蓝牙通讯技术
蓝牙（Bluetooth）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移 动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用 2.4—2.485GHz 的 ISM 波段的 UHF 无线电波）。
蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于 1994 年创制，当时是作为 RS232 数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的 难题。
如今蓝牙由蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group， 简称 SIG）管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过 25,000 家成员公司， 它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。IEEE 将 蓝牙技术列为 IEEE 802.15.1，但如今已不再维持该标准。
蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护 商标权益。制造商的设备必须符合蓝牙技术联盟的标准才能以“蓝牙 设备”的名义进入市场。蓝牙技术拥有一套专利网络，可发放给符合 标准的设备。
蓝牙的波段为 2400–2483.5MHz（包括防护频带）。这是全球范 围内无需取得执照（但并非无管制的）的工业、科学和医疗用（ISM） 波段的 2.4 GHz 短距离无线电频段。
蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过 79 个指 定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为 1 MHz。蓝牙 4.0 使用 2 MHz 间距，可容纳 40 个频道。第一个频道始于 2402 MHz，每 1 MHz 一个频道，至 2480 MHz。有了适配跳频（Adaptive Frequency-Hopping，简称 AFH）功能，通常每秒跳 1600 次。
最初，高斯频移键控（Gaussian frequency-shift keying，简 称 GFSK） 调制是唯一可用的调制方案。然而蓝牙 2.0+EDR 使得 π/4-DQPSK 和 8DPSK 调制在兼容设备中的使用变为可能。
运行 GFSK 的设备据说可以以基础速率（Basic Rate，简称 BR）运行，瞬时速 率可达 1Mbit/s。增强数据率（Enhanced Data Rate，简称 EDR）一 词用于描述 π/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分别可达 2 和 3Mbit/s。在 蓝牙无线电技术中，两种模式（BR 和 EDR） 的结合统称为“BR/EDR 射频”
蓝牙是基于数据包、有着主从架构的协议。一个主设备至多可和 同一微微网中的七个从设备通讯。所有设备共享主设备的时钟。分组 交换基于主设备定义的、以 312.5µ s 为间隔运行的基础时钟。两个 时钟周期构成一个 625µ s 的槽，两个时间隙就构成了一个 1250µ s 的缝隙对。
在单槽封包的简单情况下，主设备在双数槽发送信息、单 数槽接受信息。而从设备则正好相反。封包容量可长达 1、3、或 5 个时间隙，但无论是哪种情况，主设备都会从双数槽开始传输，从设 备从单数槽开始传输。
蓝牙主设备最多可与一个微微网（一个采用蓝牙技术的临时计算 机网络）中的七个设备通讯, 当然并不是所有设备都能够达到这一最 大量。
设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备（比 如，一个头戴式耳机如果向手机发起连接请求，它作为连接的发起者， 自然就是主设备，但是随后也许会作为从设备运行。）
蓝牙核心规格提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络， 让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。
数据传输可随时在主设备和其他设备之间进行（应用极少的广播 模式除外）。主设备可选择要访问的从设备；典型的情况是，它可以 在设备之间以轮替的方式快速转换。因为是主设备来选择要访问的从 设备，理论上从设备就要在接收槽内待命，主设备的负担要比从设备 少一些。主设备可以与七个从设备相连接，但是从设备却很难与一个 以上的主设备相连。规格对于散射网中的行为要求是模糊的。 许多 USB 蓝牙适配器或“软件狗”是可用的，其中一些还包括一 个 IrDA 适配器。 蓝牙通信是一款蓝牙通讯的终端应用程序，基本上允许两个设备 之间的文本通信，应用蓝牙可以免费享受通讯。
