嵌入式系统无线通信——蓝牙与BLE技术.docx

更新时间：2026-09-14 08:13:53 大小：39K 上传用户：江岚查看TA发布的资源 标签：嵌入式系统无线通信蓝牙 BLE 物联网 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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43 嵌入式系统无线通信——蓝牙与BLE技术

一、引言

蓝牙技术是嵌入式系统中最广泛使用的短距离无线通信技术之一，从经典蓝牙的音频传输到低功耗蓝牙（BLE）的物联网应用，蓝牙技术在消费电子、医疗健康和智能家居等领域发挥着重要作用。BLE 作为蓝牙 4.0 规范引入的核心技术，以其极低的功耗、灵活的拓扑结构和标准的应用层协议，成为物联网设备连接的首选方案。本文将从蓝牙协议栈、BLE 架构、嵌入式开发和工程实践四个方面，系统阐述蓝牙与 BLE 技术在嵌入式系统中的应用。

二、蓝牙协议栈架构

蓝牙协议栈从下到上分为三个层次：控制器层包含物理层（RF）和链路层（LL），负责射频信号的收发和链路管理；主机层包含 L2CAP（逻辑链路控制与适配协议）、SMP（安全管理器协议）、ATT（属性协议）和 GATT（通用属性配置文件）；应用层基于 GATT 实现各种应用配置文件。

**经典蓝牙（BR/EDR）**支持高达 3Mbps 的数据速率，面向音频流和文件传输等需要持续连接和高带宽的应用。经典蓝牙采用微微网拓扑，一个主设备最多连接 7 个从设备。

**低功耗蓝牙（BLE）**支持 1Mbps 到 2Mbps 的数据速率，以极低的功耗（典型峰值电流 5mA 到 15mA）实现设备发现、连接和数据传输。BLE 采用广播和连接两种工作模式，在广播模式下发送广告数据包，在连接模式下进行双向数据通信。

三、BLE 核心协议

**GAP（通用访问配置文件）**定义了 BLE 设备的角色和工作模式。设备角色包括广播者（Broadcaster）、观察者（Observer）、外设（Peripheral）和中心设备（Central）。GAP 还定义了设备发现、连接建立和安全管理过程。

**GATT（通用属性配置文件）**定义了 BLE 设备之间的数据交互方式。GATT 使用服务器-客户端模型，服务器端维护属性表，客户端通过读写属性实现数据交互。属性表由服务（Service）、特征（Characteristic）和描述符（Descriptor）组成层次结构。每个特征包含值和属性，支持读取、写入、通知和指示等操作。

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