīng)答校檢確認(rèn)超載條件構(gòu)造超載幀構(gòu)造出錯(cuò)幀輸出串行位流至物理層 一MAC子層功能 返 回 上 頁 下 頁 接收部分功能為接收媒體訪問管理包括由物理層接收串行位流解除串行結(jié)構(gòu)并重新構(gòu)筑幀結(jié)構(gòu)檢測填充位 解除位填充 錯(cuò)誤檢測發(fā)送應(yīng)答構(gòu)造錯(cuò)誤幀并開始發(fā)送確認(rèn)超載條件重激活超載幀結(jié)構(gòu)并開始發(fā)送接收數(shù)據(jù)卸載包括由接收幀中去除MAC特定信息和輸出LLC幀和控制信息至LLC子層 返 回 上 頁 下 頁 二MAC幀類型及結(jié)構(gòu) a MAC數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) b 仲裁場結(jié)構(gòu) c 控制場結(jié)構(gòu) d CRC場結(jié)構(gòu) e ACK場結(jié)構(gòu) 返 回 上 頁 下 頁 CAN系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接收四種不同類型的幀下面以CAN 20A為例論述MAC層的幀類型 1．MAC數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)由發(fā)送器傳至接收器MAC數(shù)據(jù)幀由七個(gè)不同位場構(gòu)成如圖834所示它們是幀起始 SOFStart Of Frame 仲裁場控制場 兩位保留DLC場 數(shù)據(jù)場CRC場ACK場和幀結(jié)束 EOFEnd Of Frame 1 幀起始 SOF 標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始它由 單個(gè)顯性位構(gòu)成所有節(jié)點(diǎn)必須同步于SOF的上 升沿 2 仲裁場由來自LLC子層的11位標(biāo)識符和 RTR Remote Transmission Request 位構(gòu)成 在MAC數(shù)據(jù)幀中RTR位數(shù)值為0 返 回 上 頁 下 頁 3 控制場由六位構(gòu)成包括2位用于未來DLC擴(kuò)展的 保留位r0rl和4位數(shù)據(jù)場長度編碼 DLC 4 數(shù)據(jù)場MAC數(shù)據(jù)場與LLC數(shù)據(jù)場格式相同由08 個(gè)字節(jié)組成 5 CRC場包括CRC序列及CRC界定符 6 ACK場ACK場為兩位ACK隙和ACK界定符 ACK隙是隱性位所有無錯(cuò)誤地接收到該數(shù)據(jù)幀 的節(jié)點(diǎn)以顯性位改寫此隱性位作為應(yīng)答 ACK界定符為ACK場的第二位也是 隱性位 7 幀結(jié)束 EOF MAC的每個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由7個(gè) 隱性位構(gòu)成幀結(jié)束標(biāo)志 返 回 上 頁 下 頁 2．MAC遠(yuǎn)程幀 用以請示發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)幀程由 6個(gè)位場構(gòu)成幀起始 SOF 仲裁場控制場CRC場ACK場和幀結(jié)束 EOF 如圖所示 仲裁場由來自LLC子層的標(biāo)識符場和RTR位構(gòu)成注意在MAC遠(yuǎn)程幀中RTR位數(shù)值為1 幀起始 SOF 控制場CRC場ACK場和幀結(jié)束 EOF 等位場與MAC數(shù)據(jù)幀的相應(yīng)場相同 返 回 上 頁 下 頁 3．出錯(cuò)幀 CAN是廣播式發(fā)送總線上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都對幀接收校驗(yàn)如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤就向總線發(fā)出錯(cuò)幀出錯(cuò)幀由兩個(gè)不同場構(gòu)成如圖 出錯(cuò)幀結(jié)構(gòu) 返 回 上 頁 下 頁 1 錯(cuò)誤標(biāo)志 活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志由6位連續(xù)的 顯性位構(gòu)成 認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志由6位連續(xù)的 隱性位構(gòu)成 由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可能同時(shí)檢測到錯(cuò)誤 如總線故 障 所以可能同時(shí)發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志由于出錯(cuò)幀沒有 嚴(yán)格的同步規(guī)則所以各節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志場將在總 線上疊加使得總線上呈現(xiàn)的錯(cuò)誤標(biāo)志場大于6 位但最長是12位 2 錯(cuò)誤界定符 錯(cuò)誤界定符由8位隱性位構(gòu)成發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo) 志場后每個(gè)節(jié)點(diǎn)送出隱性位并監(jiān)控總線直 至檢測到隱性位此后它開始發(fā)送剩余的7個(gè) 隱性位作為錯(cuò)誤界定符 返 回 上 頁 下 頁 4．超載幀 超載幀為相鄰的數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間提供附加延時(shí)超載幀包括兩個(gè)位場超載標(biāo)志和超載界定符如圖836所示超載標(biāo)志由6個(gè)顯性位構(gòu)成當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的超載標(biāo)志出現(xiàn)在總線上時(shí)所有其他節(jié)點(diǎn)都將檢測到也發(fā)送超載標(biāo)志由于超載幀沒有嚴(yán)格的同步規(guī)則所以各節(jié)點(diǎn)的超載標(biāo)志場將在總線上疊加使得總線上呈現(xiàn)的超載標(biāo)志場大于6位但最長是12位超載界定符由8位隱性位構(gòu)成發(fā)送超載標(biāo)志后每個(gè)節(jié)點(diǎn)均監(jiān)總線直至檢測到隱性位此時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)完成送出超載標(biāo)志并且所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送剩余的7個(gè) 隱性位以完成8位長度超載界定符 超載幀結(jié)構(gòu) 返 回 上 頁 下 頁 5．