說明：接觸藍芽已經一年了！如今藍芽5.0都出來了，而我現在才跑來學4.0！為自己的懶惰付出慘重的代價！！！現在立個flag，春節前把《藍芽4.0BLE開發完全手冊》學習完，並定時更新部落格。。。

一、藍芽4.0BLE簡介

1、無線網路資料傳輸標準分類：

        WIFI：主要用於大量資料傳輸

        Wireless USB：主要用於視訊資料的傳輸

        ZigBee：主要用於短距離無線網路控制系統，傳輸少量控制資訊等

        Bluetooth:可實現固定裝置、移動裝置和數字個人域網之間的短距離資料交換

2、無線網路資料傳輸協議對比:

       

         由上圖可以看到不同的無線資料傳輸協議在資料傳輸速率和傳輸距離有各自的使用範圍！

• 傳統藍芽:        2.4GHz頻段的無線通訊標準，資料傳輸速率小於3Mbps，資料傳輸距離為2-10m，典型的應用就是在兩臺藍芽裝置之間在進行小量資料的傳輸。
• IEEE 802. 11b:  2.4GHz頻段的無線通訊標準, 資料傳輸速率最高達11Mbps，資料傳輸距離為30-100m，IEEE 802.11b技術提供了一種Internet的無線接入技術，比如膝上型電腦的WIFI功能實現上網。
• ZigBee：         2.4GHz頻段的無線通訊標準，資料傳輸速率約為20-250kpbs，資料傳輸距離為10-100m，主要用於傳輸控制資訊，資料量相對來說比較小，適用於電池供電的系統，成本較低。
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  3、短距離無線網路的分類

       短距離無線網路主要分為兩類：無線區域網（WLANs）和無線個域網。

     無線區域網，是有線區域網（LANs）的擴充套件，一個無線區域網裝置很容易介入有線區域網。而無線區域網是為了在POS（peosonal operation space）範圍內提供一種高效、節能的無線通訊方法，其中POS是指以無線裝置為中心半徑10m內的球形區域。按照資料傳輸速率的不同，無線個域網又分為三種：

• HR-WPLANS——High-Rate WPLANS;   通訊協議為：802.15.3
• MR-WPLANS——Medium-Rate WPLANS； 通訊協議為：BlueTooth
• LR-WPLANS——Low-Rate WPLANS 通訊協議為：802.15.4

4、藍芽4.0簡介：       藍芽4.0涵蓋了三種藍芽技術，即傳統藍芽、高速藍芽和低功耗藍芽技術。即繼承了藍芽技術在無線上的固有優勢，同時增加了高速藍芽和低功耗藍芽的特點，這三種規格既可以組合或者單獨使用。而藍芽4.0的核心技術就是低功耗技術（low power），也就是藍芽4.0 BLE。BLE的最大特點是擁有超低的執行功耗和待機功耗。

