Материал: конспект-лекций

271

Рисунок 2.23 – Структура годинника Bluetooth

Синхронізація й частота каналу пікомережі визначені Bluetooth-годинником провідного пристрою (master). Після формування пікомережі всі ведені пристрої синхронізуються з ведучим.

Вони зберігають необхідне значення зсуву щодо своїх убудованих годинників. Оскільки власні годинники Bluetooth-модулів не змінюються, можна використати різні зсуви для реєстрації в різ-

них пікомережах.

Пристрій Bluetooth у процесі роботи може перебувати в декількох станах (рис.2.24), два ос-

новних - це режими очікування Standby і режим встановленого з'єднання Connection, інші є допо-

міжними в процесі перемикання між Standby й Connection.

Рисунок 2.24 – Діаграма станів Bluetooth

Очікування є станом по-умовчанню для всіх пристроїв Bluetooth. У цьому стані йдуть тіль-

ки годинники, і споживана потужність дуже низька. Пристрій може залишати стан очікування для

272

сканування ефіру на предмет наявності повідомлень пейджинга (Page Scan) або запиту (Inquiry Scan), або сам бути джерелом цих повідомлень (Page або Inquiry).

Процедура запиту (Inquiry procedure). Процедура запиту запускається, коли аплікація, що виконується на Bluetooth пристрої, не може визначити адресу одержувача пакетів, наприклад, при звертанні до публічної точки доступу або принтера. Також процедура використається для пошуку інших пристроїв у радіусі дії локального пристрою Bluetooth. У пристрої записуються всі значення адрес і внутрішніх годин пристроїв, що відповіли на повідомлення запиту.

Запит (Inquiry). У цьому режимі пристрій надсилає запит, адресований всім пристроям, у

цьому випадку використовується загальний код доступу (GIAC - General Inquiry Access Code) або якомусь певному типу пристроїв, у цьому випадку використається фіксований код доступу, закрі-

плений за кожним типом пристроїв (DIAC - Dedicated Inquiry Access code). Передача повторюється на 16 частотах, що й формують послідовність запиту, називану ланцюжком (train). Між передача-

ми запитів відбувається сканування частоти на предмет наявності відповідей. Існують два типи ланцюжків - A й B. Кожен ланцюжок повинен бути повторений 256 разів, щоб зібрати всі можливі відповіді від пристроїв. Загальний час, необхідний для виконання цієї операції - 10,24 секунди.

Однак, якщо за менший інтервал зібрано досить відповідей, запит може бути перерваний. Якщо процедура запиту ініціалізується автоматично, один раз у хвилину, тоді інтервал між послідовни-

ми запитами повинен бути випадковим, щоб уникнути синхронізації і, як наслідок, колізії з іншим пристроєм, залученим у запит.

Сканування повідомлень запиту (Inquiry Scan). Пристрій, що може бути виявленим іншими пристроями, буде періодично входити в режим перегляду запитів і прослуховувати запити на всіх

16 частотах, що використаються в послідовності. Пристрій може входити в режим сканування за-

питів з режимів з'єднання або очікування. Якщо режим з'єднання був SCO, то з'єднання буде підт-

римуватися щоб уникнути втрати мовних пакетів, якщо ж ACL, то передача пакетів буде припи-

нена. Наявність SCO з'єднання може продовжити процедуру запиту.

Відповідь на запит (Inquiry Response). Коли повідомлення запиту отримане в режимі скану-

вання запитів, повинна бути відправлена відповідь, що містить адресу пристрою, що відповідає.

Однак відповідь відправляється не відразу, тому що на запит можуть відповідати й інші пристрої,

що приведе до колізії. Перед відповіддю витримується випадкова затримка в діапазоні від 0 до 123

часових інтервалів, після чого пристрою, що опитує, відправляється пакет FHS. Пакет FHS містить адресу пристрою, значення його годинника й інформацію про те, коли пристрій входить у режим пейджингу. Після відповіді на запит пристрій продовжує сканування запитів на наступній частоті послідовності без очікування підтвердження.

Запитуючий пристрій при одержанні відповіді також не підтверджує її, а продовжує проце-

дуру запиту. Тільки коли запитуючому пристрою буде потрібно встановити обмін даними із запи-

273

туваним пристроєм ("paging"), буде використана отримана раніше від запитуваного пристрою ін-

формація.

