基本信息
- 原书名:Bluetooth Low Energy: The Developer Handbook
- 原出版社: Prentice Hall
- 作者: (英)Robin Heydon
- 译者: 陈灿峰 刘嘉
- 丛书名: 电子与嵌入式系统设计译丛
- 出版社:机械工业出版社
- ISBN:9787111469216
- 上架时间:2014-6-13
- 出版日期:2014 年6月
- 开本:16开
- 页码:235
- 版次:1-1
- 所属分类:通信 > 无线通信 > 蓝牙技术

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《电子与嵌入式系统设计译丛:低功耗蓝牙开发权威指南》是学习低功耗蓝牙官方标准文档不可或缺的参考手册,适合每一位正在考虑、规划低功耗蓝牙产品开发,或者将该技术纳入工作体系的技术专家或决策者。
内容简介
作译者
Robin Heydon,毕业于英国曼彻斯特大学计算机科学专业,是CSR公司负责蓝牙技术标准化的标准架构师,也是制定低功耗蓝牙技术标准的超低功耗工作组的联合主席。自2007年起推动低功耗蓝牙技术标准的制定工作,因其贡献卓著。2010年他入选了蓝牙技术联盟名人堂。
目录
译者序
前言
第一部分 综 述
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
译者序
与经典蓝牙相比,低功耗蓝牙不仅极大地降低了芯片的功耗,还以其连接的灵活性、良好的抗干扰性、简单的应用开发等特性,很快得到了智能手机与个人电脑厂商的认可,以及众多外设厂商和应用开发者的青睐。特别是自2012年以来,围绕智能手机打造的各种应用外设(appcessory)呈现出爆发式增长的态势,例如智能家居和车载电子设备,它们还可借助智能手机将数据发送至互联网,在云端得到进一步的分析处理,从而为消费者带来更加个性化的服务。许多互联网企业也加入可穿戴设备这样一轮新的移动互联网创新浪潮之中,为消费者带来各种集成了多种传感器的智能手环、手表等面向运动与健康的应用外设,并引发了一种称为“量化自我”的生活方式。
本书的作者Robin Heydon是CSR公司负责蓝牙技术标准化的标准架构师,蓝牙技术规范的每一个版本都有他的贡献,同时他也是制定低功耗蓝牙技术标准的超低功耗(ULP)工作组的联合主席,自2007年开始推动低功耗蓝牙技术标准的制定工作,并因其出色的工作于2010年入选蓝牙技术联盟名人堂。
译者所在的研发团队自2009年开始接触最早一批的低功耗蓝牙的工程样片,并陆续开发了基于低功耗蓝牙的端到端IPv6通信演示系统,以及基于低功耗蓝牙的高精度室内定位系统,并参与了其技术标准化工作。译者自接触低功耗蓝牙技术以来,就一直很希望能有机会与更多的同行分享这一设计出色的面向移动物联网的无线技术。就在译者翻译此书的过程中,蓝牙技术联盟又在2013年底发布了蓝牙4.1版,其中主要包含了面向物联网(IoT)的一些新技术特性,如允许建立面向连接的信道以及未来可以承载IPv6报文的传输。另外,蓝牙4.1也进一步优化了连接的建立与保持过程,如允许两部已经配对的设备基于定向广播延长广播的周期,从而实现设备更长的待机时间。
低功耗蓝牙技术及其未来的演进版本将继续拓展蓝牙现有的生态系统,为移动互联网的应用及设备的创新创造出更多的机会,满足消费者从家里到手提包里,从汽车上到高尔夫球场上无处不在的无线连接需求。
陈灿峰刘嘉
2014年3月10日
前言
本书详尽地解释了这项技术是如何产生、如何设计以及如何工作的。作者Robin Heydon是低功耗蓝牙领域的顶尖专家,曾参与低功耗蓝牙的标准规范制定、互操作性测试以及培训工作。
本书适合从事低功耗蓝牙产品开发工作的各类读者,例如工程师、应用程序开发人员、设计师或者市场营销人员。
对工程师来说,这本书涵盖了系统工作的完整细节,从物理无线电到设备的发现、连接和提供接口。
对应用程序开发人员来说,这本书有助于其理解低功耗蓝牙对应用程序所施加的限制,此外本书还提供了关于设计目标和实现具体需求的详细介绍。
对设计师来说,本书包含的信息将让你了解关于设计低功耗蓝牙无线产品的特殊问题,比如产品需要如何工作,选择多大的电池才能实现你的想法等。
