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英 Robin Heydon 著，陈灿峰 刘嘉 译

图书标签:

• 蓝牙
• 低功耗蓝牙
• BLE
• 开发
• 嵌入式
• 无线通信
• 物联网
• 技术
• 教程
• 指南

店铺： 互动创新图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111469216

商品编码：27156785237

丛书名： 电子与嵌入式系统设计译丛

出版时间：2014-06-01

页数：235

书[0名0]：	低功耗蓝牙开发指南 |3770259
图书定价：	69元
图书作者：	(英)Robin Heydon
出版社：	[1机1] 械工业出版社
出版日期：	2014/6/1 0:00:00
ISBN号：	9787111469216
开本：	16开
页数：	235
版次：	1-1

作者简介

作者：（英[0国0]）海登（Robin Heydon） 译者：陈灿峰 刘嘉 Robin Heydon，毕业于英[0国0]曼彻斯特[0大0][0学0]计算 [1机1] 科[0学0]专业，是CSR公司负责蓝牙技术标准化的标准架构师，也是制定低功耗蓝牙技术标准的[0超0]低功耗工作组的联合主席。自2007年起推动低功耗蓝牙技术标准的制定工作，因其贡献卓著。2010年他入选了蓝牙技术联盟[0名0]人堂。

内容简介

《低功耗蓝牙开发指南》通过与经典蓝牙作对比，详尽介绍了将深入影响下一次无线技术革命的低功耗蓝牙技术的产生、设计、工作原理及其良好的节能、抗干扰特性和灵活、简单的开发特点。本书分为四个部分，分别阐述了低功耗蓝牙技术及其控制器、主 [1机1] 的工作原理，以及应用程序的设计开发，适合从事低功耗蓝牙产[0品0]开发工作的工程师、应用程序开发人员、设计师或市场营销人员等各类读者阅读。

