藍(lán)牙技術(shù)中核心協(xié)議棧硬件電路的結(jié)構(gòu)

（文章來源：OFweek）

藍(lán)牙技術(shù)的核心模塊主要由射頻（RF）單元電路、基帶層（base band）電路和鏈路管理層（LMP，Link Manger Protocol）電路組成。

（1）射頻（RF）單元，RF 單元電路為藍(lán)牙技術(shù)提供了通信中的物理層，也叫作藍(lán)牙收發(fā)器。通過2.4GHz 的微波，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸。藍(lán)牙協(xié)議提供了有關(guān)藍(lán)牙收發(fā)器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

（2）基帶層電路，基帶層提供了基帶數(shù)字信號(hào)處理硬件，其功能是提供鏈路控制，因此也叫作基帶及鏈路控制層電路。通過基帶層電路，可以建立藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)中的物理鏈路，從而形成微微網(wǎng)（piconet）?；鶐又杏袃煞N物理鏈路，一種是面向連接的同步鏈路（SCO） ，另一種是異步無連接鏈路（ACL） 。此外，基帶層還可為語音和數(shù)據(jù)分組提供不同水平的前向糾錯(cuò)（FEC）或循環(huán)冗余度校驗(yàn)（CRC）處理，并可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。同時(shí)，基帶層電路還為不同類型的數(shù)據(jù)（ 包括傳輸信息數(shù)據(jù)、鏈路管理和控制信息） 提供特定的信道。

（3）鏈路管理層（LMP）電路，鏈路管理層電路也叫作鏈路管理器電路，功能是提供鏈路管理通信協(xié)議。鏈路管理協(xié)議用來對(duì)鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制，并負(fù)責(zé)建立和撤銷各藍(lán)牙設(shè)備間的連接、功率控制以及認(rèn)證和加密，同時(shí)還控制藍(lán)牙設(shè)備的工作狀態(tài)（保持hold 、休眠park 、呼吸sniff 和活動(dòng)active ）。鏈路管理層的主要功能由軟件完成，鏈路管理器電路提供運(yùn)行于藍(lán)牙設(shè)備的處理器中的軟件。鏈路管理器之間的通信協(xié)議稱為鏈路管理協(xié)議（LMP） 。

藍(lán)牙技術(shù)整體框架以HCI（Host Controller Interface）為界，區(qū)分為硬件模塊以及上層軟件協(xié)議兩部分。藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，選擇了USB、UART 或是RS232 作為硬件模塊與主機(jī)間的接口。當(dāng)藍(lán)牙模塊以USB、UART或RS232 中的任何一個(gè)接口與主機(jī)連接時(shí)，HCI 接口上層的通信協(xié)議由主機(jī)負(fù)責(zé)處理，而HCI 接口下層的通信協(xié)議則由模塊內(nèi)的基帶層芯片與RF 芯片負(fù)責(zé)。根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙系統(tǒng)的基本組成包括天線、收發(fā)器、基帶控制器。由此可知，在天線、RF 收法器和基帶控制器的支持下，藍(lán)牙系統(tǒng)的組成可以十分靈活，即可實(shí)現(xiàn)多種不同的實(shí)現(xiàn)方案。

嵌入式藍(lán)牙系統(tǒng)是將RF 和基帶部分集成在一塊芯片上，單芯片藍(lán)牙硬件模塊結(jié)構(gòu)如圖2 所示。在嵌入式藍(lán)牙器件中，硬件結(jié)構(gòu)可分為鏈路管理器、鏈路控制器與RF 模塊3 部分，負(fù)責(zé)處理LMP 層、基帶層與RF 層的協(xié)議。鏈路管理器內(nèi)包含處理器（CPU）、內(nèi)存等組件。鏈路管理器與基帶層芯片合稱為鏈路控制器。RF 模塊內(nèi)含RF 射頻發(fā)射組件，與主機(jī)相連接的接口位于鏈路控制器上。

在嵌入式方案中，藍(lán)牙協(xié)議的上層軟件協(xié)議也全部固化在芯片中，芯片通過USB 或UART 接口與應(yīng)用系統(tǒng)相連接。由于片內(nèi)嵌入了CPU ，所以，嵌入式藍(lán)牙系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)智能終端，適合于任何具有CPU 器件的系統(tǒng)。例如，智能傳感器中，只要增加一個(gè)單芯片藍(lán)牙器件，就可以組成一個(gè)以藍(lán)牙為通信方式的傳感器。

由圖可知，它由微處理器（CPU） 、無線收發(fā)器（RF）、基帶控制器（BB） 、閃存（ Flash 程序存儲(chǔ)器） 、通用異步收發(fā)器UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、通用串行接口USB（Universal Serial Bus）及藍(lán)牙測(cè)試模塊組成。其中藍(lán)牙基帶控制器是藍(lán)牙硬件模塊的關(guān)鍵模塊。其主要功能是在微處理器控制下，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙基帶部分的所有實(shí)時(shí)處理功能，包括負(fù)責(zé)對(duì)接收的bit 流進(jìn)行符號(hào)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，加密和解密處理等，且能提供從基帶控制器到其它芯片的接口等。

CPU一般采用RISC 結(jié)構(gòu)的嵌入式微處理器，如ARM7TDMI微處理器，才能滿足對(duì)藍(lán)牙核心協(xié)議的高速處理和大量數(shù)據(jù)bit 流的處理。Flash 存儲(chǔ)器用于存放基帶和鏈路管理層中的所有協(xié)議軟件。SRAM 作為CPU 的運(yùn)行空間，在工作時(shí)把Flash 中的軟件調(diào)入SRAM 中處理。射頻收發(fā)器負(fù)責(zé)接收或發(fā)送高頻的通信信號(hào)。UART 和USB 接口提供到HCI 的主機(jī)控制器接口傳輸層的物理連接，是上層協(xié)議與藍(lán)牙硬件模塊進(jìn)行通信的通道。藍(lán)牙測(cè)試模塊主要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)和售后的測(cè)試，為可選模塊。
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