蓝牙经典课件-第7章 蓝牙开发与测试技术

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1、普通高等教育规划教材普通高等教育规划教材 蓝牙技术基础蓝牙技术基础第第7 7章章 蓝牙开发与测试技术蓝牙开发与测试技术本章介绍蓝牙开发与测试知识本章介绍蓝牙开发与测试知识本章内容本章内容n n7.1 7.1 概述概述l l7.1.1 7.1.1 什么是蓝牙开发什么是蓝牙开发l l7.1.2 7.1.2 蓝牙开发过程蓝牙开发过程n n7.2 7.2 蓝牙开发蓝牙开发l l7.2.1 7.2.1 蓝牙硬件模块开发蓝牙硬件模块开发l l7.2.2 7.2.2 中间协议层开发中间协议层开发l l7.2.3 7.2.3 蓝牙剖面开发蓝牙剖面开发n n7.3 7.3 蓝牙协议测试蓝牙协议测试l l7.3.

2、1 7.3.1 基带规范测试基带规范测试l l7.3.2 7.3.2 测试接口测试接口l l7.3.3 7.3.3 协议认证与实现协议认证与实现n n7.4 7.4 蓝牙开发中的几个问题蓝牙开发中的几个问题l l7.4.1 7.4.1 蓝牙产品特征蓝牙产品特征l l7.4.2 7.4.2 与蓝牙相关的技术与蓝牙相关的技术l l7.4.3 7.4.3 蓝牙发展趋势蓝牙发展趋势n n7.5 7.5 小结小结 序言序言n n蓝牙开发与测试技术重点研究的蓝牙开发与测试技术重点研究的 是如何将蓝牙作为通信模块集成是如何将蓝牙作为通信模块集成 到自己的产品中。不同的研究部到自己的产品中。不同的研究部 门和

3、不同的生产厂家，有着不同门和不同的生产厂家，有着不同 的开发内涵，有的只需着力于应的开发内涵，有的只需着力于应 用部分，有的需要从底层到高层用部分，有的需要从底层到高层 的全面开发。的全面开发。 7.1 7.1 概述概述n n没有蓝牙开发，就不会有蓝牙产没有蓝牙开发，就不会有蓝牙产 品；没有蓝牙测试，就不会有合品；没有蓝牙测试，就不会有合 适的蓝牙产品。研制符合蓝牙规适的蓝牙产品。研制符合蓝牙规 范和蓝牙协议产品的过程，称为范和蓝牙协议产品的过程，称为 蓝牙认证和测试。蓝牙认证和测试。7.1.1 7.1.1 什么是蓝牙开发什么是蓝牙开发n n蓝牙开发由硬件开发和软件开发两部蓝牙开发由硬件开发和

4、软件开发两部 分组成，如图分组成，如图7-17-1所示。硬件组成包括所示。硬件组成包括 蓝牙协议栈的下三层，即无线收发、蓝牙协议栈的下三层，即无线收发、 基带和链路管理层。软件组成包括蓝基带和链路管理层。软件组成包括蓝 牙协议栈的上层：有牙协议栈的上层：有L2CAPL2CAP、 RFCOMMRFCOMM、SDPSDP、TCSTCS和一些蓝牙和一些蓝牙 应用层，上层由中间协议层和应用层应用层，上层由中间协议层和应用层 构成。构成。图7-1 蓝牙开发7.1.2 7.1.2 蓝牙开发过程蓝牙开发过程(1)(1)n n蓝牙开发过程步骤如下：蓝牙开发过程步骤如下：n n（1 1）开发之前要先熟悉相关的蓝

5、牙）开发之前要先熟悉相关的蓝牙 规范和蓝牙协议，因为它们是进行认规范和蓝牙协议，因为它们是进行认 证的依据。需要说明的是，蓝牙规范证的依据。需要说明的是，蓝牙规范 的核心部分内容相当丰富，没有必要的核心部分内容相当丰富，没有必要 全部了解，但对于和自己研发产品相全部了解，但对于和自己研发产品相 关的蓝牙协议和规范，必须认真研读关的蓝牙协议和规范，必须认真研读 。n n（2 2）仔细研究开发的产品是否符合）仔细研究开发的产品是否符合 协议的要求，并调研同类产品的现状协议的要求，并调研同类产品的现状 ，查看每天网上公布的新产品，蓝牙，查看每天网上公布的新产品，蓝牙 网站有网站有“ “通过认证的产品

