Bluetooth ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite, die eine bequeme, schnelle, flexible, sichere, kostengünstige und stromsparende Daten- und Sprachkommunikation zwischen Geräten ermöglicht. Der Einsatz der Bluetooth-Technologie kann die Kommunikation zwischen mobilen Kommunikationsendgeräten effektiv vereinfachen und auch die Kommunikation zwischen dem Gerät und dem Internet erfolgreich vereinfachen, sodass die Datenübertragung schneller und effizienter wird und der Weg für die drahtlose Kommunikation erweitert wird.
Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.
Bluetooth-Technologie ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite.
Bluetooth ist eine Funktechnologie, die die Kommunikation über kurze Entfernungen zwischen Geräten unterstützt (im Allgemeinen innerhalb von 10 m). Sie kann drahtlose Informationen zwischen vielen Geräten austauschen, einschließlich Mobiltelefonen, PDAs, drahtlosen Headsets, Laptops, zugehörigen Peripheriegeräten usw. Der Einsatz der Bluetooth-Technologie kann die Kommunikation zwischen mobilen Kommunikationsendgeräten effektiv vereinfachen und auch die Kommunikation zwischen dem Gerät und dem Internet erfolgreich vereinfachen, sodass die Datenübertragung schneller und effizienter wird und der Weg für die drahtlose Kommunikation erweitert wird.
Als drahtlose Verbindungstechnologie mit geringer Reichweite kann Bluetooth eine bequeme, schnelle, flexible, sichere, kostengünstige und stromsparende Datenkommunikation und Sprachkommunikation zwischen Geräten ermöglichen Drahtlose persönliche Netzwerkkommunikation. Die Verbindung mit anderen Netzwerken ermöglicht ein breiteres Anwendungsspektrum. Es handelt sich um eine hochmoderne offene drahtlose Kommunikation, die es verschiedenen digitalen Geräten ermöglicht, drahtlos zu kommunizieren. Es handelt sich um eine Art drahtlose Netzwerkübertragungstechnologie, die ursprünglich als Ersatz für die Infrarotkommunikation verwendet wurde.
Bluetooth-Technologie ist eine offene globale Spezifikation für drahtlose Daten- und Sprachkommunikation. Sie basiert auf kostengünstigen drahtlosen Verbindungen mit kurzer Reichweite und stellt eine spezielle Verbindung für Kommunikationsumgebungen mit festen und mobilen Geräten her. Sein Kern besteht darin, eine universelle Funk-Luftschnittstelle (Radio Air Interface) für die Kommunikationsumgebung zwischen festen oder mobilen Geräten einzurichten und Kommunikationstechnologie mit Computertechnologie zu kombinieren, um die Verbindung verschiedener 3C-Geräte ohne Drähte oder Kabel zu ermöglichen. Unter bestimmten Umständen kann eine gegenseitige Kommunikation oder Bedienung innerhalb einer kurzen Reichweite erreicht werden. Vereinfacht gesagt handelt es sich bei der Bluetooth-Technologie um eine Technologie, die zur Übertragung von Daten zwischen verschiedenen 3C-Geräten Funk mit geringem Stromverbrauch nutzt. Bluetooth arbeitet im weltweit verbreiteten 2,4-GHz-ISM-Frequenzband (also Industrial, Scientific, Medical) und nutzt das IEEE802.15-Protokoll. Als aufstrebende drahtlose Kommunikationstechnologie für kurze Entfernungen treibt sie die Entwicklung drahtloser persönlicher Netzwerke mit niedriger Übertragungsrate energisch voran.
Herkunft des Namens
Der Name Bluetooth stammt von König Harald Blauzahn, einem dänischen König im 10. Jahrhundert. Die Bedeutung von Blatand im Englischen kann als Bluetooth (Bluetooth) interpretiert werden, weil ich den König gerne esse Blaubeeren, und mein Zahnfleisch wird jeden Tag blau, deshalb nenne ich es Bluetooth.
