藍牙基礎知識進階——Physical channel

二、物理通道

???物理通道是piconet區分的標準，它是藍牙系統結構層次中的最底層了。

??? Q1：物理通道有哪些類型

??? 物理通道通常可以分為四種類型：

??? 1、basicpiconet channel

??? 2、adaptedpiconet channel

????? 這兩種channel是兩個已經連接設備之間通信使用的。也就是說他們和特定的微微網之間是相關聯的。

??? 3、inquiry scanchannel：用于discovering藍牙設備

??? 4、page scanchannel：用于連接藍牙設備。

Basic Piconet Channel

??? Q2：Basicpiconet channel是如何工作的

??? 在Basic piconetchannel中，它會把通道分為以625μs為單位的時間長度（slot），使用的是TDD的策略進行傳輸，可以理解為TX和RX是時分雙工的。需要注意的是packet的開始和slot的開始需要是對齊的。從目前的packet type來看，最長會占用5個time slot。多packet的slot傳輸情況見下圖四。

圖四 多slot packet的傳輸示意圖

???? Q3：為什么都是占奇數個slot啊，有偶數個的么？

??? 從目前來看，各種packet type所占的slot只有三種，分別占1,3,5個slot，暫未有偶數個的slot的packet出現。另外，需要注意的是master的tx需要在奇數個的slot開始，rx必須在偶數個的slot開始。

??? packet的平均漂移和625μs相比，不能超過20ppm。瞬時的時間和平均時間偏差不能超過1μs。

??? Q4：既然有時間的偏差，那么rx的時候是否有對應的機制

??? 是的，在rx的時候，我們是用一個windows來監聽的，而不是說就在625μs那個點去監聽。目前的監聽window的大小是20μs，也就是說允許的誤差是+-10μs，這樣的誤差容忍度還是很高的。圖五是以單packet為例來介紹的正常情況下的TX/RX示意圖。

圖五?master的TX/RX示意圖

??? 同樣的windows也發生在slave的rx過程中，不詳細介紹。

????Q5：既然時間的要求如此嚴格，master和slave是如何同步時鐘的

??? 就使用的時鐘而言，master就是使用的它的native的時鐘，而slave則是在它的native時鐘上加上對應的offset得到和master同步的時鐘。這個offset是在inquiry過程中交互得到的。為了防止時鐘的偏移，slave在每次收到master的packet的時候都需要刷新offset。時鐘的得到方法見下圖六。其中六-a）是master中時鐘的產生，六-b）是slave時鐘的產生。

圖六?master和slave的時鐘產生示意圖

Adapted piconet channel

???Q6: adapted piconetchannel有何特別之處

??? adapted piconetchannel是用于連接支持AFH（Adapter Frequency Hopping）的設備時使用的。和Basic相比，他的最大不同之處在于它可能沒有使用全部的79個頻點，但是它使用頻點的數目最小值是20。也就是說若是環境很差，79個頻點只有不到20個頻點是干凈可用的，那么AFH機制將無法運行，也就沒有所謂的自適應調頻了，表現到最終的用戶體驗上你看到的就是音樂的卡頓啊，或者打電話的斷音等等。

Page scan physical channel

???Q7：master和slave的角色是在連接過程中才確定的，在page scan這個過程中是否也有master和slvae之分

??? 這個問題是一個看起來很簡單，其實很專業的問題了。一般來說，在master和slave還沒有確定之前，我們稱執行page的那個設備為master，而page scan（也就是等待page）的那個設備為slave。需要注意的是這個master和slave和最終建立連接之后的master和slave并不是對應的，這之間有可能發生role switch等一系列的操作。后面的inqiry scan也是類似的，就不多說了。

???Q8：page時所使用的時鐘就是native的clk嗎

?? 為了更好更快地page到對方，在真正page的時候并沒有使用native的clk，而是采用了一個預測的clk，希望能夠盡量和slave的clk相接近。這之間有一個offset的偏移，這個偏移一般使用inquiry的信息中的偏移，在Android中只有10分鐘之內的inquiry信息才會被使用，畢竟這個clk也是會變化的，時間過長這種inquiry到的clk offset就沒有什么實際意義了。page過程中使用的clk如下圖七所示。

圖七?page時的clk示意圖

Q9：Page scan和basicpiconet channe有什么差別

??? 總得來說，各種機制都是差不多的。一個比較大的差別在于時間上，因為page的packet很小（也是固定的），所以為了更好地利用時間，他不是625μs才發送一次，而是在625μs中發送了兩次，也就是312.5μs發送一次，這也是藍牙clk最小的時間間隔了。于是從master的角度來看，我們可以看到的內容就如下圖八所示了。

圖八?page scan過程master的tx rx時序圖

??? 如上所說，可以很清晰地看到一個slot中發送了兩個packet。同時在rx的時候也在兩個時間點前后進行了監聽。這樣就可以響應slave在兩個時間點發送的response。

??? 這樣的機制對slave而言就會有兩種可能，一種是它在master發送第一個packet的時候slave就收到了，這種情況和625μs發送一次是一樣的，就不再多說了。另外一種情況則是slave在master發送第二次packet的時候才收到，那么他會在收到之后625μs回應，master收到這個回應之后就不再等待625μs了，而是在下一個slot開始就是回應了。具體看圖九所示。

圖九?slave在master第二次發送后收到的時序圖

??? 這樣看起來還是比較清晰的，藍色的packet就是真正收到的packet。

Inquiry scan physicalchannel

????????? Q10：inquiry scan和basic有何差別

??? 其實inquiryscan和page scan比較類似，他也是312.5μs發送一次，比較大的差別在于他的slave的回應比較長，超過了312.5μs，這樣假如它的回應是在第二次就會出現slave占用master to slave slot的情況，如圖中紅色圈圈所示，這是允許的。見下圖十。

圖十?inquiryscan在第二次受到inquiry packet后的時序圖

文章來源：https://blog.csdn.net/u011960402/article/details/17952379