蓝牙设备发现与同步(page and page scan详解)

1. 蓝牙设备的发现和同步简介：

蓝牙设备在建立连接以前，通过在固定的一个频段内选择跳频频率或由被查询的设备地址决定,迅速交换握手信息时间和地址,快速取得设备的时间和频率同步。建立连接后,设备双方根据信道跳变序列改变频率,使跳频频率呈现随机特性。

蓝牙系统定义了种工作状态下的跳频序列寻呼、寻呼响应、查询、查询响应 和信道 跳变序列, 不同状态下的跳频序列产生策略不同。

蓝牙定义了32个频点为一个频段, 划分为79个子频段, 工作的频段及跳频顺序取决于所输入的蓝牙主控设备时钟CLK 和主控设备地址的最低28比特有效位, 即BD_ADDR[0…27]或者28比特通用查询接入码(General Inquiry Access Code,GIAC).

1）查询/查询扫描状态:

蓝牙设备通过查询来寻找在其周围邻近的设备,查询设备每隔312.5微秒选择一个新的频率来发送查询,被查询设备每隔1.28s选择一次新的监听频率。查询和被查询设备使用通用查询接入码(GIAC,General Inquiry Acess Code)LAP(Low Address Part),作为查询地址,GIAP LAP为0x9E8B33. 蓝牙标准规定不允许任何蓝牙设备使用和GIAP  LAP一样的地址。产生的32个查询跳变序列(Inquiring  hopping  sequence) 均匀分布在79个频率信道上。

2）寻呼/寻呼扫描状态:

蓝牙设备通过寻呼来呼叫其它的设备加入其所在的微微网,寻呼设备每隔312.5微秒选择一个新的频率来发送寻呼,在寻呼扫描时,被寻呼设备每隔1.28s选择一个新的监听频率。寻呼和被寻呼设备使用被寻呼设备地址(BT_ADDR)的低28个比特,产生的寻呼跳变序列(paging –hopping  sequence)是一个定义明确的周期序列,它的各个频点均匀分布在2.4G的79个频率信道上.

3）连接状态：

在当前状态下, 蓝牙通信设备双方每隔625微秒改变一个频率，使用主设备地址的最低28位有效位, 产生的信道跳变序列(Channel hopping sequence)周期非常长,而且79跳变序列在任何的一小段时间内都是接近均匀分布的。

2. 蓝牙状态转换图：

上图是蓝牙状态转换图，从图中可以看出STANDBY状体是蓝牙设备的默认状态。此模式下设备处于低功耗状态。

Page：这个子状态就是我们通常称为的连接(寻呼)，进行连接/激活对应的slave的操作我们就称为page。它是指：发起连接的设备（主设备）知道要连接设备的地址。所以可以直接传呼。（想想传呼机，要知道号码才行）。

Page scan：这个子状态是和page对应的，它就是等待被page的slave所处的状态，换句话说，若想被page到，我们就要处于page scan的状态。

inquiry：这就是我们通常所说的扫描状态，这个状态的设备就是去扫描周围的设备。它是不知道周围有什么设备，要去查询（调查），类似于广播（吆喝）。处于Inquiry Scan的设备可以回应这个查询。再经过必要的协商之后，它们就可以进行连接了。

此处需要说明的是：Inquiry之后，不需要进入Page就可以连接上设备。

inquiry scan：这就是我们通常看到的可被发现的设备。体现在上层就是我们在android系统中点击设备可被周围什么发现，那设备就处于这样的状态。

slave response：这个就是在page的过程中，slave收到了master的page msg，它会回应对应的page response msg，同时自己就进入到了slave response的状态。

master response：master收到slave response的msg后，他就会进入到master response的状态，同时他会发送一个FHS的packet。

inquiry response：就是在inquiry scan的设备在收到inquiry的msg后，就会发送inquiry response的msg，在这之后它就会进入到了inquiry response的状态了。

以上的各种状态可以总结到下面的寻呼过程中：即寻呼过程按照如下步骤进行：

1) 一个设备（源）寻呼另外一个设备（目的），此时处于寻呼状态。（Page state）

2) 目的设备接收到该寻呼，此时处于寻呼扫描状态。（Page Scan state）

3) 目的设备发送对源设备的回复，此时处于子设备响应状态。（Slave Response state）

4) 源设备发送FHS包到目的设备，此时处于主设备响应状态。（Master Response state。）

5) 目的设备发送第二个回复给源设备，此时处于子设备响应状态（Slave Response state。）

6) 目的和源设备切换并采用源信道的参数，此时处于主设备响应状态和子设备响应状态。