对其他想了解该技术的人来说,这本书提供了低功耗蓝牙的许多背景材料,包括为什么要设计该技术,试图实现的设计目标是什么,以及一些将会颠覆你对无线技术及其实现方式的看法的相关知识。
全书共分为四个部分:
第一部分为技术概述,包括用于指导低功耗蓝牙开发的基本概念,系统的体系结构(无线电、各种协议层、应用层),以及新技术带来的新使用模式。
第二部分详细介绍了控制器(无线电芯片)的工作原理。产品设计人员需要将该硅芯片植入自己的终端产品中。该部分涵盖了无线电、直接测试模式和链路层,此外还介绍了如何使用上层协议栈(或称主机)与控制器进行交互。
第三部分深入阐述了主机(软件栈)的工作原理,涉及各主要协议背后的概念和细节,这些协议主要用于公开设备的属性。该部分还介绍了安全模型,以及两台设备之间如何进行连接、绑定或相互关联。
第四部分讨论了产品或应用程序开发人员需要考虑的所有设计因素。首先着眼于与中央设备有关的问题,接着是外围设备的问题,最后讨论了任何蓝牙产品上市前的最后一步,即测试和认证。
如果阅读本书后,读者还想了解更多关于低功耗蓝牙的相关知识,以下列出一些可供参考的资料。标准规范可以在蓝牙技术联盟网站www.bluetooth.org中找到。如果想查找有关低能耗蓝牙的开发信息,可以访问开发者网站developer.bluetooth.org,上面有关于特性(characteristic)的详细信息。本书作者也有一个网站www.37channels.com ,在那里可以看到针对本书或者低功耗蓝牙的一些常见问题。
致谢
感谢以下各位的帮助和支持,使得本书得以顺利完成。Katherine Heydon多次从头到尾翻阅全文,并就内容提出了建设性的批评意见。Jennifer Bray第一个鼓励我撰写本书,并给予了我时间和空间来完成此项工作。感谢Addison-Wesley出版团队的所有成员,尤其是Bernard Goodwin、Elizabeth Ryan、Michelle Housley和Gary Adair,感谢文字编辑Bob Russell以及其他所有促成本书的幕后人员。感谢Nick Hunn多次与我讨论如何才能更好地交流低功耗技术的想法。Zo Hunn为本书设计了梦幻般的封面。Andy Glass不断询问本书的完成时间,并提供了很好的审查意见。Steve Wenham长期忍受我各种天马行空般的低功耗蓝牙的改进想法。英国航空公司几乎总是给我一个前排带有隔板的座位,让我得以在许多的长途航班中使用我的蓝牙键盘和鼠标。这本书可能是在30 000英尺的平均高度撰写完成的。感谢蓝牙技术联盟社区,他们在全员会议、蓝牙测试活动(UnPlugFest)和各种工作组会议中提出了许多问题,正是这些问题让我明确了哪些概念是最难解释的,本书的基本框架和内容也由此受益。
媒体评论
综述
第1章介绍低功耗蓝牙技术及其设计目标。
第2章讨论低功耗蓝牙体系结构的设计基础。
第3章介绍低功耗的主要系统架构,包括控制器、主机及其之上的应用层。
第4章描述低功耗技术使能新的使用模型。
第1章
什么是低功耗蓝牙技术
如果我能看得更远的话,那是因为我站在巨人的肩膀上。
—艾萨克·牛顿(Isaac Newton)
低功耗蓝牙是一种全新的技术,是当前可以用来设计和使用的功耗最低的无线技术。作为经典蓝牙的扩展,低功耗蓝牙沿用了蓝牙商标,并且借鉴了很多父辈的技术,然而,由于针对的设计目标和市场领域均与经典蓝牙有所不同,低功耗蓝牙应被视为一种不同的技术。
经典蓝牙的设计目的在于统一全球各地的计算和通信设备,让手机与笔记本电脑互相连接。不过事实证明,蓝牙最为广泛的应用还是音频传输,比如将音频从手机传到蓝牙耳机。随着技术的成熟,越来越多的蓝牙应用进入人们的视线,包括立体声音频流、汽车从手机下载电子书、无线打印和文件传输。由于每一个新的应用都要求更多带宽,因此,随着时间的推移,越来越快的无线电技术不断地加入蓝牙系统中。1.0版蓝牙为基本码率(Basic Rate,BR),最大物理层数据速率为1 Mbps(兆比特每秒);2.0版本为增强码率(Enhanced Data Rate,EDR),其物理层数据传输率增至3Mbps;3.0版本引入Alternative MAC PHY (AMP,交替射频技术),利用IEEE 802.11实现了高达数百Mbps的物理层数据速率。
