无连线的Linux——蓝牙的基础

               

Linux Without Wires The Basics of Bluetooth

蓝牙技术用于短距离（1米至100米）的通信。 它是最广泛的无线技术，根据功率和通信范围分为多个类别
蓝牙是基于分组的协议，并具有主从结构。 它工作在2400MHz和2483.5MHz频率范围之间，并使用跳频扩频。 蓝牙将数据分成数据包并在79个指定的频道之一上发送。 每个通道具有1MHz的带宽。 蓝牙4.0版本有40个通道，每个通道使用2MHz带宽。

蓝牙堆栈
蓝牙堆栈是用于实现蓝牙主机协议栈的软件。 蓝牙堆栈实现可以有两种类型：
第一种是通常用于台式计算机的通用实现，并且灵活，因为可以通过驱动程序添加额外的蓝牙配置文件。
第二个是嵌入式系统的实现，它是针对资源有限的设备，如外围设备。
蓝牙，Bluedroid，Widcomm，Bluecode +，BlueLet，BlueMagic等市场上有各种类型的蓝牙协议栈（见图2）。

BlueZ
BlueZ是一个通用蓝牙堆栈，用于实现Linux的蓝牙主机协议栈。它是开源软件和官方的Linux蓝牙协议栈。您可以从开发部分的http://www.bluez.org/下载这个软件。
BlueZ将蓝牙协议层映射到内核模块，内核线程，用户空间守护进程，配置工具，实用程序和库（见图3）。 BlueZ的主要组件是：

bluetooth.ko，其中包含BlueZ的核心基础设施。它 传播蓝牙 sockets家族 AF_BLUETOOTH。所有BlueZ模块都利用其服务。
蓝牙HCI数据包通过UART或USB传输。相应的BlueZ HCI实现是hci_uart.ko和hci_usb.ko。
负责分割，重组和协议复用的蓝牙L2CAP层由l2cap.ko实现。
在bnep.ko的帮助下，TCP / IP应用程序可以通过蓝牙运行。这模拟L2CAP层上的以太网端口。名为kbnepd的内核线程负责BNEP连接。
rfcomm.ko负责运行终端等串口应用程序。这模拟了L2CAP层上的串行端口。名为krfcommd的内核线程负责RFCOMM连接。
hidp.ko实现HID（人机界面设备）层。用户模式守护进程隐藏允许BlueZ处理输入设备，如蓝牙鼠标。
sco.ko实现面向同步连接（SCO）层来处理音频。 SCO连接不指定连接到远程主机的通道;只有主机地址被指定。

蓝牙协议栈与OSI模型
将蓝牙协议栈与开放系统互连（OSI）模型进行比较的原因是为了更好地理解前者。假定了OSI模型的知识。
无线电，基带和链路管理器层是在蓝牙芯片组上实现的蓝牙架构的硬件部分。这些层大致映射到OSI模型中的物理层，数据链路层和网络层。主机控制接口（HCI）映射到传输层，并在L2CAP层和蓝牙芯片组之间传输数据。逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）映射到会话层。使用射频通信（RFCOMM）的串行端口仿真，使用蓝牙网络封装协议（BNEP）的以太网仿真和服务发现协议（SDP）是功能丰富的表示层的一部分。位于堆栈顶部的各种应用程序环境称为配置文件。由于无线电，基带和链路管理器通常是蓝牙硬件的一部分，操作系统支持从HCI层开始（见图4）。

仔细看看蓝牙协议栈
蓝牙协议栈分为两部分主机和控制器，并由主控制器接口（HCI）层接口（见图5）。

蓝牙主机
主机由堆栈的软件部分组成。因此，它在操作系统级别上实现。它包括核心蓝牙协议的实现：蓝牙堆栈（或主机协议堆栈）和蓝牙架构的高级层（如API和配置文件）。它具有各种层次和协议，如L2CAP，RFCOMM，SDP等，下面将进行解释。

L2CAP（逻辑链路控制和适配协议）L2CAP具有以下特征：
在不同的高层协议之间复用数据的能力;因此，诸如RFCOM，SDP等的各种协议可以对其进行操作
分割和重组
服务质量
它支持一个组抽象，实现将一个组映射到微微网上
RFCOMM（射频通信）：RFCOMM位于L2CAP层之上。这是一个串口仿真协议。它通过蓝牙基带仿真RS-232控制和数据信号。
它提供与TCP大致相同的服务和可靠性保证。从网络程序员的角度来看，端口号的选择是TCP和RFCOMM最大的区别。尽管TCP在一台机器上支持多达65,535个开放端口，但RFCOMM仅允许有30个。这对于如何选择服务器应用程序的端口号有重大影响。
SDP（服务发现协议）：该协议是所有蓝牙应用程序所必需的，并且是蓝牙协议栈的重要组成部分。借助该协议，设备可以发现附近其他设备支持的服务以及与之连接所需的参数。每个服务都由一个通用唯一标识符（UUID）来标识。

蓝牙配置文件
蓝牙配置文件是描述设备如何使用蓝牙协议来实现特定任务的规范，这是蓝牙体系结构的理论部分。蓝牙服务是蓝牙协议栈