第一部分 综述 2
第1章 什么是低功耗蓝牙技术 2
1.1 设备类型 4
1.2 设计目标 5
1.3 术语 6
第2章 基本概念 8
2.1 纽扣电池 8
2.2 时间即能量 9
2.3 昂贵的内存 10
2.4 非对称设计 10
2.5 为成功而设计 11
2.6 凡事皆有状态 12
2.7 客户端-服务器架构 12
2.8 模块化架构 13
2.9 十亿只是个小数目 14
2.10 无连接模型 14
2.11 范式 14
2.11.1 客户端-服务器架构 14
2.11.2 面向服务的架构 15
第3章 低功耗蓝牙的体系结构 19
3.1 控制器 20
3.1.1 物理层 20
3.1.2 直接测试模式 20
3.1.3 链路层 21
3.1.4 主机／控制器接口 22
3.2 主机 22
3.2.1 逻辑链路控制和适配协议 22
3.2.2 安全管理器协议 23
3.2.3 属性协议 23
3.2.4 通用属性规范 24
3.2.5 通用访问规范 25
3.3 应用层 25
3.3.1 特性 26
3.3.2 服务 26
3.3.3 规范 26
3.4 协议栈划分 27
3.4.1 单芯片解决方案 27
3.4.2 双芯片解决方案 28
3.4.3 三芯片解决方案 28
第4章 新的使用模型 30
4.1 存在检测 30
4.2 广播数据 31
4.3 无连接模式 31
4.4 网关 32
第二部分 控制器 36
第5章 物理层 36
5.1 背景 36
5.2 模拟调制 36
5.3 数字调制 38
5.4 频段 39
5.5 调制 40
5.6 射频信道 41
5.7 发射功率 41
5.8 容限 42
5.9 接收机灵敏度 42
5.10 通信距离 42
第6章 直接测试模式 45
6.1 背景 45
6.2 收发机测试 46
6.2.1 测试报文格式 46
6.2.2 发射机测试 47
6.2.3 接收机测试 47
6.3 硬件接口 48
6.3.1 串口 48
6.3.2 命令与事件 48
6.4 使用HCI的直接测试模式 50
第7章 链路层 51
7.1 链路层状态机 51
7.1.1 就绪态 52
7.1.2 广播态 53
7.1.3 扫描态 53
7.1.4 发起态 54
7.1.5 连接态 55
7.1.6 多状态机 55
7.2 报文 57
7.2.1 广播与数据报文 57
7.2.2 白化 57
7.3 报文结构 59
7.3.1 比特序与字节 60
7.3.2 前导 60
7.3.3 接入地址 60
7.3.4 报头 61
7.3.5 长度 61
7.3.6 争荷 63
7.3.7 循环冗余校验 63
7.4 信道 63
7.4.1 跳频 66
7.4.2 自适应跳频 66
7.5 设备发现 68
7.5.1 通用广播 69
7.5.2 定向广播 69
7.5.3 不可连接广播 70
7.5.4 可发现广播 70
7.6 广播 70
7.7 建立连接 71
7.7.1 接入地址 72
7.7.2 CRC初始化 72
7.7.3 发送窗口 72
7.7.4 连接事件 73
7.7.5 信道图 74
7.7.6 睡眠时钟精度 74
7.8 发送数据 74
7.8.1 数据报头 75
7.8.2 逻辑链路标识符 75
7.8.3 序列号 76
7.8.4 确认 76
7.8.5 更多数据 77
7.8.6 使用序列号和更多数据的例子 77
7.9 加密 79
7.9.1 AES 79
7.9.2 加密净荷数据 80
7.9.3 消息完整性校验 81
7.10 管理连接 82
7.10.1 连接参数更新 83
7.10.2 自适应跳频 84
7.10.3 启动加密 85
7.10.4 重启加密 87
7.10.5 版本交换 87
7.10.6 功能交换 89
7.10.7 终止连接 90
7.11 鲁棒性 90
7.11.1 自适应跳频 90
7.11.2 强CRC 92
7.12 为低功耗优化 93
7.12.1 短报文 93
7.12.2 高比特率 94
7.12.3 低开销 95
7.12.4 确认机制 96
7.12.5 单信道连接事件 96
7.12.6 亚速率连接事件 97
7.12.7 离线加密 98
第8章 主机／控制器接口 99
8.1 介绍 99
8.2 物理接口 99
8.2.1 UART 99
8.2.2 3线UART 100
8.2.3 USB 101
8.2.4 SDIO 102
8.3 逻辑接口 102
8.3.1 HCI信道 102
8.3.2 命令数据包 102
8.3.3 事件数据包 103
8.3.4 数据包 104
8.3.5 命令流控 105
8.3.6 数据流控 106
8.4 控制器的配置 106
8.4.1 重置控制器为已知状态 106
8.4.2 读取设备地址 107
8.4.3 设置事件掩码 107
8.4.4 读取缓冲区大小 108
8.4.5 读取控制器支持的功能 109
8.4.6 读取控制器支持的状态 109
8.4.7 随机数 110
8.4.8 加密数据 110
8.4.9 设置随机地址 111
8.4.10 白名单 112
8.5 广播和观察 112
8.5.1 广播 112
8.5.2 被动扫描 114
8.5.3 主动扫描 115
8.6 发起连接 116
8.6.1 与白名单设备发起连接 116
8.6.2 与单一设备发起连接 118
8.6.3 取消连接请求 118
8.7 连接管理 119
8.7.1 更新连接 119
8.7.2 更新信道映射图 120
8.7.3 交换功能列表 121
8.7.4 交换版本信息 121
8.7.5 加密连接 122
8.7.6 重启加密 123
8.7.7 终止连接 125
第三部分 主机 128
