蓝牙连接模式

17 Mar 2025 | 4 分钟阅读

蓝牙是一项如今几乎所有设备都在使用的技术,在早期,它已成为最流行和最安全的数据共享方式。蓝牙使用一种短距离无线技术,用于在短距离内传输恒定设备和蜂窝设备之间的数据,并构建个人区域网络。蓝牙的传输功率限制在2.5毫瓦,这是其短距离传输的原因。

Modes of Connection Bluetooth

任何给定的蓝牙设备(具有所需的电源供应)的状态可以大致分为待机或连接。处于待机状态的设备不活跃于任何网络。处于连接状态的蓝牙设备已同步到微微网。这样的设备可能处于以下4种模式之一:

  1. 嗅探模式。
  2. 活动模式。
  3. 驻留模式。
  4. 保持模式。

嗅探模式

设备上的嗅探模式是三种省电模式中占空比最高(功耗效率最低)的。通过降低占空比或增加监听周期,可以实现功耗效率。

  1. 从主机或另一个从机接收到LMP层嗅探命令消息后,从机进入嗅探模式。
  2. 可编程的嗅探周期参数Tsniff包含在此消息中。嗅探周期可以持续几秒钟或更长时间。
  3. 当从机和主机之间存在已知的长通信延迟时,嗅探模式适用。
  4. 然而,不能保证设备会在每个周期都收到保护。
  5. 嗅探模式可以通过最小化不必要的轮询包传输来延长电池寿命,这可能是有益的。

活动模式

在活动模式下,蓝牙设备通过发送和接收数据/控制包来积极参与微微网。为了区分活动从机和驻留参与者,微微网中的每个活动从机都被分配一个唯一的3位AM_ADDR(活动成员地址)。

  1. AM_ADDR的MAC地址在从机参与信道期间有效。
  2. 主机可以使用AM_ADDR变量中的001到111之间的值来处理特定的从机,或者可以使用000的值向所有从机广播消息。
  3. 当发送数据包给主机时,从机会包含其自己的AM_ADDR,使主机能够识别该从机。
  4. 除了常规传输外,主机还根据与各个从机的入站和出站流量需求来安排数据传输,以使从机与信道同步。
  5. 活动从机仅在奇数号的从机到主机时隙传输,并在偶数号的主机到从机时隙监听数据包。
  6. 在下一次主机传输之前,如果活动从机未被寻址,则可以将其置于睡眠模式(一种省电模式)。
  7. 根据最新的蓝牙规范,AM_ADDR决定了微微网中活动从机的最大数量为7。
  8. 最后三种模式在连接状态下会降低其占空比,以节省电量。

驻留模式

当从机决定在微微网中保持非活动状态的时间比嗅探模式和保持模式的间隔都长时,它会进入驻留模式。设备在保持非活动状态的同时,在微微网中保持同步。为了重新同步,驻留设备会放弃其MAC地址(AM_ADDR地址),并偶尔监听主机的广播消息。在这三种省电模式中,它提供了最高的功耗效率。

需要偶尔与主机通信的设备可以在驻留模式下得到满足。在主机发送的周期性信标之后,从机通过向主机发送请求从驻留模式过渡到活动模式的数据包来退出驻留模式。信标间隔是可编程的。由于驻留的参与者放弃了其MAC地址,因此它们各自有两个额外的地址,以帮助主机跟踪它们。

  1. PM_ADDR:驻留成员地址是一个8位长的、主机范围内的地址,用于标识驻留从机。PM_ADDR在从机处于驻留状态期间有效。PM_ADDR为8位长,允许在一个微微网中同时存在多达256个处于驻留模式的设备。
  2. AR_ADDR:访问请求地址也是一个8位长的地址,用于驻留从机确定在访问窗口的从机到主机半时隙内,它可以在其中发送访问请求。

保持模式

处于保持模式的设备的功耗效率介于三种省电模式之间。为了提高功耗效率,设备会被暂时置于非活动状态。在保持模式期间,只有设备内部的计时器在运行。

  1. 主机可以将设备置于保持模式,或者从机也可以主动请求主机将其置于保持模式。
  2. 在激活保持模式之前,双方设备会就从机应保持多久达成一致。
  3. 设备退出保持模式后,数据传输将恢复。当设备知道在一定时间内没有通信时,它可以在此期间进入此模式,以服务于另一项任务,例如参与另一个微微网,或者为了节省电量。

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