Bluetooth Low Energy介绍

目录

• 1. 介绍
• 2. 协议栈
• 3. 实现方案
  • 3.1 硬件实现方案
  • 3.2 软件实现方案

1. 介绍

Bluetooth low energy，也称BLE(低功耗蓝牙)，在4.0规范中提出

BLE分为两种设备

- 单模(single-mode): Logo为「Bluetooth®Smart」
- 双模(dual-mode):   Logo为「Bluetooth®Smart Ready」

tip: 传统蓝牙的Logo为「Bluetooth®」

BLE与传统蓝牙的兼容性如下图所示

可以看出他们之间的通信规则如下(Bluetooth指代传统蓝牙,下同):

Smart Ready: Smart Ready、Bluetooth、Smart
Bluetooth:   Smart Ready、Bluetooth
Smart:       Smart Ready、Smart

2. 协议栈

BLE协议栈如下图所示

BLE协议栈由Controller和Host两部分组成 
Profile和Service基于GAP和GATT 
应用协议定义其使用的服务，说明是传感器端还是接收端 
定义GATT的角色(Server/Client)和GAP的角色(Peripheral/Central)

协议栈各层次介绍如下

PHY   - 1Mbps自适应跳频GFSK，运行在2.4GHz频段。 
LL    - RF控制器, 控制设备的链路状态 
HCI   - 为接口层, 向上为主机提供软件应用程序接口(API), 对外为外部硬件控制接口, 可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制 
L2CAP - 为上层提供数据封装服务, 允许逻辑上的端到端数据通信 
SM    - 提供配对和密钥分发服务, 实现安全连接和数据交换 
GAP   - 直接与应用程序或配置文件(Profiles)通信的接口, 处理设备发现和连接相关服务. 另外还处理安全特性的初始化 
ATT   - 导出特定的数据(称为属性)到其他设备 
GATT  - 定义了使用ATT的服务框架和配置文件(Profiles)的结构. BLE中所有的数据通信都需要经过GATT

3. 实现方案

3.1 硬件实现方案

单芯片方案中，Controller和Host、Profile及应用都在同一芯片中 
网络控制器模式中，COntroller和Host运行在设备中，但是Profile和应用则在其他设备上，比如PC或者其他微控制器，可以通过UART、USB进行操作 
双芯片模式中，Controller运行在一个控制器，而Host、Profile和应用运行在另一个控制器上

3.2 软件实现方案

Bluedroid从4.3开始支持BLE