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低功耗蓝牙开发权威指南,开发蓝牙技术必备文档,ble协议文档
图书在版编目(CIP)数据 低功耗蓝牙开发权威指南/(英)海登( Heydon,R);陈灿峰,刘禀译,一北京:机械 工业出版社,201 (电子与嵌入式系统设计译丛) 书名原文: Bluetooth LSBN978-7-111-46921-6 .低…1.①海…②陈…③刘…Ⅲ知距离-无线电通信-移动通信一通信技术 指南ⅳV.TN929.5-62 中国版本图书馆CIP数据楼字(2014)第116091号 本书版权登记号:国字;01-2013-8305 dttiGo, entitled Bluetooth Low Enargy: The Copyright d 2013 Chinese simplified Language edition published by Pearson Education Aaia Ltd. and China Machine Press Copyright o 2014. 本节中文简体字板由 Pearson education(增生出版集团}镘权机橄工业出版社在中华人民共和回瞬内(不 包括中国台湾姬区和中国香港、测门别行政区)独寰出版发行。来经出版者书面许可,不得以任鲜方式抄、氮创 域节录本书中的任何部分 本书封底陆 Pearson. Educaion(壇生教育出版团)激光前伪标签,无标签者不拥销售。 本书滩过与经典蓝牙作对比,详尽介绍了将深人响下一次无技术革命的低功耗篮牙术的严生,设计、作 原理及其良好的节能、抗干捷特性和灵活、简单的开发特点本书分为四个部分,分出述了低功耗蓝呀按术及其控 器、主机的工作原理,以况应用序的设计开,通合从事低功耗蓝牙产品开发工作的工程师、应用程序开发人员、 段计师成市场销入员等名类被当绸读。 低功耗蓝牙开发权威指南 [英] Robin Heydon著 出版发行:机械工业出版社北市西城区百万庄大衡22邮R:10037 贸任校对;殷虹 印刷:三河市宏图印务有限公司 版次:2014年6月第1版第1次印剧 印张:155 (00)683262948837964968995259读密估:hz8 book com 问:北哀大成师事务所韩光/勻聪灰 译者序 为了解除日益增多的连接线缆的烦恼,爱立信的一位工程师在1994年发明了一种名为蓝牙的短 距高无线通信技术,时至今日,蓝牙已成为业界公认的连接智能移动设备与周边其他人机交互设备 如键鼠、耳机等)的最主要无线通信手段之一。自蓝牙技术联盟于2001年发布蓝牙1版本技木规范 起,一群诺基亚的工科师就开始畅想,在若干年后,如何能够让智能移动设备与周边的嵌人式设备的 连按时间更长,特别是各种传感器与执行器设备,从而使得智能移动设备成为与周边10m范围内各种 电子产品通信的中枢。经过10年的努力,蓝牙技术联盟终于在2011年发布了里程碎版本的蓝牙40 技术规范,其中具吸引力的就是低功耗蓝牙技术规范 与经典蓝牙枇比,低功耗蓝牙不仅极大地降低了芯片的功耗,还以其连接的灵活性、良好的抗干 扰性、简单的应用开发等特性,很快得到了智能手机与个人电脑厂商的认可,以及众多外设厂商和应 用开发者的青睐。特别是自2012年以来,绕智能手机打造的各种应用外设( appcessoty)呈现出燥 发式增长的本势,例如智能家居和车载电子设备,它们还可借助智能手机将数据发送至互联网,在云 端得到进一步的分析处理,从而为消费者带来更加个性化约服务。许多互联网企业电加人可穿就设备 这样一轮新的移动互联网创斯溴潮之中,为消费者带来各种集成了多种传盛器的智能手环、手表等面 本书的作者 Robin Heydon是CR公司负责蓝牙技术标准化的标准架构师,蓝牙枝术规范的每一 个版本都有他的贡献,同时他也是制定低功耗蓝牙技术标准的超低功耗(UP工作組的联合主席, 官2007年开始推动低功耗蓝牙技术标准的制定工作,并因其出色的工作于2010年入选蓝牙技木联盟 名人堂 译者所在的研发团队自2009年开始换触最早一批的低功耗蓝牙的工程样片,并陆续开发了基子 低功耗蓝牙的端到端Iv6通信演示系统,以及基于低功耗蓝牙的高精度室内定位系绕,并参与了其技 术标准化工作。