2什么是蓝牙通信蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主角 色，另一为从角色，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找， 发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。
理论上，一个蓝牙主端设备，可同时与 7 个蓝牙从端设备进行通 讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备，可以在两个角色间切换，平时工 作在从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其 它设备发起呼叫。
一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方 的蓝牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。
蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围处于可被查找的 蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对， 此时需要输入从端设备的 PIN 码，也有设备不需要输入 PIN 码。配对 完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向 从端设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。
已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但做数据 通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后，主从两端之间即 可进行双向的数据或语音通讯。
在通信状态下，主端和从端设备都可 以发起断链，断开蓝牙链路。蓝牙数据传输应用中，一对一串口数据 通讯是最常见的应用之一，蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设 备之间的配对信息，主端预存有从端设备的 PIN 码、地址等，两端设 备加电即自动建链，透明串口传输，无需外围电路干预。一对一应用 中从端设备可以设为两种类型，一是静默状态，即只能与指定的主端 通信，不被别的蓝牙设备查找；二是开发状态，既可被指定主端查找， 也可以被别的蓝牙设备查找建链。
3蓝牙通信的原理1．主从关系： 蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主角 色，另一为从角色，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找， 发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。理论上，一个蓝牙主端 设备，可同时与 7 个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能 的设备， 可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等待其它主 设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。一个蓝 牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的蓝牙地址，配对密码等 信息，配对完成后，可直接发起呼叫。
2．呼叫过程： 蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围处于可被查找的 蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对， 此时需要输入从端设备的 PIN 码，也有设备不需要输入 PIN 码。配对 完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向 从端设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。 已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但做数据 通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后，主从两端之间即 可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下，主端和从端设备都可 以发起断链，断开蓝牙链路。