目录

《低功耗蓝牙开发指南》 译者序 前言 [0第0]一部分 综 述 [0第0]1章 什么是低功耗蓝牙技术 2 1.1 设备类型 4 1.2 设计目标 5 1.3 术语 6 [0第0]2章 基本概念 8 2.1 纽扣电池 8 2.2 时间即能量 9 2.3 昂贵的内存 10 2.4 非对称设计 10 2.5 为成功而设计 11 2.6 凡事皆有状态 12 2.7 客户端–服务器架构 12 2.8 模块化架构 13 2.9 十亿只是个小数目 14 2.10 无连接模型 14 2.11 范式 14 2.11.1 客户端–服务器架构 14 2.11.2 面向服务的架构 15 [0第0]3章 低功耗蓝牙的体系结构 19 3.1 控制器 20 3.1.1 物理层 20 3.1.2 直接测试模式 20 3.1.3 链路层 21 3.1.4 主 [1机1] /控制器接口 22 3.2 主 [1机1] 22 3.2.1 逻辑链路控制和适配协议 22 3.2.2 安全管理器协议 23 3.2.3 属性协议 23 3.2.4 通用属性规范 24 3.2.5 通用访问规范 25 3.3 应用层 25 3.3.1 特性 26 3.3.2 服务 26 3.3.3 规范 26 3.4 协议栈划分 27 3.4.1 单芯片解决方案 27 3.4.2 [0[0双0]0]芯片解决方案 28 3.4.3 三芯片解决方案 28 [0第0]4章 [亲斤]的使用模型 30 4.1 存在检测 30 4.2 广播数据 31 4.3 无连接模式 31 4.4 网关 32 [0第0]二部分 控 制 器 [0第0]5章 物理层 36 5.1 背景 36 5.2 模拟调制 36 5.3 数字调制 38 5.4 频段 39 5.5 调制 40 5.6 射频信道 41 5.7 发射功率 41 5.8 容限 42 5.9 接收 [1机1] 灵敏度 42 5.10 通信距离 42 [0第0]6章 直接测试模式 45 6.1 背景 45 6.2 收发 [1机1] 测试 46 6.2.1 测试报文格式 46 6.2.2 发射 [1机1] 测试 47 6.2.3 接收 [1机1] 测试 47 6.3 硬件接口 48 6.3.1 串口 48 6.3.2 命令与事件 48 6.4 使用HCI的直接测试模式 50 [0第0]7章 链路层 51 7.1 链路层状态 [1机1] 51 7.1.1 就绪态 52 7.1.2 广播态 53 7.1.3 扫描态 53 7.1.4 发起态 54 7.1.5 连接态 55 7.1.6 多状态 [1机1] 55 7.2 报文 57 7.2.1 广播与数据报文 57 7.2.2 白化 57 7.3 报文结构 59 7.3.1 比特序与字节 60 7.3.2 前导 60 7.3.3 接入地址 60 7.3.4 报头 61 7.3.5 长度 61 7.3.6 净荷 63 7.3.7 循环冗余校验 63 7.4 信道 63 7.4.1 跳频 66 7.4.2 自适应跳频 66 7.5 设备发现 68 7.5.1 通用广播 69 7.5.2 定向广播 69 7.5.3 不可连接广播 70 7.5.4 可发现广播 70 7.6 广播 70 7.7 建立连接 71 7.7.1 接入地址 72 7.7.2 CRC初始化 72 7.7.3 发送窗口 72 7.7.4 连接事件 73 7.7.5 信道图 74 7.7.6 睡眠时钟精度 74 7.8 发送数据 74 7.8.1 数据报头 75 7.8.2 逻辑链路标识符 75 7.8.3 序列号 76 7.8.4 确认 76 7.8.5 更多数据 77 7.8.6 使用序列号和更多数据的例子 77 7.9 加密 79 7.9.1 AES 79 7.9.2 加密净荷数据 80 7.9.3 消息完整性校验 81 7.10 管理连接 82 7.10.1 连接参数更[亲斤] 83 7.10.2 自适应跳频 84 7.10.3 启动加密 85 7.10.4 重启加密 87 7.10.5 版本交换 87 7.10.6 功能交换 89 7.10.7 终止连接 90 7.11 鲁棒性 90 7.11.1 自适应跳频 90 7.11.2 强CRC 92 7.12 为低功耗[0优0]化 93 7.12.1 短报文 93 7.12.2 高比特率 94 7.12.3 低开销 95 7.12.4 确认 [1机1] 制 96 7.12.5 单信道连接事件 96 7.12.6 亚速率连接事件 97 7.12.7 离线加密 98 [0第0]8章 主 [1机1] /控制器接口 99 8.1 介绍 99 8.2 物理接口 99 8.2.1 UART 99 8.2.2 3线UART 100 8.2.3 USB 101 8.2.4 SDIO 102 8.3 逻辑接口 102 8.3.1 HCI信道 102 8.3.2 命令数据包 102 8.3.3 事件数据包 103 8.3.4 数据包 104 8.3.5 命令流控 105 8.3.6 数据流控 106 8.4 控制器的配置 106 8.4.1 重置控制器为已[0知0]状态 106 8.4.2 读取设备地址 107 8.4.3 设置事件掩码 107 8.4.4 读取缓冲区[0大0]小 108 8.4.5 读取控制器支持的功能 109 8.4.6 读取控制器支持的状态 109 8.4.7 随 [1机1] 数 110 8.4.8 加密数据 110 8.4.9 设置随 [1机1] 地址 111 8.4.10 白[0名0]单 112 8.5 广播和观察 112 8.5.1 广播 112 8.5.2 被动扫描 114 8.5.3 主动扫描 115 8.6 发起连接 116 8.6.1 与白[0名0]单设备发起连接 116 8.6.2 与单一设备发起连接 118 8.6.3 取消连接请求 118 8.7 连接管理 119 8.7.1 更[亲斤]连接 119 8.7.2 更[亲斤]信道映射图 120 8.7.3 交换功能列表 121 8.7.4 交换版本信息 121 8.7.5 加密连接 122 8.7.6 重启加密 123 8.7.7 