低功耗蓝牙选择了完全不同的方向:并非只是增加可达的数据传输速率,而是从尽可能降低功耗方面进行优化。这意味着,也许你无法获得很高的传输速率,但是可以将连接保持数小时或数天的时间。这一选择非常有趣,显然,大部分有线和无线通信技术还在马不停蹄地提升速率,如表1-1所示。
对于那些由纽扣电池供电的设备,经典蓝牙并不能真正达到它们的低功耗要求。理解了这一点,就不难明白选择新方向的原因。然而,在充分考虑低功耗的相关要求时,还有一点必须考虑到,即低功耗蓝牙应被设计成满足极大规模部署的要求,以便用于迄今尚未装备无线技术的装置。要实现极大的规模,就必须要有极低的成本。就好像射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)通过一个价格较高的扫描装置获得能量,然而其标签本身的成本极低,从而获得了大量的部署。
表1-1始终增长的速率
调制解调器 以太网 Wi-Fi 蓝牙
V.21 0.3kbps 802.3i 10Mbps 802.11 2Mbps V1.1 1Mbps
V.22 1.2kbps 802.3u 100Mbps 802.11b 11Mbps V2.0 3Mbps
V.32 9.6kbps 802.3ab 1000Mbps 802.11g 54Mbps V3.0 54Mbps
V.34 28.8kbps 802.3an 10 000Mbps 802.11n 135Mbps V4.0 0.3Mbps
书摘
综述
第1章介绍低功耗蓝牙技术及其设计目标。
第2章讨论低功耗蓝牙体系结构的设计基础。
第3章介绍低功耗的主要系统架构,包括控制器、主机及其之上的应用层。
第4章描述低功耗技术使能新的使用模型。
第1章
什么是低功耗蓝牙技术
如果我能看得更远的话,那是因为我站在巨人的肩膀上。
—艾萨克·牛顿(Isaac Newton)
低功耗蓝牙是一种全新的技术,是当前可以用来设计和使用的功耗最低的无线技术。作为经典蓝牙的扩展,低功耗蓝牙沿用了蓝牙商标,并且借鉴了很多父辈的技术,然而,由于针对的设计目标和市场领域均与经典蓝牙有所不同,低功耗蓝牙应被视为一种不同的技术。
经典蓝牙的设计目的在于统一全球各地的计算和通信设备,让手机与笔记本电脑互相连接。不过事实证明,蓝牙最为广泛的应用还是音频传输,比如将音频从手机传到蓝牙耳机。随着技术的成熟,越来越多的蓝牙应用进入人们的视线,包括立体声音频流、汽车从手机下载电子书、无线打印和文件传输。由于每一个新的应用都要求更多带宽,因此,随着时间的推移,越来越快的无线电技术不断地加入蓝牙系统中。1.0版蓝牙为基本码率(Basic Rate,BR),最大物理层数据速率为1 Mbps(兆比特每秒);2.0版本为增强码率(Enhanced Data Rate,EDR),其物理层数据传输率增至3Mbps;3.0版本引入Alternative MAC PHY (AMP,交替射频技术),利用IEEE 802.11实现了高达数百Mbps的物理层数据速率。
低功耗蓝牙选择了完全不同的方向:并非只是增加可达的数据传输速率,而是从尽可能降低功耗方面进行优化。这意味着,也许你无法获得很高的传输速率,但是可以将连接保持数小时或数天的时间。这一选择非常有趣,显然,大部分有线和无线通信技术还在马不停蹄地提升速率,如表1-1所示。
对于那些由纽扣电池供电的设备,经典蓝牙并不能真正达到它们的低功耗要求。理解了这一点,就不难明白选择新方向的原因。然而,在充分考虑低功耗的相关要求时,还有一点必须考虑到,即低功耗蓝牙应被设计成满足极大规模部署的要求,以便用于迄今尚未装备无线技术的装置。要实现极大的规模,就必须要有极低的成本。就好像射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)通过一个价格较高的扫描装置获得能量,然而其标签本身的成本极低,从而获得了大量的部署。
表1-1始终增长的速率
调制解调器 以太网 Wi-Fi 蓝牙
V.21 0.3kbps 802.3i 10Mbps 802.11 2Mbps V1.1 1Mbps
V.22 1.2kbps 802.3u 100Mbps 802.11b 11Mbps V2.0 3Mbps
V.32 9.6kbps 802.3ab 1000Mbps 802.11g 54Mbps V3.0 54Mbps
V.34 28.8kbps 802.3an 10 000Mbps 802.11n 135Mbps V4.0 0.3Mbps