目录
1 概述
1.1 蓝牙的来源
1.2 蓝牙应用场景
2 蓝牙工作原理
2.1 信道
2.2 调制
2.3 数据包
2.4 组网方式
2.5 传输功率
2.6 灵敏度
2.7 指标参数
3 蓝牙标准
3.1 初代蓝牙
3.2 第一代蓝牙
3.3 第二代蓝牙
3.4 第三代蓝牙
3.5 第四代蓝牙
3.6 第五代蓝牙
3.7 第六代蓝牙
4 蓝牙协议
4.1 架构
4.2 蓝牙核心协议
4.2.1 蓝牙基带协议（Baseband Protocol）
4.2.2 蓝牙链路管理协议（LMP，Link Manager Protocol）
4.2.3 蓝牙逻辑链路控制与适配协议（L2CAP，Logical Link Control and Adaptation Protocol）
4.3 蓝牙应用协议
4.3.1 射频通信协议（RFCOMM，Radio Frequency Communication Protocol）
4.3.2 服务发现协议（SDP，Service Discovery Protocol）
4.3.3 蓝牙网络接入协议（PAN，Personal Area Network Protocol）
4.4 蓝牙音频协议
4.4.1 音频传通协议（A2DP，Advanced Audio Distribution Profile）
4.4.2 免提通话协议（HFP，Hands - Free Profile）
5 BLE的连接
6 BLE的安全机制
1 概述
1.1 蓝牙的来源
公元940-985年，哈洛德·布美塔特(Harald Blatand)，统一了整个丹麦，蓝牙是这个丹麦国王Viking的“绰号”，因为他爱吃蓝莓，牙齿被染蓝，因此而得这一绰号“Bluetooth”
来自英特尔的工程师JimKardach，在一次无线通讯行业会议上提议将“Bluetooth”作为无线通讯技术标准的名称，含有将四分五裂的局面统一起来的意思
蓝牙的标志是一个结合符文，它融合了卢恩字母（古北欧人使用的一类字母，现已灭绝）中的H（ᚼ）和B（ᛒ）符文，同时也是哈拉尔国王名字的首字母缩写
1.2 蓝牙应用场景
汽车领域
将BT功能应用到车载免提系统中，是最典型的汽车BT应用技术，利用手机作为网关，打开手机BT与车载免提系统，只要手机在距离车载免提系统的10米之内，都可以自动连接，控制车内的麦克风与音响系统，从而实现双向通话在汽车领域的应用
工业生产领域
BT 技术在数控机床中的应用，主要体现于无线监控方面，利用BT技术安装相应的监控设施，为数控机床用户生产提供方便，同时也维护了数控机床生产的安全，技术人员根据携带BT监控设备，随时监控与管理机床运行，发现数控机床生产问题及时治理
医药领域
以BT传输设备为依托，将医院诊断结果及时输送到存储器中，BT听诊器的应用以及BT传输本身耗电量较低，传输速度更加快速，所以利用电子装置及时传输诊断结果，提高医院诊断效率，确保诊断结果数据准确性
2 蓝牙工作原理
2.1 信道
蓝牙技术采用多信道通讯，工作于ISM频段，通常是在2.402GHz至2.48GHz之间
低功耗蓝牙有40个信道，信道范围从2.402GHz到2.480GHz，每个信道的间隔是2MHz
经典蓝牙的信道数量是79个，其范围也是从2.402GHZ-2.480Ghz，但是每一个信道的带宽只有1MHz
蓝牙使用了一种自适应跳频技术，通信双方以每秒 1600 次的速度在可用的79个信道上跳转，避免被一些固定的噪声干扰
2.2 调制
蓝牙利用的是高斯频移键控技术
在GFSK技术中，使用一个高斯滤波器对载波频率进行平滑处理，以减少误码率
低功耗蓝牙的GFSK的偏移量一般为±185KHz，首先确定一个中心频率，比如中心频率为2.402GHZ，逻辑1是在中心频率的基础上加185KHZ，逻辑0是在这个基础上减去185KHZ
