蓝牙baseband概述
從藍牙specispecification中看，基帶協議主要分為8個部分來介紹的，分別是概述、物理信道、物理連接、邏輯傳輸、邏輯連接、封包、比特流的處理、組網行為。這里面會涉及到很多的概念，主要是在概述中解釋這些概念，下面分別來介紹上面的幾個部分：
概述
首先，我們先看一下基帶處于藍牙的那一層：
其實現在藍牙controller中，下面對接的直接是物理層的Radio，上面是controller端的和主機端的接口，以及鏈路管理模塊。
我們這里注意到，上面涉及到了不少概念，我們來解釋一下：
Device Manager：顧名思義，其是設備管理模塊，我們想想作為一個藍牙設備它有哪些方面需要管理？答案是該模塊負責管理藍牙設備的名字、link key ，以及一些行為比如掃描、配對、連接等行為。
Baseband resource manager：從名字上，他是負責協調基帶資源的，這個也很好理解，藍牙基帶承載很多藍牙鏈路，那么這些鏈路需要分時復用基帶資源，Baseband resource manager就是來協調基帶資源的。
Link controller：我們看到這個模塊直接對接了底層的Radio了，其作用就是對于藍牙原始封包的編碼和解碼。
1.1 藍牙網絡
藍牙的網絡結構如上，一般情況下，我們用的最多的是上面的a圖所示情況，比如一個手機連接一個耳機進行聽音樂。b圖的情況雖然不是很多，但是隨著藍牙的普及，還是有很多場景的，比如一臺電腦，通過藍牙連接鍵盤和鼠標，甚至還可以連接一個藍牙耳機聽音樂。c圖的情況目前使用的確不多，這里是組成了一個scatternet，一個master 同時是另外一個網絡的slave。
1.2 藍牙地址
藍牙地址由兩部分組成，高24bit是 company id，低24bit是 公司內部分配的，其中0X9E8B00~0X9E8B3F 是保留的，0X9E8B33是general inquiry 的access code，0X9E8B00 是Limited Dedicated inquiry access code。
我們看看空氣包中 inquiry的access code 的確是0x9E8B33：
1.3 access code
那么這個access code 到底是什么呢？其實他就是為了識別某個特定的物理channel 而存在，我們可以把他翻譯成接入碼，相當于接入信道的通行證，這個物理上面的概念，并非邏輯上面的。
那么這個接入碼是由什么組成的呢？它來自于設備的地址的LAP部分，或者是專有的inquiry 地址，這里專有的inquiry地址就是上面講到的0x9E8B33 ，這個很好理解，因為inquiry 信道的接入碼必須是固定的，不能隨著設備而改變的，否則他就無法搜索到別的設備。接入碼也分為幾類：Device access code(DAC)、Channel access code(CAC)、Inquiry access code(IAC)，
剛剛已經講過，IAC不應該是隨著設備而改變的，DAC是設備的接入碼，他主要使用在page 、page scan 以及page response 的子流程中，它來自于被paged的設備的地址。CAC也很好理解，當兩個設備配對之后，那么就會使用CAC 作為信道的接入碼來通信，他來自于主設備（master）
1.4 bluetooth clock
設備之前的通信都會有時鐘進行同步，藍牙的時鐘是一個28bit的計數器，時鐘頻率是3.2kHZ，也就是計數器每變化一下就是312.5us，
時鐘這里還有幾個概念，CLKN、CLKE、CLK
CLKN是本地時鐘，它沒有指明是master 還是slave，他只是指 設備的本地時鐘。
CLKE是預計的對方的時鐘，我們看上圖，是pager 的本地時鐘加上一個預估的offset ，得到了一個對于對方的時鐘的一個預估。
CLK：一般就是指master的時鐘。主設備的本地時鐘就是CLK，從設備的時鐘會和主設備的時鐘有個offset的差距。
1.5 工作頻段
藍牙工作的頻段是2400 – 2483.5 MHz.