译者音接触低功耗蓝牙技术以来,就直很希望能有机会与更多的同行分亨这一设计 出色的面向移动物联网的无线技术,就在译者翻译此书的过程中,蓝牙技术联盟又在2013年底发布 了蓝牙4版,其中主要包含了面向物联网(IoT的一些新技术特性,如允许建立面向连接的信道以 及未来可以承或Pv6报文的传。另外,蓝牙41也进步优化了连接的建立与保持过程,如允许两 部已经配对的没备基于定向广播延长广播的周期,从而实现设备更长的待机时间 低功耗蓝牙技术及其宋来的演送版本将继续拓展蓝牙现有的生态系统,为移动互联网的应用及没 的创新创造出更多的机会,满足消费者从家里到手提包里.从汽车上到高尔夫球场上无处不在的无 连接需求 陈灿峰刘嘉 1母日 前言 有时侯,一项难能可贵的新技术的岀现能够改变世界,AM广播、电视和无线互联网便是这样的 例于,作为一项可广泛植入各类产品、团绕型电池设计、可持续工作数年的技术,低功耗蓝牙已然 在了下一次无线技术革命的最前沿 本书详尽地解释了这项技术是如何产生、刘何设计以及如何工作的。作者 Robin Heydon是低功 軛蓝牙领域约顶尖专家,曾参与低功耗蓝牙的标准规范制定、互操作性测试以及培训工作。 本书适合从事低功耗蓝牙产品开发工作的各类读者,例如工程师、应用程序开发人员、设计师成 者市场营人员 对工程师来说,这本书涵盖了系统工作的完整细节,从物理无线电到设备的发现、连接和提供 对应用程序开发人员来说,这本书有助于其理解低功耗蓝牙对应用程序所施加的限制 还提供了关于设计目标和实现具体牿求的详细介绍 对设计师来说,本书包含献信息将让你了解关于设计低功耗蓝牙无线产品的特殊问题,比如产品 需要如何工作,选择多大的电池才能实现你的想祛等 对其他想了解该技术的人夹说,这本书提供了低功耗蓝牙的许多背景材料,包括为什么要设计该 技术,试图实现的设计目标是什么,以及一些将会颠你对无线技术及其实现方式为看法的相关 全书共分为四个部分 部分为技术概述,包括用于指导低功耗蓝牙开发的基本概念,系统的体系结构线电、各 种协议层、应用层,以及新技木带来的新使用模式 第二部分详细介绍了控制器(无线电芯片)的工作原理产品设计人员需妥将该硅芯片植人自己 的终端产品中。该部分涵盏了无线电、直按测试樓式和链路层,此外还介绍了如何使用上层协议栈 或称主机)与控制器进行交互 第三部分深人阐述了主机(软件栈)的工作原理,涉及各主要协议货后的概念和细节,这些协放 主要用于公开设各的属性。该部分还介绍了安金模型,以及两台设备之间如何进行连接、绑定成柜互 第四部分讨论了产品或应用程序开发人员需罢考虑的所有设计因素。首先着眼于与中央设备有 的问题,按砦是外围设备的问题,最后讨论了任何蓝牙产品上市前的最后一步,即测试和认证 如果阅读本书后,读者还想了解更多关于低功耗蓝牙的相关知识,以下列出一些可供参考的资 料,标准规范可以在蓝牙技术联盟网站www.bluetooth.org中找到、如果想查找有关低能耗蓝牙的开发 信息,可以访间开发者网站 per, bluetooth. org,上面有关于特性( characteristic)的详细信息本 书作者也有一个网站www37 handels con,在那里可以看到针对本书或者低功耗蓝牙的一些常见 致谢 文,井就内容提出了建设性的批评意见, Jennifer Bray第一个鼓励我戳写本书,并给予了我时间和空 House-y和 Gary Adair,感谢文字编辑 Bob Russel以及其他所有促成本书的基后人员 感谢 Nick dunn多次与我讨论如何才能更好地交流低功耗术的想法。 Zoe Hunn为本书设计了梦幻般 的封面。AnG不断询问本书的完成对间,并提供了很好的声查意见。 Steve Wenham长期忍受我 各种天马行空般的低功耗蓝牙的改进想法。