终止连接 125 [0第0]三部分 主 [1机1] [0第0]9章 逻辑链路控制和适配协议 128 9.1 背景 128 9.2 L2CAP信道 130 9.3 L2CAP数据包结构 130 9.4 低功耗信令信道 131 9.4.1 命令拒绝 132 9.4.2 连接参数更[亲斤]请求和响应 132 [0第0]10章 属性 135 10.1 背景 135 10.1.1 精简协议 136 10.1.2 无所不在的数据 136 10.1.3 数据与状态 137 10.1.4 几种常见的状态 137 10.1.5 状态 [1机1] 138 10.1.6 服务和规范 139 10.2 属性 142 10.2.1 属性概述 143 10.2.2 属性句柄 143 10.2.3 属性类型 143 10.2.4 属性值 144 10.2.5 数据库、服务器和客户端 145 10.2.6 属性许可 145 10.2.7 接入属性 147 10.2.8 原子操作和事务 148 10.3 分组 149 10.4 服务 150 10.4.1 扩展服务 151 10.4.2 其他服务的重用 153 10.4.3 结合服务 153 10.4.4 [0首0]要还是次要 154 10.4.5 即插即用的客户端应用 156 10.4.6 服务声明 157 10.4.7 包含服务 158 10.5 特性 159 10.5.1 特性声明 159 10.5.2 特性数值 161 10.5.3 描述符 161 10.6 属性协议 164 10.6.1 协议消息 165 10.6.2 交换MTU请求 165 10.6.3 查找信息请求 166 10.6.4 按类型值查找请求 167 10.6.5 按类型读取请求 168 10.6.6 读取请求 168 10.6.7 [0大0]对象读取请求 168 10.6.8 多重读取请求 169 10.6.9 按组类型读取请求 169 10.6.10 写入请求 169 10.6.11 写入命令 169 10.6.12 签[0名0]写入命令 169 10.6.13 准备写入请求与执行写入请求 170 10.6.14 句柄值通[0知0] 171 10.6.15 句柄值指示 171 10.6.16 错误响应 171 10.7 通用属性规范 173 10.7.1 发现规程 174 10.7.2 发现服务 174 10.7.3 特性发现 175 10.7.4 客户端发起规程 176 10.7.5 服务器发起规程 178 10.7.6 属性协议数据单元（ATT PDU）到GATT规程的映射 178 [0第0]11章 安全 180 11.1 安全概念 180 11.1.1 认证 180 11.1.2 授[0[0权0]0] 181 11.1.3 完整性 181 11.1.4 [1机1] 密性 182 11.1.5 隐私 182 11.1.6 加密引擎 182 11.1.7 共享 [1机1] 密 182 11.2 配对和绑定 185 11.2.1 配对 185 11.2.2 配对信息交换 185 11.2.3 认证 186 11.2.4 密钥分配 187 11.2.5 绑定 188 11.3 数据签[0名0] 188 [0第0]12章 通用访问规范 189 12.1 背景 189 12.1.1 初次发现 190 12.1.2 建立初始连接 191 12.1.3 服务特性 191 12.1.4 长期关系 192 12.1.5 重连 192 12.1.6 私有地址 193 12.2 GAP角色 193 12.3 模式和规程 194 12.3.1 广播模式和观察规程 195 12.3.2 可发现性 195 12.3.3 可连接性 197 12.3.4 绑定 199 12.4 安全模式 200 12.5 广播数据 201 12.5.1 标识 202 12.5.2 服务 202 12.5.3 本地[0名0]称 203 12.5.4 发射功率等级 203 12.5.5 从设备连接间隔范围 203 12.5.6 服务请求 203 12.5.7 服务数据 203 12.5.8 制造[0商0]指定数据 203 12.6 GAP服务 204 12.6.1 设备[0名0]特性 204 12.6.2 外观特性 204 12.6.3 外围设备隐私标识 204 12.6.4 重连地址 205 12.6.5 外围设备连接参数 205 [0第0]四部分 应 用 [0第0]13章 中央设备 208 13.1 背景 208 13.2 发现设备 208 13.3 连接设备 209 13.4 这个设备能做什么 210 13.5 通用客户端 211 13.6 与服务交互 211 13.6.1 可读特性 212 13.6.2 控制点 212 13.6.3 状态 [1机1] 213 13.6.4 通[0知0]和指示 214 13.7 绑定 214 13.8 变更服务 215 13.9 实现规范 216 13.9.1 定义规范 216 13.9.2 查找服务 217 13.9.3 查找特性 217 13.9.4 使用特性 217 13.9.5 规范安全 217 [0第0]14章 外围设备 219 14.1 背景 219 14.2 仅广播 219 14.3 可发现 220 14.4 可连接 220 14.5 公开服务 221 14.6 特性 221 14.7 安全事项 222 14.8 为低功耗[0优0]化 222 14.8.1 可发现广播 224 14.8.2 绑定 224 14.8.3 可连接广播 224 14.8.4 定向广播 225 14.8.5 已连接 225 14.8.6 保持连接还是断开 226 14.9 [0优0]化属性 227 [0第0]15章 测试和质量鉴定 229 15.1 启动项目 229 15.2 选择功能 231 15.3 一致性检查 232 15.4 生成测试计划 232 15.5 建立合规文件夹 232 15.6 鉴定测试 233 15.7 鉴定设计 234 15.8 合规声明 234 15.9 产[0品0][0名0]录 234 15.10 结合组件 235