幀間空間 數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同前述的任何幀 數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀超載幀 以幀間空間隔開但超載幀間無幀間空間分隔超載恒和錯(cuò)誤幀前面不存在幀間空間幀間空間包括間歇場和總線空閑場如果先前是錯(cuò)誤認(rèn)可型的出錯(cuò)幀則還有中間暫停發(fā)送場 返 回 上 頁 下 頁 b錯(cuò)誤認(rèn)可的幀間空間 a非錯(cuò)誤認(rèn)可的幀空間 返 回 上 頁 下 頁 1 間歇場 間歇場由 3個(gè) 隱性位構(gòu)成間歇期間不允許節(jié) 點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀僅起標(biāo)注作用 2 總線空閑場 總線空閑時(shí)間可以是任意長度總線空閑時(shí)任 何節(jié)點(diǎn)均可訪問總線以便發(fā)送如果在總線空閑 期間檢測到總線上顯性位將被理解為數(shù)據(jù)幀或 遠(yuǎn)程幀 的幀起始SOF 3 暫停發(fā)送場 某節(jié)點(diǎn)的 錯(cuò)誤一認(rèn)可出錯(cuò)幀完成發(fā)送后緊隨 同歇場發(fā)送八位隱性位作為暫停發(fā)送場其 間若有其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送啟動(dòng)則該節(jié)點(diǎn)中斷后 面的其他位立即將變?yōu)榻邮掌?返 回 上 頁 下 頁 三MAC幀編碼和發(fā)送接收 幀起始仲裁場控制場數(shù)據(jù)場和CRC場均以位填充方法進(jìn)行編碼當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送位流中檢測到5個(gè)數(shù)值相同的連續(xù)位 包括填充位 時(shí)它在實(shí)際發(fā)送位流中自動(dòng)插入一個(gè)補(bǔ)碼如下所示 末填充位流 100000abc 0111111abc 填充位流 1000001abc 0111110abc 其中abc∈ 01 返 回 上 頁 下 頁 數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的其余位場 CRC界定符ACK場和幀結(jié)束 為固定形式不進(jìn)行位填充錯(cuò)誤幀和超載幀也為固定格式同樣不使用位填充方法進(jìn)行編碼發(fā)送器和接收器對幀的有效時(shí)點(diǎn)是不同的對于發(fā)送器若在幀結(jié)束完成前不存在錯(cuò)誤則該幀為有效對于接收器若在幀結(jié)束最后一位前不存在錯(cuò)誤則該幀為有效 返 回 上 頁 下 頁 四媒體訪問和仲裁 在間歇場中未檢測到顯性位即認(rèn)為總線被所有節(jié)點(diǎn)釋放允許節(jié)點(diǎn)訪問總線幀可以起始發(fā)送發(fā)送期間發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的節(jié)點(diǎn)為總線主站當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)一起開始發(fā)送時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖突解決沖突的機(jī)制是非破壞性的優(yōu)先權(quán)逐位仲裁規(guī)則數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的優(yōu)先權(quán)標(biāo)注于幀的仲裁字段中較高優(yōu)先權(quán)的標(biāo)識符具有較低的二進(jìn)制數(shù)值若具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)被發(fā)送按照RTR位數(shù)據(jù)幀較之遠(yuǎn)程幀具有較高優(yōu)先權(quán) 返 回 上 頁 下 頁 五錯(cuò)誤檢測和CAN節(jié)點(diǎn)的狀態(tài) MAC子層具有監(jiān)測總線填充規(guī)則校驗(yàn)幀格式校驗(yàn)CRC校驗(yàn)和應(yīng)答校驗(yàn)當(dāng)檢測到以上這些錯(cuò)誤時(shí)LLC子層即被告之并且MAC子層啟動(dòng)發(fā)送出錯(cuò)幀在CAN總線任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能處于下列三種狀態(tài)錯(cuò)誤激活 error active 錯(cuò)誤認(rèn)可 error passive 和總線關(guān)閉 返 回 上 頁 下 頁 在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的MAC層都有兩個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 TEC 和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 REC 根據(jù)計(jì)數(shù)器的值決定節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)和變化如圖839節(jié)點(diǎn)初始化后REC和TEC為零節(jié)點(diǎn)是錯(cuò)誤激活狀態(tài)當(dāng)檢測到發(fā)送錯(cuò)誤TEC增加檢測到接收錯(cuò)誤REC增加如果發(fā)送成功TEC減少接收成功REC減少計(jì)數(shù)器采用非比例計(jì)數(shù)的方法出錯(cuò)計(jì)數(shù)的比例大于成功計(jì)數(shù)的比例錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的內(nèi)容反映了總線干擾的相對程度當(dāng)REC或TEC大于127則由激活狀態(tài)變?yōu)檎J(rèn)可狀態(tài)當(dāng)TEC大于255節(jié)點(diǎn)由認(rèn)可狀態(tài)變?yōu)榭偩€關(guān)閉狀態(tài) 返 回 上 頁 下 頁 允許認(rèn)可激活狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)參加總線通信當(dāng)它們監(jiān)測到錯(cuò)誤時(shí)所不同的是錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)節(jié)點(diǎn)發(fā)具有認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志的出錯(cuò)幀錯(cuò)誤激活狀態(tài)節(jié)點(diǎn)發(fā)具有