In der Vorbereitungsphase des Branchenverbandes wird ein sehr ausdrucksstarker Name benötigt, um diese Hightech-Technologie zu benennen. Nach einer Nacht voller Diskussionen über die Geschichte Europas und die Zukunft der drahtlosen Technologie hielten einige Branchenorganisatoren es für angebracht, sie nach König Blatand zu benennen. König Blatand vereint Norwegen, Schweden und Dänemark; er ist so wortgewandt und kontaktfreudig wie diese kommende Technologie, die so definiert wird, dass sie koordinierte Arbeit zwischen verschiedenen Industriebereichen ermöglicht und die verschiedenen Systembereiche zusammenhält. Gute Kommunikation, wie z. B. die Arbeit zwischen Computern und Mobiltelefonen und der Automobilindustrie.
Entwicklungsgeschichte
1994 von Ericsson entwickelt;
1997 nahm Ericsson Kontakt zu anderen Geräteherstellern auf;
Im Februar 1998 wurde eine spezielle Interessengruppe SIG () gegründet Special Interest Group);
Im Mai 1998 entwickelten fünf namhafte Hersteller, darunter Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM und Intel Corporation, gemeinsam
In der zweiten Hälfte des Jahres 1999 gründeten Mainstream-Gerätehersteller wie Microsoft, Motorola, Samsung und Lucent fördert umfassend Bluetooth-Technologieanwendungen.
Am 13. Oktober 2006 hat sich Bluetooth SIG (Bluetooth Technology Alliance) zu mehr als 200 Allianz-Mitgliedsunternehmen und etwa 6.000 Anwendungs-Mitgliedsunternehmen entwickelt.
Die Hauptmerkmale der Bluetooth-Technologie und Bluetooth-Produkte sind:
1 Die Bluetooth-Technologie ist auf viele Geräte anwendbar und erfordert keine Kabel. Sie verbindet Computer und Telekommunikationsgeräte drahtlos.
2 Das Arbeitsfrequenzband der Bluetooth-Technologie ist weltweit universell und kann von Benutzern auf der ganzen Welt unbegrenzt genutzt werden, wodurch die nationalen Grenzbarrieren von Mobiltelefonen überwunden werden. Produkte mit Bluetooth-Technologie sind einfach zu verwenden. Sie können ein Bluetooth-Gerät verwenden, um nach einem anderen Bluetooth-Technologieprodukt zu suchen, schnell eine Verbindung zwischen den beiden Geräten herzustellen und Daten automatisch unter der Steuerung der Steuerungssoftware zu übertragen.
3 Die Bluetooth-Technologie verfügt über starke Sicherheits- und Anti-Interferenz-Funktionen. Da die Bluetooth-Technologie über eine Frequenzsprungfunktion verfügt, werden Störquellen im ISM-Band effektiv vermieden. Die Bluetooth-Technologie weist eine gute Kompatibilität auf. Die Bluetooth-Technologie konnte sich zu einer vom Betriebssystem unabhängigen Technologie entwickeln und eine gute Kompatibilitätsleistung in verschiedenen Betriebssystemen erzielen.
4 Kurze Übertragungsentfernung: In diesem Stadium beträgt die Hauptarbeitsreichweite der Bluetooth-Technologie etwa 10 Meter. Nach Erhöhung der Funkfrequenzleistung kann die Bluetooth-Technologie innerhalb einer Reichweite von 100 Metern arbeiten der Bluetooth-Übertragung gewährleistet werden und die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Bluetooth verbessert werden. Darüber hinaus können während des Verbindungsprozesses mit der Bluetooth-Technologie Interferenzen zwischen der Technologie und anderen elektronischen Produkten effektiv reduziert werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Bluetooth-Technologie normal funktionieren kann. Die Bluetooth-Technologie bietet nicht nur eine hohe Übertragungsqualität und -effizienz, sondern auch hohe Übertragungssicherheitseigenschaften.
