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蓝牙设备发现与同步(page and page scan详解)

1. 蓝牙设备的发现和同步简介:

蓝牙设备在建立连接以前,通过在固定的一个频段内选择跳频频率或由被查询的设备地址决定,迅速交换握手信息时间和地址,快速取得设备的时间和频率同步。建立连接后,设备双方根据信道跳变序列改变频率,使跳频频率呈现随机特性。

蓝牙系统定义了种工作状态下的跳频序列寻呼、寻呼响应、查询、查询响应 和信道 跳变序列, 不同状态下的跳频序列产生策略不同。

蓝牙定义了32个频点为一个频段, 划分为79个子频段, 工作的频段及跳频顺序取决于所输入的蓝牙主控设备时钟CLK 和主控设备地址的最低28比特有效位, 即BD_ADDR[0…27]或者28比特通用查询接入码(General Inquiry Access Code,GIAC).

1)查询/查询扫描状态:

蓝牙设备通过查询来寻找在其周围邻近的设备,查询设备每隔312.5微秒选择一个新的频率来发送查询,被查询设备每隔1.28s选择一次新的监听频率。查询和被查询设备使用通用查询接入码(GIAC,General Inquiry Acess Code)LAP(Low Address Part),作为查询地址,GIAP LAP为0x9E8B33. 蓝牙标准规定不允许任何蓝牙设备使用和GIAP  LAP一样的地址。产生的32个查询跳变序列(Inquiring  hopping  sequence) 均匀分布在79个频率信道上。

2)寻呼/寻呼扫描状态:

蓝牙设备通过寻呼来呼叫其它的设备加入其所在的微微网,寻呼设备每隔312.5微秒选择一个新的频率来发送寻呼,在寻呼扫描时,被寻呼设备每隔1.28s选择一个新的监听频率。寻呼和被寻呼设备使用被寻呼设备地址(BT_ADDR)的低28个比特,产生的寻呼跳变序列(paging –hopping  sequence)是一个定义明确的周期序列,它的各个频点均匀分布在2.4G的79个频率信道上.

3)连接状态:

在当前状态下, 蓝牙通信设备双方每隔625微秒改变一个频率,使用主设备地址的最低28位有效位, 产生的信道跳变序列(Channel hopping sequence)周期非常长,而且79跳变序列在任何的一小段时间内都是接近均匀分布的。

2. 蓝牙状态转换图:




上图是蓝牙状态转换图,从图中可以看出STANDBY状体是蓝牙设备的默认状态。此模式下设备处于低功耗状态。

Page:这个子状态就是我们通常称为的连接(寻呼),进行连接/激活对应的slave的操作我们就称为page。它是指:发起连接的设备(主设备)知道要连接设备的地址。所以可以直接传呼。(想想传呼机,要知道号码才行)。

Page scan:这个子状态是和page对应的,它就是等待被page的slave所处的状态,换句话说,若想被page到,我们就要处于page scan的状态。

inquiry:这就是我们通常所说的扫描状态,这个状态的设备就是去扫描周围的设备。它是不知道周围有什么设备,要去查询(调查),类似于广播(吆喝)。处于Inquiry Scan的设备可以回应这个查询。再经过必要的协商之后,它们就可以进行连接了。

此处需要说明的是:Inquiry之后,不需要进入Page就可以连接上设备。

inquiry scan:这就是我们通常看到的可被发现的设备。体现在上层就是我们在android系统中点击设备可被周围什么发现,那设备就处于这样的状态。

slave response:这个就是在page的过程中,slave收到了master的page msg,它会回应对应的page response msg,同时自己就进入到了slave response的状态。

master response:master收到slave response的msg后,他就会进入到master response的状态,同时他会发送一个FHS的packet。

inquiry response:就是在inquiry scan的设备在收到inquiry的msg后,就会发送inquiry response的msg,在这之后它就会进入到了inquiry response的状态了。

以上的各种状态可以总结到下面的寻呼过程中:即寻呼过程按照如下步骤进行:

1) 一个设备(源)寻呼另外一个设备(目的),此时处于寻呼状态。(Page state)

2) 目的设备接收到该寻呼,此时处于寻呼扫描状态。(Page Scan state)

3) 目的设备发送对源设备的回复,此时处于子设备响应状态。(Slave Response state)

4) 源设备发送FHS包到目的设备,此时处于主设备响应状态。(Master Response state。)

5) 目的设备发送第二个回复给源设备,此时处于子设备响应状态(Slave Response state。)

6) 目的和源设备切换并采用源信道的参数,此时处于主设备响应状态和子设备响应状态。


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