BLE4.0蓝牙概述

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2024年6月9日发(作者：)

蓝牙设计

1. 问：什么是蓝牙通信？

答：蓝牙通讯最初设计初衷是方便移动电话（手机）与配件之间进行低成本、低功耗无线通信连接，

现在已经成为IEEE802.15标准，得到全球上万家厂商支持。

2. 问：如果从事蓝牙开发有没有前途？

答：严格地说，这不是一个技术问题，而是一个世界观问题。什么是前途？如果单纯是金钱，从事技

术是不太可能暴富的（注意比尔.盖茨是个技术商人）；如果想用你所能改善世界，这是可能的，毕竟蓝牙

的主要用途是民用。附带说一句，考虑赚钱和改变世界是中国和西方人世界观的主要差别。

3. 问：蓝牙有什么优势？

答：首先是低功耗，以BLE 4.0为例，一节钮扣电池在静态工作状态可以支持一年；其次是低成本，

TI公司的CC2540蓝牙SOC方案芯片出售价仅1美元，可以让人们低廉使用蓝牙技术；再次是开放性，

2.4GHz的频段全球开放，没有政府监管；最后是适合时代潮流，现在是手机的时代，蓝牙技术本来就为它

而生。

4. 问：蓝牙4.0协议和BLE是什么？

答：蓝牙4.0协议是2010年6月由SIG（Special Interest Group）发布的最新标准，它有2种模式：

BLE（Bluetooth low energy）只能与4.0协议设备通信，适应节能且仅收发少量数据的设备（如家用电子）；

BR/EDR（Basic Rate / Enhanced Data Rate），向下兼容（能与3.0/2.1/2.0通信），适应收发数据较多的

设备（如耳机）。

5. 问：目前支持蓝牙4.0的移动设备有哪些？

答：苹果公司的iPhone 4S、iPhone 5、miniPad和iPad 3；小米手机2；三星公司的Galaxy SIII和

Note II；HTC ONE系列。

6. 问：如何开始蓝牙4.0的开发呢？

答：概括地讲至少以下三方面的准备吧。硬件方面，需要购买TI公司蓝牙迷你套件，包括蓝牙USB

电子狗和KeyFob以及CC Debugger传真器；软件方面，安装IAR for 8051，TI公司BTool软件；技术知

识，《CC2540/41 BLE Software Developer’s Guide 1.3》和《CC2540/41 User’s Guide》。

7. 问：刚开始接触蓝牙如何快速上手？

答：理论联系实践是比较好的学习方法，建议先学习《CC2540/41 BLE Software Developer’s Guide 1.3》，

然后将SimpleBLEPerepheral工程导入IAR for 8051，结合电子狗和BTool，调试蓝牙通讯中的广播/连接/

绑定/访问。光看书不动手，空虚；不看书光动手，浅薄。

8. 问：IAR调试CC2540时程序导入到了芯片的Flash中了吗？

答：确实。CC2540是SOC（System On Chip）芯片，它的内核就是8051，它需要从ROM中取指令，

从RAM中取数据来运行。仿真时，CC Debugger会把程序导入芯片Flash中，再执行仿真。

9. 问：当IAR调试中出现警告“缺少断点，无法运行到main()”？

答：出现这个错误的原因是，IAR for 8051最多只能设置3个断点，如果设置过多，当程序下载后，

将出现些调试警告。解决的方法很简单，去掉一些断点，再重新载入程序。

10. 问：为什么IAR调试时有很多变量无法查看它的值？

答：主要的原因是IAR编译器设置了优化功能，函数中的自动变量以及一些静态函数都被优化过了，

所以没有生成对应的调试信息，无法查看和设置断点。解决的方法是关闭编译器的优化功能，右键点击工

程的Options -> C/C++ Compiler -> Optimizations中的Level设置为None。

11. 问：蓝牙协议分层很多且比较复杂，该如何掌握呢？

答：蓝牙协议从应用层到物理层一共分了8层，看上去比较复杂且API函数很多。首先不必要知道每

一层的具体实现，掌握与应用紧密关联GAP/GATT（或者GAP Role和GATT Profiles）层就可以满足大部分

设计需要；每一层的软件都是通过OSAL来调用的，因此需要了解OSAL的基本原理：任务/事件/消息/定

时器/动态分配内存；最后把蓝牙通讯过程理解，将有助于开发。

12. 问：OSAL是一个操作系统吗？

答：OSAL（Operating System Abstraction Layer）操作系统抽象层，它不是一个真正的操作系统（它

没有Context Switch上下文切换功能），但它巧妙地组织各任务，支持任务优先级，任务之间可以通过事

件和消息来通信，为任务提供软定时器和动态内存分配。要避免的陷阱是，应用任务的单个函数运行时间

不能太长（如操作大批量数据的Flash写），否则它无法及时调度高优先级的LL（Link Layer）任务而导致

蓝牙通信中断。

13. 问：蓝牙节点是如何组成微微网的呢？

答：蓝牙节点组网中，只能存在一个主节点（Central）和多个从节点（Peripheral），从节点是发出信

号者，主节点是扫描且发起连接者。

14. 问：主节点和从节点通信的过程是怎样的呢？

答：当从节点发出广告信号（包括设备地址和设备名称之类的附加信息）；主节点收到此广告信号后，

向从节点发出扫描请求；当从节点回应扫描时，就完成了设备发现过程。

接着主节点向从节点发出连接请求（包括连接时隙、从节点待机次数、连接超时值），从节点回应连

接，就完成了建立连接。

为了安全起见，一些数据的访问需要认证，它的完成是这样的：一方（可以是主节点，也可以是从节

点）向另一方索要6位数字的密码，之后，两个节点彼此交换安全密钥用于加密和认证，此过程称为配对。

认证的过程比较繁琐，BLE协议支持两节点保存认证的安全密钥（一般是非易失性存储器中），以便

于两节点下次连接后快速认证，这就是绑定技术。

本文标签： 蓝牙节点设备任务连接