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《电子与嵌入式系统设计译丛:低功耗蓝牙开发指南》是[0学0]习低功耗蓝牙官方标准文档不可或缺的参考手册，适合每一位正在考虑、规划低功耗蓝牙产[0品0]开发，或者将该技术纳入工作体系的技术专家或决策者。

《低功耗蓝牙核心技术精解与实战》 前言 在物联网（IoT）蓬勃发展的时代，无线通信技术扮演着至关重要的角色。低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，BLE）凭借其低功耗、低成本、易于部署等特性，已成为连接海量设备的理想选择。从智能穿戴设备到智能家居，从工业物联网到医疗健康，BLE的应用场景日益广泛。然而，要真正掌握BLE技术，深入理解其核心原理，并能将其高效地应用于实际项目中，并非易事。 本书旨在为开发者提供一本全面、深入且极具实践价值的BLE开发指南。我们并非简单罗列API或概念，而是致力于剖析BLE技术背后的深层机制，从硬件交互到软件架构，从通信协议到应用开发，层层递进，力求让读者真正理解“为什么”和“如何做”。本书内容经过精心设计，力求严谨、准确，并兼顾理论深度与实践可行性，帮助开发者在瞬息万变的IoT领域中，构建出高性能、低功耗的智能设备。 第一部分：BLE协议栈深度解析 BLE协议栈是BLE通信的基石，理解其结构和工作原理是进行高效开发的前提。本部分将带领读者深入剖析BLE协议栈的各个层面，揭示其高效低功耗的秘密。 第一章：BLE物理层与链路层：通信的基础 物理层（PHY）：本章将详细介绍BLE物理层的关键参数，包括射频（RF）特性、信道规划、调制解调方式（如GFSK）等。我们将探讨BLE如何在2.4GHz ISM频段中高效地传输数据，以及各种物理参数对通信距离、稳定性和功耗的影响。我们将深入理解信号的产生、传播和接收过程，以及相关的硬件实现细节，为理解上层协议打下坚实基础。 链路层（Link Layer）：链路层负责数据的可靠传输和设备的连接管理。本章将聚焦于BLE的链路层协议，详细解析其核心概念，包括： 设备角色（Roles）：主设备（Master）、从设备（Slave）、广播设备（Broadcaster）、观察者（Observer）等角色的定义与交互。 数据包结构（Packet Structure）：深入分析BLE广告包（Advertising PDU）、扫描响应包（Scan Response PDU）、连接数据包（Connection PDU）等的详细构成，理解包头、payload、CRC校验等关键字段的作用。 物理连接建立过程（Connection 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开发环境搭建：介绍主流嵌入式BLE开发平台，如Nordic nRF Connect SDK、Silicon Labs Simplicity Studio、Espressif ESP-IDF等，以及相应的IDE、工具链和调试器。 SDK/HAL层应用：讲解如何利用厂商提供的SDK或HAL（Hardware Abstraction Layer）层API进行BLE功能的实现，例如如何配置GPIO、UART、SPI等外设，如何调用BLE相关的API函数。 FreeRTOS与BLE集成：介绍在RTOS（Real-Time Operating System）环境下，如何将BLE协议栈集成到应用程序中，实现任务调度、事件处理和资源管理。 功耗优化策略： 睡眠模式管理：深入讲解如何有效地利用MCU的各种睡眠模式，如System OFF、System ON、Light Sleep等，最大限度地降低设备功耗。 连接参数调优：演示如何根据应用需求，合理配置连接间隔、从设备延迟、超时时间等连接参数，在吞吐量和功耗之间找到最佳平衡。 广播策略优化：探讨不同的广播模式（Connectable, Scannable, Non-connectable, Non-scannable）对功耗的影响，以及如何根据场景选择最优广播策略。 数据传输效率提升：讲解如何通过数据打包、合并传输（bundling）等方式，减少空中传输时间，降低功耗。 自定义GATT服务与特性实现：详细演示如何创建一个新的GATT服务，并定义特性，实现自定义数据的读写和通知功能。例如，实现一个温湿度传感器数据的上报功能。 固件更新（Firmware Update）：介绍BLE设备固件更新（OTA，Over-the-Air）的实现方案，包括DFU（Device Firmware Update）流程、 bootloader的设计等。 第五章：BLE移动端应用开发（iOS与Android） iOS BLE开发： Core Bluetooth框架：详细介绍iOS Core Bluetooth框架，包括CBCentralManager（中心管理器）、CBPeripheral（外设）、CBService（服务）、CBCharacteristic（特性）、CBDescriptor（描述符）等核心类。 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评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上关于蓝牙的资料太多了，很多都是官方文档的简单翻译或者拼凑的教程，缺乏自己的思考和归纳。但这本书的编排逻辑非常出色，它仿佛是为工程师量身定做的学习路径图。它没有急于展示复杂的代码，而是先建立起对低功耗蓝牙核心概念的深刻理解，比如ATT/GATT服务模型的层次结构，L2CAP协议栈的作用，这些底层知识的扎实，是后续高效开发的基础。我个人最欣赏的一点是，作者在讲解完理论后，紧接着就给出了在不同操作系统（可能是iOS/Android，也可能是嵌入式RTOS）下的接口调用对比分析，这对于跨平台开发的工程师来说简直是福音。这种对比分析，让我能迅速理解不同环境下的实现差异，从而写出更健壮的代码。这本书的价值，已经超越了一本技术手册的范畴，更像是一本系统架构设计的指导书。

