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低功耗蓝牙开发技能概述——基本概念和体系结构

低功耗蓝牙开发技术概述——基本概念和体系结构-在低功耗蓝牙方面工作的人们都使用他们自己的术语来描述一些技术特征和规范,下面介绍几个相关术语:自适应跳频(Adaptive Frequency Hoppi

  

  1、术语

  在低功耗蓝牙方面作业的人们都运用他们自己的术语来描绘一些技能特征和标准,下面介绍几个相关术语:

  自适应跳频(Adaptive Frequency Hopping, AFH):一种运用某个频率子集的技能,使设备可以防止其他非自适应技能运用该频率(比方Wi-Fi接入点)。

  系统结构(architecture):低功耗蓝牙的规划方案。

  频段(band):参看无线频段(radio band)。

  跳频(frequency hopping):两个设备之间运用多个频率通讯。某一时间只用一个频率,各频率依照确认的次序顺次运用。

  层(layer):系统中完结一个详细功用的部分,例如物理层担任无线电操作。系统中每一层是依据上层或基层笼统而来的。链路层并不需要知道有关无线电功用的一切细节;逻辑链路操控层和适配层(L2CAP)不需要知道关于链路层怎么作业的一切细节。这一笼统概念关于办理杂乱系统而言至关重要。

  主设备(master):轻轻网中和谐与其他设备的操作的一台杂乱设备。

  轻轻网(piconet):单词pico和network两个单词的缩写,表明十分细小的网络,一个轻轻网包含仅有的一个主设备以及一个或多个从设备,之设备担任和谐与本轻轻网中的一切其他从设备的操作。

  无线频段(radio band):无线电波经过频率或波长进行区分。不同的无线电波具有不同的规矩和运用办法。

  从设备(slave):与主设备一同作业的简略设备。

  Wi-Fi:一种为高传输率而规划的弥补无线技能,用于计算机等杂乱设备的互联网接入。

  2、非对称性规划

  一切的低功耗蓝牙系统结构的规划都是非对称的,意图是为了让动力更少的设备担负更少的作业。

  对《低功耗蓝牙开发威望攻略》的个人了解,画了如下的低功耗蓝牙系统层析结构图

  

  3、客户端——服务器架构

  选用纯客户端——服务器架构,服务器只是作为数据存储,并不关怀客户端是谁。客户端可以直接链接到服务器,或许可以从地球的另一侧经过互联网网关链接。客户端——服务器网关形式也可以用于支撑从客户端到网关的互联网安全,网关可履行拜访操控、防火墙和客户端授权等操作,之后再向客户端颁发网关外部的拜访权限。

  客户端——服务器架构的首要长处是将客户端和服务器二者区分隔,当系统的不同部分坐落不同的设备上时,这种区分必不可少,就爱那个其间一部分作为服务器,另一部分作为客户端,系统中二者之间的联系随之确认下来。

  4、面向服务的架构

  客户端——服务器架构之上进一步笼统是面向服务器的范式。这是一种将服务器中的信息安排成服务的模型。该服务ikeyi被发现、进行交互或用做已知语义,这意味着该服务具有确认的行为,在给定形同的条件时,总会产生相同的成果。

  这种范式最成功的互联网系统的根底,如SOAP、REST、COBRA、RPC、Web服务等。

  (1)、正式合约

  一个服务之所以被视为服务。是因为其在揭露的功用以及怎么作业两个方画供给了正规的描绘。正式合约的一个优点在于, 一个服务的实例很简略被另一个服务的实例所替代。只需两个服务的实例具有相同的功用和行为,这种状况就有或许产生。在低功耗蓝牙中。这些正式合釣位手服务規范之中。并为蓝牙SIG所来用。这些标准也有相应的测验标准。以保证施行行为的有用性。

  (2)、松耦合

  在面向方针的软件中,独自的系统组件是指被规划成鸿沟效应的独立方针。那些产生在组件之间的互相作用可以被明地界说和测验。将依靠联系削减最低极限,使修正服务的完结时不会带来意想不到的鸿沟效应。然后下降危险。

  (3)、笼统化

  服务笼统是十分重要的规划准则,假定违反该原理或许形成严峻的结果。假定不运用笼统化,而让客户端把握服务的一切完结细节。那么客户端运用该服务的办法将会严峻限制服务的演化。

  (4)、可重用性

  可重用性的概念多年来一直是面向方针办法所希望的规划方针。可是,真实意义上的可重用性是令服务适用于多种不同运用的一种才能。假定未经认真思考, 规划的服务往往仅能完结某一种作业。而在杰出的规划方案中,服务可以与详细的完结进程互相独立。这意味着该服务可以在其他运用程序中快速、轻松地取得重用。蓝牙技能联盟为应对这一姚战设立了一个作业组,该作业组的仅有作业便是找寻通用的功用,对其需求进行笼统以完结有用的重用。