6、通过认证的产品” ”专栏。专栏。7.1.2 7.1.2 蓝牙开发过程蓝牙开发过程(2)(2)n n（3 3）制定开发规范，建立开发平台）制定开发规范，建立开发平台 ，创造开发环境，造好开发工具。由，创造开发环境，造好开发工具。由 于产品开发涉及的范围广泛，需要事于产品开发涉及的范围广泛，需要事 先规范，在时间上留有余地，在开发先规范，在时间上留有余地，在开发 过程中对不确定因素要有应对措施。过程中对不确定因素要有应对措施。 开发工具包括一个蓝牙硬件接口部件开发工具包括一个蓝牙硬件接口部件 和一个软件部件，每一对节点将建立和一个软件部件，每一对节点将建立 起一个链路。节点数量的多少由应用起一个链

7、路。节点数量的多少由应用 的复杂程度决定，应用越广，节点数的复杂程度决定，应用越广，节点数 目越多。硬件部件有目越多。硬件部件有PCPC卡、卡、USBUSB接口接口 、UARTUART、开发工具等，按需要选用、开发工具等，按需要选用 ，也可以自己开发硬件部件。，也可以自己开发硬件部件。 7.1.2 7.1.2 蓝牙开发过程蓝牙开发过程(3)(3)n n（4 4）进一步考虑具体的技术细节。如硬件）进一步考虑具体的技术细节。如硬件 选择时需考虑开发后是用于计算机系统，还选择时需考虑开发后是用于计算机系统，还 是用于嵌入式系统。若是前者则选用是用于嵌入式系统。若是前者则选用PCPC卡卡 、USBUS

8、B等已够用，相应的开发工具也简单；等已够用，相应的开发工具也简单； 若是后者，需选用较为复杂的开发工具。其若是后者，需选用较为复杂的开发工具。其 次考虑的问题是应用中有无语音要求？有一次考虑的问题是应用中有无语音要求？有一 些开发系统没有语音接口，对于需要语音应些开发系统没有语音接口，对于需要语音应 用功能的，就不能选择这一类开发系统。在用功能的，就不能选择这一类开发系统。在 数据传输的场合还要考虑数据传输速率，例数据传输的场合还要考虑数据传输速率，例 如不足如不足100k bit / s100k bit / s的传输，可选用的传输，可选用UARTUART连连 接器；而全速率的数据应用，需用接

9、器；而全速率的数据应用，需用USBUSB接口接口 。7.1.2 7.1.2 蓝牙开发过程蓝牙开发过程(4)(4)n n（5 5）确定协议栈的开发层次，蓝牙）确定协议栈的开发层次，蓝牙 模块的简单复杂程度，决定了提供接模块的简单复杂程度，决定了提供接 口的多少。最简单的模块只带一个基口的多少。最简单的模块只带一个基 带控制器，仅提供无线接口。在决定带控制器，仅提供无线接口。在决定 使用一个协议栈以前，需要细心察看使用一个协议栈以前，需要细心察看 协议栈的提供能力，因为并不是所有协议栈的提供能力，因为并不是所有 的协议栈都具备规范中给出的所有功的协议栈都具备规范中给出的所有功 能。能。n n（6

10、6）关于协议栈的硬、软件实现问）关于协议栈的硬、软件实现问 题，最好能选用同一厂家的产品，这题，最好能选用同一厂家的产品，这 样兼容性能较好。样兼容性能较好。7.1.2 7.1.2 蓝牙开发过程蓝牙开发过程(5)(5)n n蓝牙认证和蓝牙测试是一种保护蓝牙认证和蓝牙测试是一种保护 机制，它能保证蓝牙产品具备互机制，它能保证蓝牙产品具备互 操作性。不同的开发人员尽管对操作性。不同的开发人员尽管对 蓝牙协议的理解不同，开发的产蓝牙协议的理解不同，开发的产 品可能存在一些差别，但通过认品可能存在一些差别，但通过认 证与测试，就能实现互操作，因证与测试，就能实现互操作，因 此无论硬件还是软件，设计时都

11、此无论硬件还是软件，设计时都 需要留出接口。需要留出接口。7.2 7.2 蓝牙开发蓝牙开发n n蓝牙开发包括三方面内容：硬件蓝牙开发包括三方面内容：硬件 模块开发、中间协议层开发、蓝模块开发、中间协议层开发、蓝 牙剖面开发。蓝牙开发的主要目牙剖面开发。蓝牙开发的主要目 的，是为社会提供更多的符合规的，是为社会提供更多的符合规 范的蓝牙产品。范的蓝牙产品。7.2.1 7.2.1 蓝牙硬件模块开发蓝牙硬件模块开发(1)(1)n n蓝牙硬件层次划分成无线层、基带层蓝牙硬件层次划分成无线层、基带层 和链路管理层。每一层次有不同的职和链路管理层。每一层次有不同的职 责和分工：责和分工：n n无线层用于完