5 Ausbreitung durch Frequenzsprung-Spread-Spectrum-Technologie: Während der eigentlichen Anwendung der Bluetooth-Technologie können die ursprünglichen Frequenzpunkte geteilt und umgewandelt werden. Wenn eine Bluetooth-Technologie mit schnellerer Frequenzsprunggeschwindigkeit verwendet wird, dann die Haupteinheit im gesamten Bluetooth-System Alle werden durch automatisches Frequenzspringen konvertiert, wodurch ein zufälliges Springen erfolgt. Da die Bluetooth-Technologie selbst über hohe Sicherheits- und Anti-Interferenz-Fähigkeiten verfügt, kann die Qualität des Bluetooth-Betriebs bei praktischen Anwendungen verbessert werden.
Versionsinformationen
Es gibt sechs Bluetooth-Versionen V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0 Download-Link für Versionsinformationen:
1, V1.1-Version
Die Übertragungsrate beträgt ca 748 ~ 810 kb/s, da es sich um ein frühes Design handelt, wird es leicht durch Produkte mit der gleichen Frequenz gestört und beeinträchtigt die Kommunikationsqualität.
2, Version 1.2
hat ebenfalls eine Übertragungsrate von nur 748~810 kb/s, fügt aber (verbesserte Software) eine Anti-Interferenz-Frequenzsprungfunktion hinzu.
3, V2.0+EDR-Version
ist eine verbesserte und aktualisierte Version von 1.2. Die Übertragungsrate beträgt etwa 1,8 M/s ~ 2,1 M/s. Sie beginnt mit der Unterstützung des Duplexmodus – also einseitig führt Sprachkommunikation durch und die anderen Dateien/hochwertigen Bilder können übertragen werden, und Version 2.0 unterstützt auch den Stereobetrieb.
Der am weitesten verbreitete Standard ist der Bluetooth 2.0+EDR-Standard, der 2004 eingeführt wurde. Auch Produkte, die den Bluetooth 2.0+EDR-Standard unterstützen, erschienen 2006 in großer Zahl. Obwohl der Bluetooth 2.0+EDR-Standard viele technische Verbesserungen mit sich gebracht hat, bestehen weiterhin die vom 1.X-Standard übernommenen Probleme komplexer Konfigurationsprozesse und eines hohen Gerätestromverbrauchs.
4, V2.1-Version
Besserer Energiespareffekt: Bluetooth-Version 2.1 fügt die SniffSubrating-Funktion hinzu, die den Stromverbrauch spart, indem sie das Sendeintervall gegenseitiger Bestätigungssignale zwischen zwei Geräten festlegt.
5, V3.0+HS-Version
Am 21. April 2009 veröffentlichte die Bluetooth Technology Alliance (Bluetooth SIG) offiziell die Standardspezifikation der neuen Generation „Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed“ (Bluetooth Core Specification Version 3.0). Der Kern von Bluetooth 3.0 ist „GenericAlternate MAC/PHY“ (AMP), eine neue alternative Funkfrequenztechnologie, die es dem Bluetooth-Protokollstapel ermöglicht, dynamisch die richtige Funkfrequenz für jede Aufgabe auszuwählen. Zu den Technologien, die ursprünglich in der neuen Spezifikation zum Einsatz kommen sollten, gehörten 802.11 und UMB, die Anwendung von UMB wurde jedoch in der neuen Spezifikation gestrichen.
6, V4.0-Version
Bluetooth 4.0 umfasst drei Unterspezifikationen, nämlich traditionelle Bluetooth-Technologie, Hochgeschwindigkeits-Bluetooth und neue Bluetooth-Low-Power-Technologie. Die Verbesserungen von Bluetooth 4.0 spiegeln sich hauptsächlich in drei Aspekten wider: Akkulaufzeit, Energieeinsparung und Gerätetypen. Es verfügt über viele Funktionen wie niedrige Kosten, herstellerübergreifende Interoperabilität, geringe Latenz von 3 Millisekunden, extrem große Entfernung von mehr als 100 Metern, AES-128-Verschlüsselung usw. Darüber hinaus wurde auch die effektive Übertragungsentfernung von Bluetooth 4.0 verbessert verbessert. Die effektive Übertragungsentfernung von Bluetooth Version 3.0 beträgt 10 Meter (ca. 32 Fuß), während die effektive Übertragungsentfernung von Bluetooth 4.0 bis zu 100 Meter (ca. 328 Fuß) erreichen kann.
