藍牙簡介

藍牙，是一種支持設備短距離通信(一般10m內)的無線電技術，經過近幾年的發展，我們對它已不再陌生，它也是目前數碼產品中不可或缺的模塊。藍牙技術的出現讓我們在連接各種設備的時候不再被繁多的數據線所束縛，比如音響、電腦、鼠標、鍵盤，甚至是汽車。這技術是在兩個設備間進行無線短距離通信的最簡單、最便捷的方法，也能夠簡化設備與因特網Internet之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效。

藍牙技術最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創制，當時是作為RS232數據線的替代方案。藍牙可連接多個設備，克服了數據同步的難題。如今藍牙由藍牙技術聯盟（Bluetooth Special Interest Group，簡稱SIG）管理。藍牙技術聯盟在全球擁有超過25,000家成員公司，它們分布在電信、計算機、網絡、和消費電子等多重領域。

一. 藍牙發展歷史

藍牙4.2，已經經過8個版本的更新，分別為1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2。

藍牙1.1標準

1.1 為最早期版本，傳輸率約在748~810kb/s，因是早期設計，容易受到同頻率之產品所干擾下影響通訊質量。

藍牙1.2標準

1.2 同樣是只有 748~810kb/s 的傳輸率，但在加上了(改善 Software)抗干擾跳頻功能。

藍牙2.0標準

2.0 是 1.2 的改良提升版，傳輸率約在 1.8M/s~2.1M/s，開始支持雙工模式——即一面作語音通訊，同時亦可以傳輸檔案/高質素圖片，2.0 版本當然也支持 Stereo 運作。

應用最為廣泛的是Bluetooth 2.0+EDR標準，該標準在2004年已經推出，支持Bluetooth 2.0+EDR標準的產品也于2006年大量出現。

雖然Bluetooth 2.0+EDR標準在技術上作了大量的改進，但從1.X標準延續下來的配置流程復雜和設備功耗較大的問題依然存在。

藍牙2.1標準

2007年8月2日，藍牙技術聯盟今天正式批準了藍牙2.1版規范，即“藍牙2.1+EDR”，可供未來的設備自由使用。和2.0版本同時代產品，目前仍然占據藍牙市場較大份額，相對2.0版本主要是提高了待機時間2倍以上，技術標準沒有根本性變化。

藍牙3.0標準

2009年4月21日，藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)正式頒布了新一代標準規范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(藍牙核心規范3.0版 )，藍牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP)，這是一種全新的交替射頻技術，允許藍牙協議棧針對任一任務動態地選擇正確射頻。

藍牙3.0的數據傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在需要的時候調用802.11 WI-FI用于實現高速數據傳輸)。在傳輸速度上，藍牙3.0是藍牙2.0的八倍，可以輕松用于錄像機至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機之間的資料傳輸，但是需要雙方都達到此標準才能實現功能。

藍牙4.0標準

藍牙4.0規范于2010年7月7日正式發布，新版本的最大意義在于低功耗，同時加強不同OEM廠商之間的設備兼容性，并且降低延遲，理論最高傳輸速度依然為24Mbps(即3MB/s)，有效覆蓋范圍擴大到100米(之前的版本為10米)。該標準芯片被大量的手機、平板所采用，如蘋果The New iPad平板電腦，以及蘋果iPhone 5、魅族MX4、HTC One X等手機上帶有藍牙4.0功能。

藍牙4.1標準

藍牙4.1于2013年12月6日發布，與LTE無線電信號之間如果同時傳輸數據，那么藍牙4.1可以自動協調兩者的傳輸信息，理論上可以減少 其它信號對藍牙4.1的干擾。改進是提升了連接速度并且更加智能化，比如減少了設備之間重新連接的時間，意味著用戶如果走出了藍牙4.1的信號范圍并且斷開連接的時間不算很長，當用戶再次回到信號范圍中之后設備將自動連接，反應時間要比藍牙4.0更短。最后一個改進之處是提高傳輸效率，如果用戶連接的設備 非常多，比如連接了多部可穿戴設備，彼此之間的信息都能即時發送到接接收設備上。

除此之外，藍牙4.1也為開發人員增加了更多的靈活性，這個改變對普通用戶沒有很大影響，但是對于軟件開發者來說是很重要的，因為為了應對逐漸興起的可穿戴設備，那么藍牙必須能夠支持同時連接多部設備。

藍牙4.2標準

2014年12月4日，最新的藍牙4.2標準頒布，改善了數據傳輸速度和隱私保護程度，并接入了該設備將可直接通過IPv6和6LoWPAN接入互聯網。在新的標準下藍牙信號想要連接或者追蹤用戶設備必須經過用戶許可，否則藍牙信號將無法連接和追蹤用戶設備。

速度方面變得更加快速，兩部藍牙設備之間的數據傳輸速度提高了2.5倍，因為藍牙智能(Bluetooth Smart)數據包的容量提高，其可容納的數據量相當于此前的10倍左右。

二. 藍牙技術相關

藍牙技術參數：

速度：支持1Mbps數據傳輸率下的超短數據包，最少8個八組位，最多27個。所有連接都使用藍牙2.1加入的減速呼吸模式(sniff subrating)來達到超低工作循環。

跳頻：使用所有藍牙規范版本通用的自適應跳頻，最大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線技術的串擾。

主控制：更加智能，可以休眠更長時間，只在需要執行動作的時候才喚醒。

延遲：最短可在3毫秒內完成連接設置并開始傳輸數據。

范圍：提高調制指數，最大范圍可超過100米（根據不同應用領域， 距離不同）。

健壯性：所有數據包都使用24-bitCRC校驗，確保最大程度抵御干擾。

安全：使用AES-128 CCM加密算法進行數據包加密和認證。

拓撲：每個數據包的每次接收都使用32位尋址，理論上可連接數十億設備；針對一對一連接優化，并支持星形拓撲的一對多連接；使用快速連接和斷開，數據可以再網狀拓撲內轉移而無需維持復雜的網狀網絡。