3．数据传输 蓝牙数据传输应用中，一对一串口数据通讯是最常见的应用之一， 蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息，主端预 存有从端设备的 PIN 码、地址等，两端设备加电即自动建链，透明串 口传输，无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类 型，一是静默状态，即只能与指定的主端通信，不被别的蓝牙设备查 找；二是开发状态，既可被指定主端查找，也可以被别的蓝牙设备查 找建链。
4蓝牙技术的应用一提到蓝牙技术应用，大部分人的第一反应可能就是蓝牙耳机， 是的，蓝牙耳机是最先让大众所熟悉真正接触到的蓝牙技术设备。蓝 牙耳机就是将蓝牙技术应用在免持耳机上，让使用者可以免除恼人电 线的牵绊，自在地以各种方式轻松通话。自从蓝牙耳机问世以来，一 直是行动商务族提升效率的好工具。
蓝牙无线通讯技术作为一种无线数据与语音通信的开放性全球 标准，最开始的应用正是在语音通信领域取代耳机线。直至 4.0 版本 推出的低功耗蓝牙技术在智能可穿戴设备与智能家居设备中应用及 其广泛，这些都是从最初蓝牙耳机时代逐渐革新升级过来的，现在蓝 牙技术应用的智能设备几乎成为白领们追赶潮流的标志。相信很多朋 友已经意识到蓝牙技术已然在悄无声息地改变着我们的生活习惯。
在回家路上驾驶汽车时，我们已经习惯于将智能手机通过蓝牙与 车载语音系统进行连接，从而可以安全地通过汽车音响系统进行听音 乐或者拨打和接听电话；居家休闲时，移动手机或者 iPad 同样也可 以通过蓝牙与智能机顶盒连接，从而将移动智能设备中的照片同步到 尺寸更大、体验更好的超清电视机屏幕上，与朋友和家人们共同分享 快乐的每一瞬间。
1. 蓝牙技术在汽车电子装置中的应用
蓝牙在汽车电子装置上的应用前景非常看好。刚开始，蓝牙技术 主要应用在电话方面。但以后会有更多的服务提供，远程车辆状况诊 断，车辆安全系统，车对车通讯，多媒体下载等都会实现。
将来，以 Wi-Fi 和蓝牙为基础的汽车应用将为各行各业带来新的 机会，从硅提供商到硬件制造商、汽车制造商、汽油零售企业等。
目前，部分公司已经开发出可以让驾乘人员用语音进行操控的车 载蓝牙设备；有些公司还为汽车生产商推出了一种蓝牙汽车工具包。
有了它，用户操控手持蓝牙设备，就能够与汽车设备之间进行无线联 系，比如无线遥控打开车门、与车内车辆检测系统无线交换数据库。
采用蓝牙技术的车载装置将使人们很容易在车内通过英特网下载音 乐、录像和发送电子邮件。
蓝牙技术还可以用在遥控汽车上。有一种用具有蓝牙功能的操作 杆来无线控制汽车，输入指令从操纵杆传送到计算机，由其产生控制 信号发送给汽车。这一平台还可以在工业应用中使用。
同时，蓝牙技术还可让用户在驾车时将移动电话和个人电脑进行 连接，就算此时你的笔记本电脑已关闭并存放在手提箱内，也可以 “委托”蓝牙去寻找相关资料，在驾驶的同时把问题解决。另外，有 了蓝牙技术，驾驶者还可以通过移动电话屏幕随时阅读邮件标题并查 阅电子邮件，甚至还可以下载音频和视频内容，这一切使汽车网络化 的梦想得以实现。更重要的是，蓝牙可以帮助汽车各部份数据处理器 实现无线连接，使车上所有的信息装置都实现数字化，包括汽车车厢、 发动机、底盘、电器、座椅等,从而使汽车真正实现网络化与智慧化。
用户可以在接近自己汽车的短程范围内，通过手机让汽车预先发动起 来，以便随时出发。
有技术人员预期，将来的汽车一旦发生故障，故障码会立刻显示 在电脑屏幕上。驾驶者可以通过“蓝牙”技术发 E-mail 到指定的汽 车维修中心，那里的工程师通过查看故障码和从数据库中调取的车辆 相关资料，可以遥控判断故障位置和原因，并拟定解决方案，然后将 这些数据返回给驾驶者，由其本人完成数据纠错和故障即时排除。毫 无疑问，“蓝牙”技术已经逐步延伸到汽车领域，它将使汽车的内外 环境发生革命性的变化。
不过到目前为止，汽车工业采用蓝牙技术的步伐仍然很缓慢，主 要原因是汽车工业对可靠性的要求和面临的环境挑战远远高于台式 设备。大部份为买新车至少花费了 2 万美元的汽车用户，一般来说很 难容忍一些小的计算故障，而对台式系统来说这些问题可被接受。汽 车行驶时会遇到凹凸不平的路面，不同的外部环境下，车内的温度变 化范围可能从-40~185°F，这对车载电子设备来说都是十分不利的。
2. 蓝牙技术在工业领域的应用
蓝牙技术将在无线互联的未来发展中扮演至关重要的角色，其影 响并不仅仅局限于普通的消费者，在工业环境中也同样会发挥巨大的 作用。工业应用领域是一个发展缓慢的市场。当这些技术早已运用于 我们的手表、健康设备、可穿戴和消费类应用时，工业市场也已经开 始从这一不断发展的技术中受益。