Technische Eigenschaften von Bluetooth
Einfach ausgedrückt ist Bluetooth eine Breitband-Funktechnologie mit kurzer Reichweite und ein globaler offener Standard für die drahtlose Übertragung von Sprache und Daten. Es nutzt fortschrittliche Technologien wie Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), Time Division Multiple Access (TDMA) und Code Division Multiple Access (CDMA), um die Informationsübertragung zwischen mehreren Kommunikations- und Informationssystemen innerhalb einer kleinen Reichweite zu ermöglichen.
1. Die wichtigsten technischen Merkmale von Bluetooth:
(1) Arbeitsfrequenzband: 2,4 GHz Industrial Science and Medical (ISM)-Frequenzband, keine Lizenz erforderlich. Die meisten Länder verwenden 79 Frequenzpunkte, die Trägerfrequenz beträgt (2402+k) MHz (k=0, 1, 2...78) und das Trägerfrequenzintervall beträgt 1 MHz. Übernehmen Sie den TDD-Zeitduplexmodus.
(2), Übertragungsrate: 1 Mbit/s (V2.0 oder höher)
(3), Debugging-Methode: GFSK-Modulation mit BT=0,5, Modulationsindex 0,28–0,35.
(4) Einführung der Frequenzsprungtechnologie: Die Frequenzsprungrate beträgt 1600 Sprünge/Sekunde und wird während des Verbindungsaufbaus (einschließlich Paging und Abfrage) auf 3200 Sprünge/Sekunde erhöht. Bluetooth nutzt schnelles Frequenzspringen und Kurzpakettechnologie, um Gleichkanalstörungen zu reduzieren und die Übertragungszuverlässigkeit sicherzustellen.
(5) Sprachmodulationsmethode: Continuous Variable Slope Delta Modulation (CVSD), die eine starke Fading-Resistenz aufweist. Auch wenn die Bitfehlerrate 4 % erreicht, ist die Sprachqualität akzeptabel.
(6) Unterstützung von Leitungsvermittlungs- und Paketvermittlungsdiensten: Bluetooth unterstützt synchrone gerichtete Verbindungen in Echtzeit (SCO-Link) und nicht-echtzeitige asynchrone ungerichtete Verbindungen (ACL-Verbindung). Ersteres überträgt hauptsächlich Echtzeitinformationen wie Letzteres basiert hauptsächlich auf Datenpaketen. Sprache und Daten können getrennt oder gleichzeitig übertragen werden. Bluetooth unterstützt einen asynchronen Datenkanal oder drei gleichzeitige synchrone Sprachkanäle oder Kanäle, die asynchrone Daten und synchrone Sprache gleichzeitig übertragen. Jeder Sprachkanal unterstützt synchrone Sprache mit 64 Kbit/s; der asynchrone Kanal unterstützt asymmetrische Duplexkommunikation mit 723,2/57,6 Kbit/s oder symmetrische Vollduplexkommunikation mit 433,9 Kbit/s.
(7) Unterstützt Punkt-zu-Punkt- und Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation: Bluetooth-Geräte können auf bestimmte Weise zwei Arten von Netzwerken bilden: Piconet und verteiltes Netzwerk (Scatternet), wobei das Piconetz durch die Verbindung zweier Geräte aufgebaut wird Es kann zunächst aus bis zu acht Geräten bestehen. In einem Pikonetz gibt es nur ein Master-Gerät (Master), und die anderen sind Slave-Geräte (Slave). Verschiedene Master-Slave-Gerätepaare können unterschiedliche Verbindungsmethoden verwenden. In einer Kommunikation kann die Verbindungsmethode auch beliebig geändert werden. Mehrere unabhängige Pikonetze werden auf bestimmte Weise zu einem verteilten Netzwerk miteinander verbunden. Alle Bluetooth-Geräte sind Peer-to-Peer-Geräte, daher gibt es bei Bluetooth kein Konzept einer Basisstation.
(8) Arbeitsabstand: Bluetooth-Geräte sind in drei Leistungsstufen unterteilt, nämlich: 100 mW (20 dBm), 2,5 mW (4 dBm) und 1 mW (0 dBm). Die entsprechenden effektiven Arbeitsbereiche sind: 100 Meter, 10 Meter und 1 Meter .