第9章 逻辑链路控制和适配协议 128
9.1 背景 128
9.2 L2CAP信道 130
9.3 L2CAP数据包结构 130
9.4 低功耗信令信道 131
9.4.1 命令拒绝 132
9.4.2 连接参数更新请求和响应 132
第10章 属性 135
10.1 背景 135
10.1.1 精简协议 136
10.1.2 无所不在的数据 136
10.1.3 数据与状态 137
10.1.4 几种常见的状态 137
10.1.5 状态机 138
10.1.6 服务和规范 139
10.2 属性 142
10.2.1 属性概述 143
10.2.2 属性句柄 143
10.2.3 属性类型 143
10.2.4 属性值 144
10.2.5 数据库、服务器和客户端 145
10.2.6 属性许可 145
10.2.7 接入属性 147
10.2.8 原子操作和事务 148
10.3 分组 149
10.4 服务 150
10.4.1 扩展服务 151
10.4.2 其他服务的重用 153
10.4.3 结合服务 153
10.4.4 首要还是次要 154
10.4.5 即插即用的客户端应用 156
10.4.6 服务声明 157
10.4.7 包含服务 158
10.5 特性 159
10.5.1 特性声明 159
10.5.2 特性数值 161
10.5.3 描述符 161
10.6 属性协议 164
10.6.1 协议消息 165
10.6.2 交换MTU请求 165
10.6.3 查找信息请求 166
10.6.4 按类型值查找请求 167
10.6.5 按类型读取请求 168
10.6.6 读取请求 168
10.6.7 大对象读取请求 168
10.6.8 多重读取请求 169
10.6.9 按组类型读取请求 169
10.6.10 写入请求 169
10.6.11 写入命令 169
10.6.12 签名写入命令 169
10.6.13 准备写入请求与执行写入请求 170
10.6.14 句柄值通知 171
10.6.15 句柄值指示 171
10.6.16 错误响应 171
10.7 通用属性规范 173
10.7.1 发现规程 174
10.7.2 发现服务 174
10.7.3 特性发现 175
10.7.4 客户端发起规程 176
10.7.5 服务器发起规程 178
10.7.6 属性协议数据单元（ATTPDU）到GATT规程的映射 178
第11章 安全 180
11.1 安全概念 180
11.1.1 认证 180
11.1.2 授权 181
11.1.3 完整性 181
11.1.4 机密性 182
11.1.5 隐私 182
11.1.6 加密引擎 182
11.1.7 共享机密 182
11.2 配对和绑定 185
11.2.1 配对 185
11.2.2 配对信息交换 185
11.2.3 认证 186
11.2.4 密钥分配 187
11.2.5 绑定 188
11.3 数据签名 188
第12章 通用访问规范 189
12.1 背景 189
12.1.1 初次发现 190
12.1.2 建立初始连接 191
12.1.3 服务特性 191
12.1.4 长期关系 192
12.1.5 重连 192
12.1.6 私有地址 193
12.2 GAP角色 193
12.3 模式和规程 194
12.3.1 广播模式和观察规程 195
12.3.2 可发现性 195
12.3.3 可连接性 197
12.3.4 绑定 199
12.4 安全模式 200
12.5 广播数据 201
12.5.1 标识 202
12.5.2 服务 202
12.5.3 本地名称 203
12.5.4 发射功率等级 203
12.5.5 从设备连接间隔范围 203
12.5.6 服务请求 203
12.5.7 服务数据 203
12.5.8 制造商指定数据 203
12.6 GAP服务 204
12.6.1 设备名特性 204
12.6.2 外观特性 204
12.6.3 外围设备隐私标识 204
12.6.4 重连地址 205
12.6.5 外围设备首选连接参数 205
第四部分 应用 208
第13章 中央设备 208
13.1 背景 208
13.2 发现设备 208
13.3 连接设备 209
13.4 这个设备能做什么 210
13.5 通用客户端 211
13.6 与服务交互 211
13.6.1 可读特性 212
13.6.2 控制点 212
13.6.3 状态机 213
13.6.4 通知和指示 214
13.7 绑定 214
13.8 变更服务 215
13.9 实现规范 216
13.9.1 定义规范 216
13.9.2 查找服务 217
13.9.3 查找特性 217
13.9.4 使用特性 217
13.9.5 规范安全 217
第14章 外围设备 219
14.1 背景 219
14.2 仅广播 219
14.3 可发现 220
14.4 可连接 220
14.5 公开服务 221
14.6 特性 221
14.7 安全事项 222
14.8 为低功耗优化 222
14.8.1 可发现广播 224
14.8.2 绑定 224
14.8.3 可连接广播 224
14.8.4 定向广播 225
14.8.5 已连接 225
14.8.6 保持连接还是断开 226
14.9 优化属性 227
第15章 测试和质量鉴定 229
15.1 启动项目 229
15.2 选择功能 231
15.3 一致性检查 232
15.4 生成测试计划 232
15.5 建立合规文件夹 232
15.6 鉴定测试 233
15.7 鉴定设计 234
15.8 合规声明 234
15.9 产品名录 234
15.10 结合组件 235