作为最新一代的蓝牙技术，智能蓝牙是一种基于“传统”蓝牙技 术的低功耗版本，这项技术在汽车和手机耳机中的应用也越来越广泛。 智能蓝牙器件可以利用一颗纽扣电池（与手表中使用的电池相类 似）供电运行好几年。这一低功耗特性使其在工业应用领域极具吸引 力，因为智能蓝牙器件可以使传感器连续运行数年。此外，这款技术 也逐渐发展成为可由能量采集方式供电运行，如此一来就无需再更换 电池，这也是恶劣或远程工业环境应用的理想选择。
智能蓝牙也将使现有的工业产品更加易于使用，控制和监视也会 变得更加方便。如今，超过 10 亿个智能手机和平板电脑已经配备了 智能蓝牙技术。在无需网关（用来连接两个诸如 Wi-Fi 路由器的器件） 的情况下，工业设备可以直接与智能手机或平板电脑进行通信。
车间工人只需走到设备附近，就可以利用智能手机或平板电脑安 全地连接至工业设备，从而避免了使用那些过于复杂的人机界面。同 时，工人也可以通过智能手机或平板电脑监视设备的温度、电机的活 动以及生产率。
智能蓝牙还可以在设备部件需要维修或更换时提醒车间工人，并 且自动订购替换部件，亦或是通过器件提交服务请求。同样，当车间 工人在设备旁边时，可以无线配置或重新配置这些设备，而无需从工 厂其他地方的中央控制室中对设备进行控制。 除了易于使用外，由于设备和中央控制室之间不再需要成百上千 米的通信电缆，智能蓝牙能够为工厂大大节约成本，从而提供一种速 度更快、成本有效性更高的企业运营方式。由于连接范围超过 100 米， 除了器件之间的互连互通，低能耗蓝牙网络可以覆盖整个厂区。
智能 蓝牙也可被封装起来并放置在恶劣环境中，在保护产品不受湿度和灰 尘影响的同时，可以从工人无法达到的位置提供信息。 以数控系统为例，我们都知道，数控机床是制造业的工作母机， 是制造业的基础和根本，蓝牙技术与数控系统的结合，可以从以下三 个方面提升现有数控系统的性能：
（1）实现技术人员对数控机床的无线监控，方便了用户生产和 维护。在生产过程中用户方技术人员可以通过便携的蓝牙监控设备对 数控设备进行实时监控和干预机床的运行。
（2）通过建立高速无线数据链路提高数控系统的实时自动监控 能力。现有数控系统是基于操作者监控的系统。当数控机床进行加工 工作时，操作者主要依靠肉眼的观察和自身的经验来判断机床的运行 情况并作出适当的干预，例如停止主轴、系统停机等。这一过程是人 工的，其最大的缺陷在于实时性差，当操作者发现异常情况时，可能 已造成工件的损毁、机床的破坏等无法弥补的损失。 通过引入蓝牙技术，在数控主机与蓝牙监控机之间建立高速数据 链路，将数控系统的运行参数实时地传送给蓝牙监控机，由监控机实 时地、自动地监控和记录数控系统的运行状态并对数控系统主机发送 相应的操作命令。
（3）通过蓝牙监控系统对数控系统运行状态的实时和完整的记 录提高数控系统的可维护性。提高机床的维护效率，缩短维护时间是 提高数控机床利用率和节省人力、资金的重要途径。。蓝牙技术引入 数控系统后，通过对系统运行状态的完整保存，得以对故障进行再现、 和分析，可以大大提高系统的非机械性故障的维护效率。
3.蓝牙技术在现代医疗电子设备中的应用
蓝牙最初考虑的多数应用都是用于取代有线连接。医疗设备在医 院每台设备基本都是独立的系统，因此各种设备，都配有自己的计算 机系统和打印机等外设系统，都是数据线独立连接，因此，读取机器 状态、重新配置设备、传感器数据、病人资料、病人监护、安全访问 数据、资产追踪等为了安全性考虑，都是独立的系统，最常见的现象 如手术室，放射科室，可以看见到处是电缆线连接，交错地散在地上， 一旦出了仪器故障，要花费医生很大的功夫顺着电线检查每个接口是 否连接好，整理线就很费事，这样浪费很多时间，时间对抢救病人而 语言是十分宝贵的。在有蓝牙技术联接后的各个设备，就解决了医疗 设备使用者的麻烦。
有些医疗仪器，如脑电图、心电图等电生理仪器，是从患者的体 表接受电电信号，将生物电信号，通过电缆传输到医疗设备中，进行 分析。其间，因为电缆的连接，限制了患者的位置和运动，只能在卧 位接受体检，于是不能了解到在其他体位，甚至是运动状态下患者在 一定范围活动的生物电信号的情况。 有些医疗的禁区，如层流病房、手术室、放射摄片室、放疗室、 抢救室等，不是适宜所有医务人员的进出，必须要有严格的隔离制度， 蓝牙在这些地方就能发挥很到的作用，医生可以使有些检查和治疗无 线遥控进行，减少了工作人员直接进出的机率，同时不妨碍医生的治 疗和会诊的工作。
蓝牙系统在医疗领域应用的主要模式图如图所示： 任何医疗设备的使用，首先要保证对人的绝对安全性，才有可能 投入临床使用，才能被被医患双方接受使用。 长期来看，蓝牙取代现有有线系统的机会不断增加，短期内发展 速度将会比较快。通过无线连接来增加产能速度虽然较慢，但长期潜 力较大，有很好的发展前景。
4.蓝牙技术在专业对讲机中的应用
交警：蓝牙肩咪或蓝牙耳机配合蓝牙 PTT 的使用能够摆脱线缆， 使交警行动更方便，在开摩托车的时候不影响通话。蓝牙技术只要在 有效范围内，可以穿透一些障碍物，不限角度进行设备间的互联，因 此可把车台可以放置在摩托车的后备箱里，同时大大增强了方便性和 隐蔽性；