  (5)、无状况

  为了让很多客户端支撑服务扩展。服务器不能保存任何客户端的状况数据。服务器或许可以界说一个服务用来记住客户端现已告知它们的一切信息。使客户端在后续恳求时不必重复这些信息。但该办法的同題在于,这些信息占用了很多的内存。且依靠于客户端和服务器二者之间同步的同享状况信息。这将导致服务器彻底依靠客户端的正确操作,而这样的假定无疑站不住脚。

  因此,状况信息存储在服务器上。可是它们均为服务器状况,而非客户端状况。这意味着,不管任无状况的规划方针是删去客户端和服务器之间一切交互状况。

  (6)、可组合性

  这一没计方针鼓舞服务器之间互相组合。

  (7)、自治

  自治的状况可以独自履行任务,而不必去管周边产生的作业。

  (8)、可发现性

  想要运用服务就必须可以发现服务,可发现性通常是经过一个独自的、与服务交互的协议来完结的。低功耗蓝牙选用不同的办法:运用同一协议完结发现以及服务交互,该协议称为”特点协议“。

  5、低功耗蓝牙的系统结构

  它分红三个根本部分:操控器、主机和运用程序。

  操控器:通常是一个物理设备,可以发送和承受无线电信号,病懂得怎么就这些信号翻译成带着信息的数据包。

  主机:通常是一个软件栈,办理两台或多台设备之间怎么通讯及怎么运用无线电一起供给几种不同的服务。

  运用程序:则运用软件仓库,进而是操控器来完结用户实例。

  低功耗蓝牙系统机构图如下所示:

  

  在操控器内既有物理层和链路层,又有直接测验形式和主机操控器接口(HCI)层的下半部。在主机内包含了三个协议:逻辑链路操控和适配协议(L2CAP)特点协议(Attribute Protocol)和安全办理器协议(Security Manager Protocol),此处还包含通用特点标准(GATT)、通用拜访标准(GAP)和形式(MODE)。

  (1)、操控器:

  操控器与外界经过天线相连,与主机经过主机操控接口(HCI)相连。

  操控器中的物理层:选用2.4G无线电,输出0和1的信号。

  操控器中的直接测验形式:直接测验形式答应测验者让操控器的物理层发送一系列的数据包和接纳一系列的数据包,直接测验形式不经能量化测验,还能用于履行线性测验和校准无线电。

  操控器中的链路层:它是的低功耗蓝牙系统中最杂乱的一部分,担任播送、扫描、树立和保护链接,以及保证数据包依照正确的办法安排。链路层的信道分为两种,播送信道和数据信道。

  主机操控接口下半部:供给了一个与操控器通讯的标准接口,由60%以上的蓝牙操控器能运用HCI接口它答应主机将指令和数据包发送给操控器。现已界说的物理接口有USB、SDIO、两个UART的变种

  (2)主机:

  主机做的作业比较多,主机构建了主机操控器接口的上层部分。

  主机中的逻辑链路层和适配协议:L2CAP是低功耗蓝牙的复用层。界说了两个根本的概念,L2CAP信道和L2CAP信令。信道是一个双向数据通道,没哟个信道都是独立的。在低功耗蓝牙中只运用固定信道,一个用于信令信道,一个用于安全办理器,还有一个用于特点协议。

  主机中的安全办理协议:界说了一个简略的配对和密匙分发协议,配对是一个取得对方信赖的进程选用认证的办法完结,当两台设备在未来的某一时间重连时,他们可以享受从前分发的密匙进行加密,然后敏捷认证互相的身份。

  主机中的特点协议:界说了拜访对端设备上的数据的一组规矩。

  主机中的通用特点标准:界说了特点的类型及其运用办法。

  主机中的通用拜访标准:界说了设备怎么发现、链接,以及为用户供给有用信息,它还界说了设备之间怎么树立持久的联系——绑定。

  (3、运用层:

  界说了上种类型:特性(characterustic)、服务(service)和标准(profile)。

  运用层中的特性:选用已知格局、以通用仅有识别码(UUID)作为表明的一个小块数据,因为特征要求可以重复运用,因此规划时没有触及行为,特性被界说为计算机的可读格局。

  运用层中的服务:服务是人类可读的一组特征及其相关的行为标准,只界说了坐落服务器上的相关特性和行为,而不界说客户端的行为。服务有两种类型,首要服务和非必须服务,一个服务是首要服务仍是非必须服务取决于服务的界说,首要服务表征一个给定的设备首要做些什么。正是经过这些服务,用户才了解到该设备是做什么的。非必须服务是那些帮忙首要事务或其他非必须服务的服务。

  运用层中的标准:是用例或运用懂得终究表现。标准是轻视一个或多个设备的阐明,每一个设备供给一个或多个服务,标准描绘了怎么发现和链接设备,然后轻轻每个设备确认了拓宽结构,标准还描绘的客户端的行为,用于发现服务和服务特性,标准和服务之间是一种多对多的映射联系。

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