物理信道
物理信道是藍牙通信架構的最底層，當兩個設備進行的通信的時候，共享一個物理信道。我們上面講過了接入碼的概念，他是和信道是對應的。總共有五種物理信道：
Basic piconet channel
Adapted piconet channel
Inquiry scan channel
Page scan channel
Synchronization scan physical channel
1.2 都是用于兩個設備之前的通信，他們之間的區別是，第二個信道中從設備使用的頻點和主設備是一樣的，并且他并不會使用全部的79個頻點，如果他檢測到一些頻點受到的干擾比較重，就不會去使用，那么其抗干擾能力肯定會更強一點。
目前市面上藍牙設備基本都支持Adapted piconet channel，3,4，5用途也很明顯，分別是inquiry scan的信道，page scan的信道，以及同步的信道。設備在某個信道上通信的時候，是會不斷地跳變頻點的，在1、2、5信道上跳變頻率是1600hops/s，在3,4 上面是3200hops/s ，這里我們發現3,4 信道上明顯跳變很快，這個很好理解，因為他們處于未連接狀態，需要一個快速跳變的頻率以完成掃描 配對等動作。
我們簡單看下在page scan 信道上面的通信時序：
我們可以看出：
經過312.5us 之后其page頻點變化，也就是3200hops/s
當slave 收到mster的page信息之后，會過固定時間625us 去 回復這個封包。
slave 在回復了master 的page 封包之后，過312.5us 之后去監聽 master 發過來的FHS 包。
inquiry scan的時序圖如下：
經過312.5us 之后其inquiry頻點變化，也就是3200hops/s
slave 在收到inquiry消息之后625us之后發送FHS 給對方
如果還有EIR data 需求傳輸，那么將在 1250us 之后。
相應的air log 如下：
上面兩個例子，我截圖的圖片都是在一個slot中的靠近開始的地方成功接收到對方的封包的情況，另外一種情況也是類似的，這里不作具體分析。
Physical link
他代表兩個設備之間基帶層建立的連接，他是基于物理信道之上的概念，兩個設備建立連接往往只有一條物理鏈路，因而每個物理信道上往往只有一條物理link。
Logical Transports
邏輯傳輸層是基于物理鏈路層的。specification總共定義了5種（core_v5.0）邏輯鏈路：
Synchronous Connection-Oriented (SCO) logical transport
Extended Synchronous Connection-Oriented (eSCO) logical transport
Asynchronous Connection-Oriented (ACL) logical transport
Active Slave Broadcast (ASB) logical transport
Connectionless Slave Broadcast (CSB) logical transport.
1、2 是用于傳輸同步數據的點對點通道，他們對于時間有嚴格的限制，并且master會通過預留slot的方法來達到同步傳輸的效果。其中1和2的區別在于2有重傳的機制
3也是用于兩個設備的點對點的傳輸，但是其一般傳輸對時間沒有嚴格要求的數據，屬于異步傳輸。
4和5 是mater 通過廣播的方式和各個slave 進行通信。
Logical Links
邏輯鏈路分為6種：
Link Control (LC)
ACL Control (ACL-C )
User Asynchronous/Isochronous (ACL-U)
User Synchronous (SCO-S)
User Extended Synchronous (eSCO-S)
Profile Broadcast Data (PBD)
LC和ACL-C用于鏈路控制層(Link Control Level )和鏈路管理層(Link Manager Level) ，其中LC 存在于packet的header里面，而其他存在payload里面。
ACL-U用于傳輸用戶異步信息
SCO-S/eSCO-S用于承載用戶同步信息
PBD用于承載Profile廣播數據
ACL-C/ACL-U通過Payload Header的Logical Link ID(LLID)來指示
SCO-S/eSCO-s只由Synchronous Logical Transports承載
ACL-U通常由ACL Logical Transport承載，也可由SCO Logical Transport的DV Packet的Data承載
ACL-C可由SCO/ACL Logical Transport承載
PBD由CSB Logical Transport承載
packet
關于packet 部分，我們分為Basic Rate和Enhanced Data Rate
其格式分別如下：
