Bluetooth技術學習筆記 ——藍牙核心系統架構

參考：藍牙協定 core_v5.0
           

PALs：Protocol Adaptation Layers ，協定适配層。
AMPs：Alternate MAC/PHYs。
L2CAP：Logical Link Control and Adaptation protocol ，邏輯鍊路控制與适配協定。
HCI：Host Controller Interface，主機控制器接口。
           

1. 藍牙核心系統架構

    藍牙核心系統由主機、主要制器，零個或多個輔控制器組成。

    藍牙核心系統架構如下圖所示：

2. 最小配置

（1）BR/EDR核心系統的最小配置包括：

• 四個底層：BR/EDR射頻實體層（PHY）、鍊路控制器（LC）、基帶資料總管、鍊路管理器。
• Service Discovery Protocol ：服務發現協定
• Generic Access Profile：通用通路規範
• 若BR/EDR支援AMPs，則配置中需包括：AMPs和協定适配層 (PALs)。

（2）LE核心系統的最小配置包括：

• 四個底層：BR/EDR射頻實體層（PHY）、鍊路控制器（LC）、基帶資料總管、鍊路管理器。
• Security Manage：安全管理
• Attribute Protocol ：屬性協定
• Generic Attribute Profile：通用屬性規範
• Generic Access Profile：通用通路規範

3. 主機(Host)架構子產品

（1）Channel Manager：信道管理器，主要負責建立、管理和關閉用于傳輸服務協定和應用層資料流的L2CAP信道。

• 信道管理器利用L2CAP協定與遠端（對端）終端上的信道管理器進行互動，以建立L2CAP信道。
• 信道管理器與本地鍊路管理器或AMP PAL進行互動，以建立新的邏輯鍊路和配置這些鍊路，進而為傳輸資料提供所需的服務品質。

（2）L2CAP Resource Manager：L2CAP資料總管。

• 主要負責管理傳遞給基帶PDU片段的有序性和信道之間的排程， 以確定具有QoS承諾的L2CAP通道不會因為控制器資源耗盡而被拒絕通路實體通道。
• 還可能執行流量一緻性政策，以保證送出的L2CAP SDU在協商的QoS範圍内。

（3）Security Manager Protocol：安全管理協定，端對端協定。

• 生成加密秘鑰和身份辨別秘鑰，并存儲。
• 使用專有的固有的L2CAP信道。
• 生成随機位址，并将随機位址解析為已知裝置辨別。
• 直接與控制器互動，在加密和配對過程中提供加密和鑒權的秘鑰。

（4）Attribute Protocol：屬性協定，端對端協定，伺服器和用戶端之間的協定。

• ATT用戶端通過專用的固定L2CAP通道與遠端裝置上的ATT服務端通信。
• ATT用戶端向ATT服務端發送指令、請求和确認。
• ATT服務端向用戶端發送響應、通知和訓示。
• ATT用戶端的指令和請求提供了在ATT服務端的對等裝置上讀、寫屬性值的方法。

（5）Generic Attribute Profile：通用屬性規範，描述屬性伺服器的功能，選擇性地描述屬性用戶端的功能。

• 描述了服務層次、特點，以及屬性伺服器的屬性。
• 提供發現、讀、寫以及服務特點和屬性的接口。

（6）AMP Manager Protocol，AMP管理協定。

• 使用專有的L2CAP信号信道與遠端裝置的AMP管理器進行通信。
• 直接與AMP PAL互動，以便于AMP控制。
• 發現遠端AMP，并确定其有效性。
• 收集遠端AMP資訊，以便于建立和管理AMP實體鍊路。

（7）Generic Access Profile：通用通路規範，描述所有藍牙裝置的通用基本功能。

• GAP服務包括：裝置發現、連接配接模式、安全、鑒權、服務發現、關聯模型。

4. BR/EDR/LE控制器架構子產品（主要制器）

（1）Device Manager：裝置管理器，用于控制藍牙裝置的行為，負責除資料傳輸外的所有藍牙系統的操作，包括：

• 搜尋附近的藍牙裝置、連接配接藍牙裝置、标記本地藍牙裝置為可發現的、可連接配接的等。
• 為了執行相應的功能，裝置管理器需要通路基帶資料總管的傳輸媒介。
• 裝置資料總管通過一系列HCI指令控制本地裝置的行為，如管理裝置名字，存儲鍊路秘鑰等。

（2）Link Manager：鍊路管理器，負責建立、修改或釋放邏輯鍊路，以及更新裝置之間的相關實體鍊路參數。

• 鍊路管理器利用鍊路管理協定（LMP, ER/EDR）或鍊路層協定（LL，LE）與遠端藍牙裝置的鍊路管理器通信。
• LM、LL協定允許在裝置之間建立新的邏輯鍊路和邏輯通道，控制邏輯鍊路和通道的屬性，如使能鍊路安全、調整BR/EDR實體鍊路的發送功率、邏輯鍊路的QoS設定。

（3）Baseband Resource Manager：基帶資料總管，負責所有無線媒介的通路，它主要有兩個功能：

• 時間排程器，負責給已協商約定的所有通路實體配置設定實體信道時間。
• 協商約定，與通路實體協商通路參數，以便于給使用者程式提供一個确定的QoS品質。
• 時間排程和協商約定必須考慮到需要主要制器的所用行為，包括已連接配接裝置在邏輯鍊路和邏輯通道上的所有資料互動，執行查詢、連接配接、可被發現、可連接配接、可讀等的無線媒介使用情況。

（4）Link Controller：鍊路控制器。

• 編解碼藍牙資料包。藍牙資料包為實體信道、邏輯傳輸和邏輯鍊路的相關資料負載和參數。
• 攜帶鍊路控制協定信令（ BR/EDR）或鍊路層協定（LE），包括流控、确認、重傳請求信令。

（5）PHY：實體層，負責實體信道上資料的發送和接收。

5. AMP控制器架構子產品（輔控制器）

（1）AMP HCI：AMP主機控制器接口，AMP控制器與主機之間的邏輯接口。

• 支援AMPs需要額外的與AMP實體信号和邏輯信道管理、QoS、流控相關的HCI指令和事件。
• 一個AMP控制器對應一個HCI邏輯實體，一個BR/EDR控制器對應一個HCI邏輯實體。當多個控制器在同一個實體單元時，一個實體HCI傳輸層管理多個複用在同一實體傳輸線上的控制器。

（2）AMP PAL：AMP協定适應層，AMP MAC與Host之間的接口。

• 将Host指令或事件轉化成MAC服務指令或事件，将MAC服務指令或事件轉化為host能明白的指令和事件。
• 支援AMP信道管理、基于特定流控模闆的資料流量管理、電源效率管理等。

（3）AMP MAC：AMP MAC層。

（4）AMP PHY：AMP實體層。