巡警：国内巡警装备较多。对讲机+蓝牙肩咪或蓝牙耳机+蓝牙 PTT，可以使得巡警摆脱线缆，专注于路面状况；
警车：车台配合蓝牙肩咪或蓝牙耳机+蓝牙 PTT，一方面可以在 车内实现免提通话，另一方面遇到状况可以离开警车 10 米左右依然 能保持通讯，处理事情的同时能保持与调度中心的通讯；
便衣警察：要求实时的对讲通话，同时又对隐蔽性的要求非常高。 普通对讲机容易暴露目标，而佩戴蓝牙耳机可以不露痕迹；
港口：吊车、拖车内车台配合蓝牙肩咪或蓝牙耳机+PTT，能够极 大方便用户的操作，提高效率和安全性。
酒店、高档餐厅-要求服饰整洁、职业化。对讲机结合蓝牙耳机 或蓝牙肩咪、蓝牙 PTT 的应用可以解放双手，提升职业形象；
建筑、物流运输-在全性要求较高的场合，配合蓝牙耳机或蓝牙 肩咪、蓝牙 PTT 的应用可以解放双手，提高安全性；
特殊行业-对讲机蓝牙肩咪或蓝牙耳机能保持在解放双手同时作 业的前提下最大程度上降低对讲机对人体大脑造成的辐射伤害，对讲 机蓝牙耳机或蓝牙肩咪将可以和对讲机主机保持 10 米左右的距离依 旧实现沟通畅通，对特殊行业这些特定人群的生理以及心理将会产生 极大的人文关怀。
5蓝牙技术的发展与前景目前，蓝牙技术最主要的应用在消费电子领域，随着蓝牙 4.x 的 普及以及移动互联网的崛起，使蓝牙技术应用从手机、平板等便携式 设备向物联网、医疗等新领域拓展，许多基于移动平台的蓝牙应用为 整个无线市场带来新的商业机遇。
1. 可穿戴
近两年智能可穿戴设备市场的快速增长与蓝牙技术息息相关，蓝 牙体积小、成本低以及功耗低的特性，为长期使用小电池供电的可穿 戴设备提供了省电省流量的完美解决方案，支持蓝牙技术的可穿戴设 备不仅能与智能手机通信，还能互相之间通讯以及与互联网进行通讯， 对可穿戴的智能化设计、开发和管理意义重大。
2.智能门锁
智能门锁内置蓝牙模块，可实现用手机遥控开门。而且能够实时 监控门锁状态，随时随地掌控家里的进出情况。现在蓝牙电子门锁在 海外已经兴起，蓝牙技术在智能门锁市场有很大的上升空间。
3.资产管理
蓝牙技术能够发射与接收 2.4GHz 的无线信号，通讯距离可达到 100 米，且在有效范围内可以穿越障碍物进行连接，没有特别的通讯 视角和方向要求，可实现对实物状态、运行过程以及服务进行综合管 理。在资产管理方面的应用，有望称为新一轮蓝牙技术创新发展的浪 潮。
4.儿童定位
蓝牙定位技术的代表是 iBeacon，该技术是苹果公司开发的一种 低功耗蓝牙精确微定位技术。通过此技术设备可以接收一定范围由其 他 iBeacon 发出来的信号，这种低成本的开发技术在国内外很多儿童 定位产品中被广泛使用，一旦孩子与家长超出安全距离，家长手机会 立即发出警报提示，确保儿童处于安全位置。
5.移动支付
蓝牙与移动支付的结合是移动安全解决方案安全性与便捷性的 重要体现，近两年各类蓝牙 KEY、蓝牙 POS 等智能终端的新兴，为移 动支付的发展注入新活力。各类金融 IC 卡终端通过蓝牙传输和智能 手机相连，也成为金融 IC 卡接入互联网的重要数据入口。
6.NFC
技术与蓝牙技术的区别 NFC 又称近距离无线通信，是一种短距离高频的无线通信技术， 允许设备之间进行短距离（10cm 内）非接触式点对点传输交换数据。 最初由免接触式射频识别（RFID）演变而来，并向下兼容 RFID。
NFC 应该说是一种新兴的技术，使用了具备 NFC 技术的设备在彼 此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别(RFID)及互连 互通技术整合演变而来，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应 式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、 门禁、移动身份识别、防伪等应用。
NFC 和蓝牙(Bluetooth)都是短程通信技术，而且都被集成到移 动电话。但 NFC 不需要复杂的设置程序。NFC 也可以简化蓝牙连接。
NFC 略胜蓝牙的地方在于设置程序较短，但无法达到低功率蓝牙 (Bluetooth Low Energy)的速度。在两台 NFC 设备相互连接的设备识 别过程中，使用 NFC 来替代人工设置会使创建连接的速度大大加快： 少于十分之一秒。但在连接数方面就远逊于蓝牙，NFC 的数据传输只 能单对单，而蓝牙则可以单对多。 NFC 的最大数据传输量 424 kbit/s 远小于 Bluetooth V2.1 (2.1 Mbit/s)。 虽然 NFC 在传输速度与距离比不上蓝牙 (小于 20 cm)， 但相应可以减少不必要的干扰。这让 NFC 特别适用于设备密集而传输 变得困难的时候。相对于蓝牙，NFC 兼容于现有的被动 RFID (13.56 MHz ISO/IEC 18000-3) 设施。NFC 的能量需求更低，与蓝牙 V4.0 低 能协议类似。