藍牙功率射程

類別	最大功率容量		射程范圍 （m）
	（mW）	（dBm）
1	100	20	~100
2	2.5	4	~10
3	1	0	~1

藍牙數據吞吐量

版本	數據率	最大應用吞吐量
1.2	1Mbit/s	>80 kbit/s
2.0 + EDR	3 Mbit/s	>80 kbit/s
3.0 + HS	24 Mbit/s	請參考3.0 + HS
4.0	24 Mbit/s	請參考4.0 LE

藍牙常見手機協議規范

1.A2DP協議，可以實現藍牙連接耳機或音響類設備聽音樂：

A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile 藍牙音頻傳輸模型協定。 A2DP協議能夠采用耳機內的芯片來堆棧數據，達到 讓聲音高清晰度傳輸的目的。

然而并非支持A2DP的耳機就是藍牙立體聲耳機，立體聲實現的基本要求是雙聲道，所以單聲道的藍牙耳機是不能實現立體聲的。

藍牙耳機或音響是否支持A2DP協議具體要看藍牙產品制造商是否使用這個技術。

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2.HFP協議，讓藍牙設備可以控制電話：

HFP全稱Hands-free Profile，讓藍牙設備可以控制電話，如接聽、掛斷、拒接、語音撥號等，拒接、語音撥號要視藍牙耳機及手機是否支持。

藍牙可以控制電話，如接聽、掛斷、拒接、語音撥號等，拒接、語音撥號。

HFP協議定義了音頻網關（AG），和免提組件（HF）兩個組件。

音頻網關（AG）：該設備為音頻（特別是手機）的輸入/輸出網關。

免提組件（HF）：該設備作為音頻網關的遠程音頻輸入/輸出機制，并可提供若干遙控功能。

總而言之該協議就是當使用藍牙接打電話時必須使用到的協議。因此要想實現藍牙耳機接打電話，手機和藍牙耳機也必須支持該協議。

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3.PBAP協議，電話簿存取規范：

PBAP協議用戶藍牙設備讀取手機通訊錄（電話�。┲械膬热�，一般用于車載藍牙或手機通訊錄導入導出中。

車載藍牙就是在開車的過程中，可以把手機的電話簿映射到車的屏幕上，在車的屏幕上可以直接操作查找聯系人和撥打電話。

而實現這個功能就需要用到PBAP協議，該協議定義了可用于不同設備間檢索電話簿對象的協議和程序。

可以實現一端設備（客戶端）瀏覽和下載另一端設備（服務器）的電話簿，但是不允許更改另一端（服務器）的電話簿。

實現過程就是客戶端-服務器的過程，客戶端請求連接，服務器端授權后就可正常訪問和下載服務器端電話簿。

藍牙HID

概述：

HID(The Human Interface Device )定義了藍牙在人機接口設備中的協議、特征和使用規程。要想使用藍牙鼠標，藍牙鍵盤，藍牙游戲手柄等藍牙設備，終端盒主機端都需要支持HID協議。該協議改編自USB HID Protocol。

詳細介紹：

藍牙HID設備使用的基本要求有：

1) 在一個微型網絡中通常被推薦當作從設備(slave)，但是也允許作為主設備(master)。

2) 鍵盤必須支持認證和加密：只有當被HID主機要求時才激活工作模式；在認證和加密的基礎上，也可以被其它HID主機選用。

3) 推薦使用有限的服務發現模式：對一臺HID主機而言，HID終端設備通常都是一對一的關系；通過擊鍵或者電源接通來激活HID終端設備。

4) 作為從設備必須始終保持可連接性，例如PC在啟動時尋呼鍵盤，或者鍵盤在有數據傳輸時尋呼PC機。

5) HID主機必須支持QoS。

6) HID主機必須支持低功耗工作模式。

HID主機和HID終端設備都必須支持呼吸(sniff)工作模式和休眠(park)工作模式；保持工作模式對HID主機來說是必須的，而對HID終端設備來說是可選的。

7) HID終端設備只需要支持DM1格式的數據。

8) 除了查詢模式和尋呼模式，交互的尋呼掃描模式和查詢掃描模式也是必需的。

9) 對單功能設備而言并不需要支持SCO語音通道。

10) 支持綁定的設備必須有某種形式的固定內存來存放128位的認證碼，使用聯合鍵的HID設備比只使用單鍵的設備需要更多的內存來支持。

總結：藍牙具有加密措施完善，傳輸過程穩定以及兼容設備豐富等諸多優點。從1.1版本到4.2版本，有著艱難的過程，藍牙Bluetooth 2.1+EDR標準和4.0標準是我們最常見到的，也是曾經應用最為廣泛的。藍牙技術與我們的生活、工作、駕駛、娛樂、多媒體密切相關，通過使用藍牙技術產品，人們可以免除居家辦公電纜纏繞的苦惱，通過連接手機至揚聲器召開免提電話會議，通過無線立體聲耳機收聽從家庭音響或其它類似音頻設備傳送的流音樂。

藍牙標準的每一代升級，相信對平板手機等電子產品都充滿了吸引力。而搭載更高版本藍牙標準的產品，則會提升整體效能，例如有更廣泛的配對范圍、 更高的傳輸速度、更加節能、直接接入互聯網等等。除此之外，相信未來藍牙的應用會更加廣泛，更加貼合用戶。

 

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