大佬帶你了解藍(lán)牙耳機(jī)，藍(lán)牙耳機(jī)原理介紹

藍(lán)牙在現(xiàn)代生活中具有諸多應(yīng)用，但究其根本，藍(lán)牙的作用在于傳輸信號(hào)。對(duì)于藍(lán)牙，我們?nèi)粘＝佑|較多的便是藍(lán)牙耳機(jī)。那么，藍(lán)牙耳機(jī)的原理是什么呢?本文中，小編將對(duì)藍(lán)牙耳機(jī)的原理予以探討。如果你對(duì)藍(lán)牙耳機(jī)及其原理具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

藍(lán)牙作為一種新的短距離無線通信技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的使用是越來越高了，其中最為常見的就是藍(lán)牙耳機(jī)。在藍(lán)牙Head Set 模型中首先需要明確兩個(gè)角色: 一個(gè)是A G(A udio Gateway) , 它充當(dāng)音頻網(wǎng)關(guān), 既可以作為音頻輸入也可以作為音頻輸出; 另一個(gè)是HS (Head Set) , 即藍(lán)牙耳機(jī), 它是一個(gè)作為藍(lán)牙遠(yuǎn)端音頻輸入與輸出的設(shè)備, 并且提供了一些遠(yuǎn)端控制方式。

一、藍(lán)牙系統(tǒng)的功能模塊

藍(lán)牙系統(tǒng)的基本功能模塊如下圖所示。它的功能模塊包括天線單元、鏈路控制器、鏈路管理、軟件功能。

1.無線技術(shù)規(guī)范

藍(lán)牙天線屬于微帶天線, 藍(lán)牙無線接口是基于常規(guī)無線發(fā)射功率0 dBm 設(shè)計(jì)的, 符合美國聯(lián)通訊委員會(huì)(FCC) 的ISM 頻段的規(guī)定。擴(kuò)展頻譜技術(shù)的應(yīng)用使得功率可增至100 dBm, 可滿足不同國家的需要。在日本、西班牙、法國, 由于當(dāng)?shù)匾?guī)定的頻段相對(duì)較窄, 可用內(nèi)部軟件轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。

2.基帶技術(shù)規(guī)范

基帶描述了設(shè)備的數(shù)字信號(hào)處理部分, 即藍(lán)牙鏈路控制器, 它完成基帶協(xié)議和其它底層的鏈路規(guī)程。主要包括以下幾個(gè)方面:

(1) 網(wǎng)絡(luò)連接的建立

(2) 鏈路類型和分組類型

鏈路類型決定了哪種分組模式能在特定的鏈路上使用, 藍(lán)牙基帶技術(shù)支持2 種鏈路類型: 即同步面向連接類型SCO (主要用于語音) 和異步非連接類型ACL (主要用于分組數(shù)據(jù))。

(3) 糾錯(cuò)

基帶控制器采用3 種糾錯(cuò)方式: 1?3 速率前向糾錯(cuò)編碼(FEC) , 2?3 速率前向糾錯(cuò)編碼(FEC) , 對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)請(qǐng)求重傳(ACL )。

(4) 鑒權(quán)和加密

藍(lán)牙基帶部分在物理層為用戶提供保護(hù)和信息保密機(jī)制。鑒權(quán)基于“請(qǐng)求響應(yīng)”運(yùn)算法則。鑒權(quán)是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分, 它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域, 比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動(dòng)電話通信。加密被用來保護(hù)連接的個(gè)人信息。密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制。

二、Head Set 應(yīng)用模型的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

藍(lán)牙的協(xié)議棧采用分層結(jié)構(gòu), 如下圖所示。

各層功能簡要介紹如下:

基帶(baseband) 是藍(lán)牙的物理層, 主要負(fù)責(zé)物理信道的編解碼, 底層的定時(shí)控制, 以及在單個(gè)數(shù)據(jù)包傳送期間的鏈路管理等業(yè)務(wù), 在原始的荷載數(shù)據(jù)上增加地址域和控制域, 并進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)或糾正。

LC (L ink Cont ro l) 層負(fù)責(zé)在一批數(shù)據(jù)包傳送期間, 響應(yīng)上層LM 命令(如執(zhí)行建立數(shù)據(jù)包的傳輸鏈路, 維持鏈路等功能的LM 命令)。

LM (L inkM anager) 層是藍(lán)牙協(xié)議棧的鏈路管理層協(xié)議, 它負(fù)責(zé)將上層HC I 命令翻譯成基帶能接受的操作, 建立ACL (數(shù)據(jù)) 和SCO (語音) 鏈接, 以及使藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)的工作模式等。

M E (M anagement Ent ity) 為管理實(shí)體, 它的功能是發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端設(shè)備并且與它們建立連接, 為需要管理藍(lán)牙微微網(wǎng)的應(yīng)用層和其它系統(tǒng)層提供接口A P I。

SE (SecurityM anager) 和M E 一起工作允許應(yīng)用程序?qū)﹁b權(quán)和加密進(jìn)行設(shè)置, 真正的鑒權(quán)和加密是由硬件來實(shí)現(xiàn)的。

邏輯鏈路控制協(xié)議(L 2CA P) 采用了信道的概念在藍(lán)牙設(shè)備不同應(yīng)用之間建立不同的路徑, 但它只支持ACL鏈路。主要功能是為高層應(yīng)用層提供協(xié)議復(fù)用, 允許它們共享低層數(shù)據(jù)鏈路。并對(duì)超過低層支持的大數(shù)據(jù)包進(jìn)行分組和重組操作, 同時(shí)提供了對(duì)上層服務(wù)的質(zhì)量管理。

業(yè)務(wù)搜尋協(xié)議(SDP) 是極其重要的部分, 它提供了一種SDP 客戶向SDP 服務(wù)器查詢關(guān)于服務(wù)信息的方式。服務(wù)器維護(hù)一個(gè)服務(wù)記錄列表, 服務(wù)記錄列表描述與該服務(wù)器有關(guān)的服務(wù)特征?？蛻舳丝梢酝ㄟ^發(fā)送一個(gè)SDP 請(qǐng)求從服務(wù)器記錄中索取服務(wù)信息, 業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)特征, 并在查詢之后建立兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間的連接。

RFCOMM 提供串口仿真, 藍(lán)牙的低層負(fù)責(zé)提供無線的連接方式, 但在此之前已經(jīng)存在很多傳統(tǒng)的應(yīng)用都是基于有線方式開發(fā)的, 藍(lán)牙如果不能解決對(duì)傳統(tǒng)協(xié)議的適配問題, 就很難成為一個(gè)廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。為此, 藍(lán)牙制定了像RFCOMM 的適配協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)用的支持。

Head Set 控制層: 主要是實(shí)現(xiàn)Head Set 的P rofile 定義的功能, 例如對(duì)音頻網(wǎng)關(guān)的M IC (麥克風(fēng)) 的音量控制,對(duì)SPK (揚(yáng)聲器) 的音量控制, SCO 鏈接的建立與釋放,以及音頻轉(zhuǎn)移等。

音頻端口應(yīng)用層: 是一些針對(duì)應(yīng)用的功能, 耳機(jī)應(yīng)用層必須實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用特征有:

(1) 接到A G 的呼叫時(shí)能建立音頻鏈接, 通話結(jié)束后能斷開音頻鏈接。

(2) 能發(fā)起對(duì)遠(yuǎn)方的呼叫, 通話結(jié)束后同樣能斷開音頻鏈接。

(3) 音頻鏈接轉(zhuǎn)移。

(4) 對(duì)遠(yuǎn)端A G 的音量控制。

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