Zusammensetzung des Bluetooth-Systems
1. Drahtlose Hochfrequenzeinheit (Radio): Verantwortlich für die Übertragung und den Empfang von Daten und Sprache, gekennzeichnet durch kurze Distanz und geringen Stromverbrauch. Bluetooth-Antennen sind im Allgemeinen klein und leicht und sind Mikrostreifenantennen.
2. Basisband- oder Verbindungssteuereinheit (LinkController): Führt eine gegenseitige Konvertierung zwischen Hochfrequenzsignalen und digitalen oder Sprachsignalen durch und implementiert Basisbandprotokolle und andere zugrunde liegende Verbindungsverfahren.
3. Link-Management-Einheit (LinkManager): Verantwortlich für die Verwaltung der Kommunikation zwischen Bluetooth-Geräten und die Implementierung von Link-Einrichtung, Überprüfung, Link-Konfiguration und anderen Vorgängen.
4. Implementierung des Bluetooth-Softwareprotokolls: Wie im violetten Teil im Bild oben gezeigt, werden wir dies später im Detail erklären.
Bluetooth-Protokollspezifikation
Übertragungsprotokoll, Zwischenprotokoll, Anwendungsprotokoll;
1. Das Übertragungsprotokoll
ist für die gegenseitige Bestätigung des Standorts von Bluetooth-Geräten sowie für die Einrichtung und Verwaltung von Bluetooth verantwortlich Geräte Die physische Verbindung zwischen:
Zugrunde liegendes Übertragungsprotokoll:
Bluetooth-Funkfrequenzteil (Radio), Basisband-Link-Management-Controller (Baseband&Link-Controller), Link-Management-Protokoll (Link ManagerProtocol LMP). Verantwortlich für die physische Umsetzung der drahtlosen Sprach- und Datenübertragung sowie die Vernetzung zwischen Bluetooth-Geräten.
Übertragungsprotokoll auf hoher Ebene:
Logical Link Control and Adaptation Protocol (LogicalLink Control and Adaptation Protocol) L2CAP, Host Control Interface (HCI). Es schirmt Low-Level-Übertragungsvorgänge wie die Frequenzsprungsequenzauswahl für High-Level-Anwendungen ab und stellt effektive und förderliche Datenpaketformate für High-Level-Programme bereit.
2. Zwischenprotokoll
Bietet die notwendige Unterstützung für Anwendungsprotokolle oder Programme auf hoher Ebene, um auf logischen Bluetooth-Verbindungen zu arbeiten, und stellt verschiedene Standardschnittstellen für Anwendungen bereit.
Simulationsprotokoll der seriellen Schnittstelle: RFCOMM, Diensterkennungsprotokoll: SDP, Interoperabilitätsprotokoll IrDA, Netzwerkzugriffsprotokoll: PPP, IP, TCP, UDP, Telefonsteuerungsprotokoll: TCS, AT-Befehlssatz.
3. Anwendungsprotokoll
Anwendungssoftware auf dem Bluetooth-Protokollstapel und die beteiligten Protokolle, wie z. B. DFÜ-Internetzugang und Sprachfunktionsanwendungen.
Das Anwendungs-Framework von Bluetooth ist wie folgt:
(1), allgemeines Anwendungs-Framework: Abfrage, Aufbau von Verbindungsdiensten usw.;
(2), Bluetooth-Telefon-Anwendungs-Framework: Telefonsteuerung, Sprache
(3) , Bluetooth-Netzwerkanwendungs-Framework: im Zusammenhang mit Netzwerkanwendungen;
(4), Objektinteraktions-Service-Framework: IrDA, OBEX
(5), Bluetooth-Audio- und Video-Steuerungs-Framework.
Hardware-Schnittstelle
Allgemeine Bluetooth-Chips kommunizieren mit dem Hauptsteuerchip über UART, USB, SDIO, I2S, PCCard. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, kommuniziert es über UART mit dem Hauptsteuerchip.
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