12、成频率合成、位（无线层用于完成频率合成、位（bitbit） 到符号的转换、符号的收发；到符号的转换、符号的收发；n n基带层用于完成斑马鱼解码、加密与基带层用于完成斑马鱼解码、加密与 解密、分组处理和跳频频率的生成与解密、分组处理和跳频频率的生成与 选择；选择；n n链路管理层用于完成连接并管理链路链路管理层用于完成连接并管理链路 7.2.1 7.2.1 蓝牙硬件模块开发蓝牙硬件模块开发(2)(2)n n蓝牙设计的基本要求是：蓝牙设计的基本要求是：n n尽可能减少硬件模块的体积；尽可能减少硬件模块的体积；n n尽量小的功耗；尽量小的功耗；n n最小的生产成本；最小的生产成本；n n在在ISMI

13、SM频段上安全使用。频段上安全使用。1 1单芯片蓝牙模块单芯片蓝牙模块(1)(1)n n把不同功能的模块集中到一个芯片上的技术把不同功能的模块集中到一个芯片上的技术 ，称之为片上系统技术。片上系统通常包括，称之为片上系统技术。片上系统通常包括 蓝牙基带核心、微处理器、蓝牙基带核心、微处理器、HCIHCI、语言处理、语言处理 、测试等模块。片上系统既可以集成一片，、测试等模块。片上系统既可以集成一片， 也可以使用各模块组装实现，一个集成了的也可以使用各模块组装实现，一个集成了的 单芯片片上系统如图单芯片片上系统如图7-27-2所示。所示。 n n图图7-2 7-2 单芯片片上系统单芯片片上系统

14、2 2蓝牙基带核心模块蓝牙基带核心模块(1)(1)n n蓝牙基带核心模块的结构如图蓝牙基带核心模块的结构如图7-37-3所示所示 ，它由，它由3 3部分组成：部分组成：n n（1 1）片外接口部分：与模块外界完）片外接口部分：与模块外界完 成信息交流，主要有三大接口：成信息交流，主要有三大接口：n n比特流接口，分为输出比特流接口，分为输出TxTx比特流、输比特流、输 入入RxRx比特流；比特流；n n无线控制接口，用于无线信号传输；无线控制接口，用于无线信号传输；n n可编程接口，用于与计算机三总线连可编程接口，用于与计算机三总线连 接。接。 2 2蓝牙基带核心模块蓝牙基带核心模块(2)(2

15、)n n（2 2）分组头部分：实现信息的处理）分组头部分：实现信息的处理 ，处理内容有：，处理内容有：n n对收到的位（对收到的位（ditdit）流定时提取或恢复）流定时提取或恢复 其符号；其符号；n nFECFEC处理；处理；n n白化和解析处理；白化和解析处理；n nCRCCRC校验；校验；n n净荷处理；净荷处理；n n加密和解密处理加密和解密处理 2 2蓝牙基带核心模块蓝牙基带核心模块(3)(3)n n（3 3）数据路径部分：在数据传送路途上按）数据路径部分：在数据传送路途上按 协议要求实现对信息的整理或加工。它们包协议要求实现对信息的整理或加工。它们包 括：括：n n共享共享RAMR

16、AM仲裁；仲裁；n n时钟发生器；时钟发生器；n n跳频频率发生器；跳频频率发生器；n n可编程序列发生器；可编程序列发生器；n n链路管理序列发生器。链路管理序列发生器。n n蓝牙基带核心模块能实现蓝牙基带所有的实蓝牙基带核心模块能实现蓝牙基带所有的实 时处理功能，蓝牙规范的处理过程已制成固时处理功能，蓝牙规范的处理过程已制成固 件，置于件，置于FlashFlash中，运行时装入中，运行时装入RAMRAM。 n n图图7-3 7-3 蓝牙基带核心模块蓝牙基带核心模块3 3无线收发模块无线收发模块n n无线收发模块由锁相环无线收发模块由锁相环PLLPLL、发生器、发生器 和接收器三部分组成，如图和接收器三部分组成，如图7-47-4所示。所示。 锁相环可由发送和接收共享。数据收锁相环可由发送和接收共享。数据收 发特征如下：发特征如下：n n数据发送和接收在不同时刻进行；数据发送和接收在不同时刻进行；n n分组类型不同，发送、接收时刻不同分组类型不同，发送、接收时刻不同 ；n