其中access code 我們之前提到過這個概念，他來源于藍牙設備地址的LAP或者是專門的inquiry address。其由68或者72bit組成，enchanced rate 比Basic 格式的數據多了 SYNC以及TRAILER
6.1access code
access code 的格式如下：
其尾部的4個bit根據access code 是否接有header 來決定，其后面有header 的時候，才會有尾部的4個bit 存在。
6.2 header
其格式如下：
包含LC的Header有6個字段，18 bits
? LT_ADDR: 3-bit logical transport address
? TYPE: 4-bit type code
? FLOW: 1-bit flow control
? ARQN: 1-bit acknowledge indication
? SEQN: 1-bit sequence number
? HEC: 8-bit header error check
6.2.1 LT_ADDR
Logical Transport Address(LT_ADDR)
用來標識在Master-to-Slave中的目的Slave或Slave-to-Master中的源Slave
每個Active Slave都有一個主要的3-bit LT_ADDR
全零的LT_ADDR用于ASB/PSB廣播消息, CSB使用單個非零LT_ADDR
Master沒有LT_ADDR，使用Timing Relative來區分Slaves
對于eSCO傳輸方式，每個Slave都有一個次要的LT_ADDR
Slave只接收匹配主要/次要的LT_ADDR的數據包和廣播數據包
6.2.2 Type
區分六種不同的Packet
主要有三種功能
- 決定使用的Logical Transport(SCO/eSCO,ACL,CSB）
- 是否使能Enhanced Data Rate
- 標識Packet類型(SCO/eSCO,ACL）
6.2.3 Flow
在ACL Logical Transport中用來進行流控
其對應值含義為
- 0: STOP indication
- 1: GO indication
6.2.4 ARQN
Automatic Repeat reQuest Number
確認指示位，指示數據源是否成功地傳輸了帶有CRC的Payload數據
6.2.5 SEQN
Sequence Number
用來保證數據流有序的傳輸
6.2.6 HEC
Header Error Check
用于檢測Header的完整性
這里需要注意的一點是，流控針對的數據包，不會對POLL以及NULL包產生影響。
6.3Payload format
其格式區分了basic和enchanced 兩種模式，分別如下：
其主要區別是 EDR 模式的數據包的length 用了10個bit來表示數據從長度。
LLID 的字段的定義如下：
這里需要注意的一點是，這里也有一個流控的標志，這里是針對l2cap的流控。
Link Controller Operation
最近的specification 規范已經拿掉了park state，那么現在只有兩個主要的狀態是 standby和connection狀態，
另外其還有9個子狀態：page, page scan, inquiry, inquiry scan,synchronization train, synchronization scan, master response, slaveresponse, and inquiry response
這里主要提一下 關于page scan的兩種模式
standard和interlaced，首先看一下相關的概念：
Page Scan Window: amount of time for the duration of the page scan.
Page Scan interval: amount of time between consecutive page scans.
standard: Page Scan interval > Page Scan Window > 11.25ms(18(16)slots)
interlaced: Page Scan interval > 2 * Page Scan Window
Every 1.28s a different freq is selected.
標志模式 page scan 如下：
在每個interval 里面只有一個scan window，并且每個interval期間，其scan 的頻點是不變的。
interlaced模式如下圖：
他在每個interval里面有兩個scan window，所處的頻點分別是trainA 和trainB，其條件就是interval要比兩個 scan window 要大。
那么關于baseband的介紹就先到這里
總結
以上是生活随笔為你收集整理的蓝牙baseband概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 多尺度理论及图像特征（一）
- 下一篇： 怎么创建具有真实纹理的CG场景岩石？