2019年1月21日 星期一

DIY - ESP32:ESP32 藍牙核心協議(Core Specification)(七十七)

DIY - ESP32:ESP32 藍牙核心協議(Core Specification)(七十七):

藍牙核心協議(Core Specification)是由藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group / SIG)定義,藍牙協議棧(Bluetooth Protocol Stack)分為兩部分,一個包含時序關鍵無線電接口的控制器堆棧(Controller Stack)和一個處理高級數據的主機堆棧(Host Stack)。 控制器堆棧通常在包含藍牙無線電和微處理器的電子設備中實現。 主機棧通常實現為操作系統的一部分,或者作為操作系統之上的安裝包。

藍牙 BLE協議棧(Bluetooth Protocol Stack)
控制器堆棧(Controller Stack):
  • Asynchronous Connection-Less [logical transport] (ACL)
  • Synchronous connection-oriented (SCO) link
  • Link management protocol (LMP)
  • Host Controller Interface (HCI)
  • Low Energy Link Layer (LE LL)

主機堆棧(Host Stack):
  • Logical link control and adaptation protocol (L2CAP)
  • Bluetooth network encapsulation protocol (BNEP)
  • Radio frequency communication (RFCOMM)
  • Service discovery protocol (SDP)
  • Telephony control protocol (TCS)
  • Audio/video control transport protocol (AVCTP)
  • Audio/video data transport protocol (AVDTP)
  • Object exchange (OBEX)
  • Low Energy Attribute Protocol (ATT)
  • Low Energy Security Manager Protocol (SMP)

藍牙核心協議(Core Specification)主要描述藍牙的協定堆疊架構(Bluetooth Protocol Stack),以及各個層次應具有的功能,範圍可由無線電波到網路應用軟體之間的連結規範。Profile Specification 是描述建立在 Bluetooth 技術上的各種應用領域,它是期望各種電子裝置都能夠有一個標準規範來實作 Bluetooth,使各設備之間的通訊較容易達成。簡單的說,Profile Specification 是架設在藍牙核心協議上的各種應用標準,並且希望每一特殊應用都能有一標準規範來做依據。

藍牙核心協議(Core Specification)
藍牙核心協議(Core Specification)所制定的協定堆疊,核心協議(Core Protocols)包括5層協議棧。 無線電(Radio),基帶(Baseband),鏈路管理器協議(Link Manager protocol),邏輯鏈路控制和適配協議(Logical link control and adaptation protocol),服務發現協議(Service discovery protocol)。

藍牙核心協議包含有下列五個層次:
  1. 無線電(Radio):該協議規範定義了空中接口,頻帶,跳頻規範,使用的調製技術和發射功率等級。
  2. 基帶(Baseband):在協議規範的這一部分中定義的微微網內的藍牙設備之間建立連接所需的尋址方案,分組幀格式,定時和功率控制算法。
  3. 鏈路管理器協議(Link Manager protocol) :它負責建立藍牙設備之間的鏈接並維護它們之間的鏈接。 該協議還包括身份驗證和加密規範。 由此可以處理設備之間的分組大小的協商。
  4. 邏輯鏈路控制和適配協議(Logical link control and adaptation protocol):該 L2CAP 協議使上層幀適應基帶層幀格式,反之亦然。 L2CAP 負責面向連接和無連接的服務(TCS-BIN)。
  5. 服務發現協議(Service discovery protocol):可以在該協議中處理包括設備信息的服務相關查詢,以便可以在藍牙設備之間建立連接(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)。

至於 Cable Replacement Protocol 中的 RFCOMM(Radio Frequency Communication)是提供一個『虛擬串列埠口』(Virtual Serial Port)來取代電腦設備中的低速率傳輸埠口(如 RS-232C),以達到省略連線的功能。Telephony Control Protocol 是由 TCS BIN(Telephone Control Specification - Binary)來製作,TCS BIN 可模擬電話系統的撥號、提起話機、忙線狀態的處理,並且也提供行動電話的管理程序。Adopted Protocol 是依各種需求而加入的協定,譬如 PPP、IP、UDP、WAP 等等。

藍牙協議棧模型(The Bluetooth Protocol Stack Model)
藍牙協定堆疊(Bluetooth Protocol Stack) 藍牙協定堆疊依照其功能可分四層:
  1. 核心協定層(Bluetooth Core Protocols):(HCI、LMP、L2CAP、SDP)
  2. 線纜替換協定層(Cable Replacement Protocol):(RFCOMM)
  3. 電話控制協定層(Telephony Control Protocol):(TCS-BIN)
  4. 選用協定層(Adoption Protocol):(PPP , UDP / TCP / IP , OBEX , WAP , vCard , vCal ,IrMC,WAE)

藍牙協議棧中的協議和層:
協議層 Protocol Layer
堆棧中的協議 Protocols in the stack
核心協定層
Bluetooth Core Protocols
BasebandHCI LMP L2CAP SDP
線纜替換協定層
Cable Replacement Protocol
RFCOMM
電話控制協定層
Telephony Control Protocol
TCS BinaryAT-commands
選用協定層
Adopted Protocols
PPP UDP / TCP / IP OBEX WAP vCard vCal IrMCWAE

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