Після того, як запит був успішно виконаний, або адреса пристрою, з яким повинне бути встановлене з'єднання, була визначена, запускається процедура пейджингу.

Процедура пейджингу (Paging procedure). Процедура пейджинга запускається перед вста-

новленням з'єднання. Пристрій, що ініціює запуск процедури, стає провідним (master).

Пейджинг (Pagе). Цей режим потребує від провідного пристрою виконати наступні проце-

дури:

1. Використання інформації про часові координати підлеглого пристрою, якщо така є, щоб визначити, коли в послідовності запитів веденого пристрою виконується операція прослуховуван-

ня.

2. Обчислення коду доступу веденого пристрою (Device Access Code - DAC) з його адреси.

3. Відправлення пейджинг-повідомлення, ланцюжок А містить у собі 16 частот, що оточу-

ють частоту провідного пристрою, а ланцюжок B - інші. Якщо пейджинг по ланцюжку А неуспіш-

ний, проводиться кілька процедур пейджингу по ланцюжку B. Якщо ж пейджинг по ланцюжку А успішний, процедура пейджингу буде закінчена через 1,28 секунди; інакше процес займає 2,56 се-

кунди.

Сканування повідомлень пейджингу (Page Scan). У цьому режимі пристрій сканує частоти на предмет наявності повідомлень пейджингу. Послідовність частот, що використовується для сканування (page hopping sequence) формується з адреси пристрою, що сканує (BD_ADDR) і міс-

тить 32 частоти. Ця ж сама адреса використовується провідним пристроєм для формування такої ж послідовності частот пейджингу певного пристрою.

Відповідь на пейджинг (Page Response). При одержанні повідомлення пейджингу, ведений пристрій входить у режим відповіді й посилає провідному пристрою пакет відповіді, що містить ідентифікатор веденого пристрою (Slave ID), та його код доступу (DAC). Провідний пристрій при одержанні цього пакета посилає FHS пакет веденому пристрою, повідомивши йому значення свого годинника й адресу. Ведений пристрій підтверджує цей пакет, знову відправляючи Slave ID. На підставі інформації, що міститься в пакеті FHS, ведений пристрій формує новий код доступу, син-

хронізує власний годинник із годинником провідного пристрою шляхом обчислення значення зсу-

ву. Використовуючи значення годинника й адресу провідного пристрою, ведений формує унікаль-

ну послідовність частот довжиною 512 елементів. Ця послідовність буде використовуватися про-

тягом усього процесу передачі інформації користувача. Покроковий процес установлення з'єднан-

ня представлений у табл. 2.6 і на рис. 2.25.

Таблиця 2.6 - Процес установлення з'єднання

274

Рисунок 2.25 – Установлення з'єднання між пристроями Bluetooth

2.1.4 Апаратна реалізація. Модуль Ericsson Bluetooth ROK 101 007

Модуль ROK 101 007 являє собою кінцевий пристрій, що призначено для реалізації доступу за допомогою технології Bluetooth і може бути вбудований в будь-який електронний пристрій.

Модуль складається із трьох основних частин: контролера монополосної передачі (baseband controller), flash-пам’яті й радіотракту, що забезпечує зв'язок у діапазоні 2,4-2,5 ГГц. Модуль підт-

римує як передачу даних, так і передачу мови. Зв'язок між модулем і хост-контроллером підтри-

мується за допомогою високошвидкісного інтерфейсу USB або інтерфейсу UART/PCM. При підк-

люченні через USB-порт модуль зорієнтується як slave-пристрій і не вимагає використання додат-

кових ресурсів комп'ютера. Структурна схема модуля представлена на рис. 2.26.

275

Рисунок 2.26 – Структурна схема модуля Bluetooth ROK 101 007

Модуль ROK 101 007 відповідає специфікації Bluetooth v.1.0B та є пристроєм класу 2 з ви-

хідною потужністю радіо пристрою 0 дБм. Модуль відрізняється малими габаритами - його геоме-

тричні розміри становлять 32,8 х 16,8 х 2,75 мм.

Типові додатки модуля при використанні інтерфейсу USB й UART/PCM представлені на рис. 2.27