英国空公司几乎总是给我一个前排带有隔板的座位,让 我得以在许多的长途航班中使用我的蓝牙键盘和鼠标,这本书可能是在30000英尺的平勾高度搬写完 成的,惑谢蓝牙技术联盟社区,他们在全员会议、蓝牙测试活动( UnPlugFest和各种工作组会议中 提出了许多问题,正是这些问燃让我明确了哪些概念是最难解释的,本书的基本框架和内容也由此 目录 译者序 前言 第一部分综述 2.1.1客户谱一服务器架构……14 2.11,2面向服务的架构… 第1章什么是低功耗蓝牙技术……2 11设备类型……………… 第3章低功耗蓝牙的体系结构 9 12设计目标………………………53.1控制器 1.3术语… 3.1,1物理晨 312直接测试模式 第2章基本概念 313链路层……… 2.1纽扣电池……………………8 314主机/控制器接口…………22 2.2时间即能量… 93.2主机… 23昂贵的内存 321逻辑链路控制和适配协议…22 24非对称设计…………………10 322安全管理器协议……23 25为成功而设计…………………11 323属性协议………………………23 26凡事皆有状态…… 123.24通用属性规范……………24 27客户端一服务器架构 325通用访问规范 28模块化架构… ……133.3应用层………………………………25 29十亿只是个小数目……………14 3.31特性…… 2.10无连接模型 332服务… 2.1I范式…………………14 3.3.3规范…………………………26 34协议栈划分 632命令与事件……………48 341单芯片解决方案 64使用HCI的直接测试模式 4.2双芯片解决方案…………28 34.3三芯片解决方案…………28第7章链路层………51 第4章新的使用模型 7.1链路层状态机 71.1就绪态……… 52 4.1存在检测 7.1.2广播态… ……53 4.2广播数据 …31 71.3扫描态………………53 4.3无连接模式 71.4发起态… 44网关 71.5连接态 第三部分控制器2父。 …57 第5章物理层……………36 7.21广播与数据报文 51背景 722白化 5.2模拟调制…… …3673报文结构… 53数字调制 731比特序与字节……… 54频段…………………39 73.2前导 779000 7.33接入地址 5.6射频信道 734报头… 57发射功率 735长度 5.8容限 736净荷 5.9接收机灵敏度……………………42 7.3.7循环冗余校验 5.10通信距离…… 74信道… 7.4.1跳频…………………66 第6章直接测试模式 742自适应跳频 66 61背景… 7.5设备发现 68 6.2收发机测试 751通用广播 …69 62.1测试报文格式…………46 752定向广播 622发射机测试 753不可连接广播 623接收机测试… 47 754可发现广播………………70 63硬件接口…………… 7.6广播……… 631串口……4877建立连接… …71 入地址 7123低开销 772cRc初始化 7124确认机制 773发迭寶口…………………7 712.5单信道连接事件 774连接事件 7126亚速率连接事件 775道图 7127离线加密…… 77.6睡眠时钟精度…………………74 7.8发送数据 第8章主机/控制器接口 7.8.1数据报头 81介绍 732逻辑链路标识符………75 82物理接口 783序列号 785更多数据 8.2.3 USB 78.6使用序列号和更多数据的 824S 79加密 7.9.1 AES 79832命令数据包……… 792加密净荷数据 833事件敛据包 793消息完整性校骏 834数据包…… 710管理连接 835命令流控……… 连接参数更新 8.36数据流控 7102自适应號频 84控制器的配置 841重置控制器为已知状态…106 7104重启加密 842读取设备地址… 7.105版本交换……… 843设置事件掩码……… 710.6功能交换… 844读取缓冲区大小 710.7终止连接 845读取控側器支持的功能 7.11鲁摔性 846读取控制器支持的状态…109 7.111自适应跳频…… 029 847随机数 848加密数据 712为低功耗优化… 849设置随机地址……………111 7121短报文 8410白名单 7122高比特率……9485广播和观赛

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