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这本书的装帧和印刷质量都堪称一流，纸张不易反光，长时间阅读眼睛也不会太累，这是对读者体验的尊重。从内容上看，它最大的亮点在于其前瞻性和广博性。它没有仅仅停留在经典的BLE 4.2或5.0标准，而是对5.2/5.3版本中引入的新特性，例如LE Audio和Periodic Advertising Extension等，也进行了深入的探讨，这保证了这本书的生命力。作者的笔触非常老练，尤其在描述数据流和状态机转换时，逻辑链条清晰无比，让人感到一切尽在掌握。我特别喜欢那种作者将复杂的协议栈比喻成一个高效运作的工厂流水线，清晰划分了每一层级的责任和接口。这本书的价值在于它构建了一套完整的知识体系，让你不仅知道“怎么做”，更明白“为什么要这样做”，这才是真正的高级指南。

评分☆☆☆☆☆

我对技术书籍的挑剔程度是出了名的，很多号称“权威”的作品，读完之后往往感觉知识点零散，不成体系，或者过于侧重于某个特定芯片厂商的私有协议，缺乏普适性。然而，这本著作给我的感觉完全不同。它的叙述语言严谨又不失生动，仿佛一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你。我特别喜欢其中穿插的一些“陷阱”提示，那些都是实战中血泪换来的教训，避免了读者走弯路。举个例子，关于广播数据帧的设计，它不仅解释了规范，还深入探讨了在不同工作模式下，如何通过微调参数来榨取最后一点电池寿命，这种对细节的执着追求，正是专业书籍的价值所在。总而言之，它的深度足以让资深开发者耳目一新，其广度也足以让新手少走很多弯路，可以说是覆盖了整个技术栈的精品之作。

评分☆☆☆☆☆

我最近在做一个对续航要求极高的物联网产品，选型蓝牙LE是必然的，但功耗优化始终是个瓶颈。我抱着试试看的心态买了这本书，结果发现它简直是“雪中送炭”。特别是关于睡眠模式和唤醒机制的章节，讲解得细致入微，甚至提到了不同时钟源对功耗的影响，这在其他资料中很少能见到。作者显然对实际的硬件资源限制有着深刻的体会。更让我感到惊喜的是，书中对安全连接（如LE Secure Connections）的讲解，不仅停留在加密算法的介绍，还详细说明了配对流程中的时序要求和潜在的中间人攻击防范措施。这为我的产品安全合规性提供了坚实的理论支撑。如果说有什么可以改进的地方，可能就是希望增加一些关于射频性能测试和电磁兼容性（EMC）基础知识的内容，那就更全面了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当有质感，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种内容充实、值得细读的专业书籍。虽然我还没有完全读完，但光是快速翻阅目录和前几章的介绍，就能感受到作者在组织材料上的匠心独运。它显然不是那种泛泛而谈的入门读物，而是直击核心技术难点的实战手册。我尤其欣赏它在理论阐述和实际应用案例之间的平衡把握，很多复杂的概念，比如数据包结构、连接建立流程等，都被拆解得非常清晰，配上精心绘制的图表，即便是初次接触这个领域的人也能迅速建立起一个清晰的知识框架。这种由浅入深、层层递进的讲解方式，极大地降低了学习曲线。我期待在后续章节中看到更多关于功耗优化和特定场景（比如可穿戴设备、智能家居）下的深度剖析，相信这本书会成为我未来项目开发中不可或缺的参考资料。希望作者能多加入一些调试技巧和常见问题的排查指南，那样就更完美了。