• 藍芽4.0BLE的特點

             高可靠性：         為了應對資料在傳輸的過程中內在的不確定性，在射頻、基帶協議、鏈路管理協議中採用了可靠性措施，包括：差錯檢測和驗證、資料編解碼、差錯控制、資料加噪等。此外，還使用了自適應跳頻技術，最大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線電波的串擾。              低成本、低功耗：        低功耗藍芽支援兩種部署方式：雙模式和單模式。在雙模式中。低功耗藍芽功能是集中在現有的經典藍芽控制器中，或在現有的經典藍芽技術晶片上增加低功耗堆疊，但整體的構架基本不變，因此成本增加有限。而單模式，則是面向高度整合、緊湊的裝置，使用一個輕量級的鏈路層（Link Layer）提供超低功耗的待機模式操作。其中TI公司推出的CC2540就集成了藍芽4.0的協議棧，只需外接PCB天線和幾個阻容器件構成濾波電路即可實現藍芽網路節點的構建。        傳統藍芽裝置待機耗電量大是一個只要的缺陷，這與傳統藍芽技術採用16~32個頻道進行廣播有關，而低功耗藍芽僅使用3個廣播通道，且每次廣播時，射頻的開啟時間由傳統的22.5ms減少到0.6~1.2ms。這兩個協議規範的改變，大幅降低了廣播資料而導致的待機功耗。        此外，低功耗藍芽設計了一個深度隨眠的狀態來代替傳統藍芽的空閒狀態。在深度睡眠的狀態下，主機（Host）處於超低的負載迴圈（Duty Cycle）狀態。主機運作時就有控制器啟動即可，因為控制器的功耗要比主機少的多！                啟動速度快，瞬間連線：        藍芽2.1版本的啟動連線需要6s的時間，而4.0只需3ms即可，幾乎瞬間連結！                傳輸距離極大提高：        傳統的藍芽傳輸距離為2-10m，而藍芽4.0的有效傳輸距離可達60-100m。                安全性高:        藍芽4.0使用了AES-128 CCM加密演算法（也不是到是啥，到後面好好學習學習）進行資料包的加密和認證！ 5、藍芽4.0BLE協議簡介       在藍芽4.0規範中，定義了GAP（Generic Access Profile）和GATT（Generic Attribute）兩個基本配置檔案。       GAP：負責裝置訪問模式和程序，包括髮現裝置，建立連線，終止連線，初始化安全特性和裝置配置。       GATT：負責用於已連線的藍芽裝置之間的資料通訊。      （暫時先介紹這兩個比較重要的層，在後面會具體得學習！） 6、藍芽4.0BLE無線網路通訊通道分析       天線：天線用於無線電波的發射和接收，發射時，把高頻電流轉化為電磁波發射出去；接收時，將電磁波轉換為高平電流。       通道：無線通訊中，通道表示把資訊載入到一定範圍頻率的電磁波中，進行傳輸，那麼則一定的範圍的頻率就可以看成是通道。通道的劃分有嚴格的限制，大多要得到當地的無線電管理局的認可才能使用相關的頻段。但是也有一部分的頻段是開放的，包括ISM（Industrial，Scientific，Medical ）頻帶，但是對裝置的發射功率是有限制的，要注意！！！！                  在IEEE 802.15.4中總共規定了27個通道：                   【全球通用】：2.4GHz頻段，共有16個通道，通道通訊速率為250kbps                   【北美通用】：915MHz頻段，共有10個通道，通道通訊速率為40kbps                   【歐洲通用】：896MHz頻段，共有1個通道，通道通訊速率為20kbps                            
       自適應跳頻技術：藍芽4.0中使用了2.4GHz的ISM頻段，並只使用了3個廣播通道。自適應跳頻技術是建立在自動通道質量分析基礎上的一種頻率自適應和功率自適應控制相結合的技術，使在跳頻通訊過程自動避開被幹擾的調頻頻點，並以最小的發射功率、最低的截獲概率，達到在無干擾的跳頻通道上長時間保持優質通訊的目的！         所謂為的頻率自適應控制是在跳頻通訊過程中，拒絕使用那些曾經使用過，但是傳輸不成功的跳頻頻率集中的頻點，即實時去除跳頻頻率集中被幹擾的頻點，使跳頻通訊在無干擾的可使用的頻點上進行，從而大大提到跳頻通訊中接受訊號的質量！ 7、藍芽4.0BLE無線網路拓撲結構      藍芽4.0BLE網路拓撲結構分為星型拓撲和廣播拓撲。不同的拓撲結構對網路節點的配置有不同的要求（藍芽網路節點的型別分為 主機、從機、也可以分為伺服器、客戶端）。                                
第一部分的總結： 這一篇內容不多，主要的藍芽4.0的一些技術背景，以及簡單的應用，主要的知識點再總結回顧一下： 1、對無線網路資料傳輸的格式協議分類，有四種為：WIFI、Wireless USB、 ZigBee、Bluetooth等，主要的分類標準有傳輸的資料量，傳輸距離，功耗等。 2、介紹了短距離的無線傳輸協議對比：分為無線區域網和無線個域網，無線個人域網又根據傳輸的速率分為三種，並對應三種通訊協議，而藍芽應用於第二種mediu-rate WPLANs. 3、介紹了藍芽4.0的一些技術特點：       藍芽4.0由傳統的藍芽技術， 高速藍芽和低功耗藍芽做組成，三者自由組合！       藍芽4.0具有高的可靠性，低成本低功耗，快速啟動、傳輸距離大、按全性高的特點！       其中可靠性通過 在射頻、基帶協議、鏈路管理協議（LMP）採取差錯檢測和矯正，資料編解碼，差錯控制，資料加噪等技術              低功耗通過加入輕量級的連結層對低功耗的模式操作，並通過減少廣播通道（3個），減少廣播射頻開啟的時間（0.6~1.2ms），用主機深度睡眠代替空閒狀態等。 4、藍芽4.0的協議棧中有兩個重要的層，GAP和GATT，其中GAP是負責裝置連線訪問的模式和程序；GATT負責已連線藍芽間的資料通訊。 ５、瞭解無線通訊的通道和ISM頻段的劃分和限制，以及自適應跳頻技術。 ６、藍芽無線網路的拓撲結構分為星型拓撲和廣播拓撲！不同的拓撲結構對應不同的網路節點，所以要配置協議棧的相關“角色”！