经典蓝牙使用称为0.5BT高斯频移键控(GFSK)的数字频率调制技术实现彼此间的通信，把载波上移157kHz代表“1”，下移157kHz代表“0”，速率为100万符号(或比特)/秒，然后用“0.5”将数据滤波器的-3dB带宽设定在500kHz，限制射频占用的频谱
2.3 数据包
经典蓝牙的数据包最多有357个字节
9个字节的访问地址，区分每一个蓝牙设备
7个字节的标头，确保数据的可靠性和稳定性
数据位，长度在0-339个字节之间，如果是简单的控制指令，数据位的长度很短，可能只有一两个字节，但如果传递的是音频信号，数据位可达上百个字节
最后两个字节是CRC校验，用于检测这一帧数据正确与否
低功耗蓝牙最多有261个字节
最开始有1个字节的预补码，用于时钟同步和信道估计
接下来是4个字节的访问地址，用于区分不同的蓝牙设备
然后是2-253个字节的数据位
最后是三个字节的CRC校验位
经典蓝牙发射包类型：
DH1、DH3、DH5、2DH1、2DH3、2DH5、3DH1、3DH3、3DH5
按调制方式分类：
DH1、DH3、DH5属于 BDR 的包类型，调制方式为 GFSK
2DH1、2DH3、2DH5属于 EDR 的包类型，调制方式为π/4-DQPSK
3DH1、3DH3、3DH5 属于 EDR 的包类型，调制方式为 8DPSK
BLE蓝牙发射包类型：一般是BLE_1M、 BLE_2M
经典蓝牙和低功耗蓝牙的区别如下：
低功耗蓝牙
经典蓝牙
信道
40个信道 2MHZ间隔
79个信道 1MHZ间隔
传输距离
10米左右
最大可100米
传输速度
通常不大于2M/S
最大3M/S
功耗
功耗极低
电池供电可使用数年时间
不注重功耗
着重于传输容量
应用
物联网
智能家居
可穿戴设备
蓝牙耳机
数据传输
鼠标键盘
2.4 组网方式
基本型和数据型EDR(Enhanced Data Rate)：BR/EDR型是以点对点网络拓扑结构创建一对一设备通信
蓝牙的设备之间的组网方式是主从模式，也即有一个设备作为主设备Master，其他的设备作为从设备Slave
一个主设备最多可以连接7个不同的从设备
每个蓝牙设备都有一个唯一的 48 位地址，保证在同时存在多个蓝牙设备的情况下，相互之间不会产生干扰
低功耗型BLE（Bluetooh Low Energy）：BLE型则使用点对点（一对一）、广播（一对多）和mesh（多对多）等多种网络拓扑结构
从2016年的蓝牙5.0开始，蓝牙 Mesh 自组网技术，突破了传统蓝牙连接设备数量以及组网的限制，使得大量的智能装置可以进行多对多的数据传输，组成覆盖范围更广的网络，同时具备了自修复能力和更高的安全性
在智能楼宇的应用场景中， 建筑内的数百个或数千个设备采用蓝牙Mesh组网，可以安全地相互通信，也能搭配蓝牙Mesh网关，将数据透过宽带、5G信号或者Wi-Fi传输，进行远程的数据分析和控制
2.5 传输功率
射频功率输出，我们可以分为三个等级：
Class 1：输出功率为1mW (0dBm)～100mW (20dBm)，支持100m传输距离，功率控制是强制
Class 2：输出功率为0.25mW (-6dBm)～2.5mW (4dBm)，功率控制可选，正常情况下1mW(0dBm)支持10m传输距离，只要发射功率能超过0dBm就是属于Class 2的范围，但是如果超过4dBm的话，那就是Class 1
Class 3：输出功率为≤ 1mW (0dBm)，支持1m传输距离，输出功率最低，Class 3类设备由于其覆盖距离非常有限，所以不常见
2.6 灵敏度
在一般情况下，RX灵敏度为90-96dBm左右；主要和它的速率有很大的关系
其次就是蓝牙天线，蓝牙天线分为很多种类型，常用的类型有:
PCB天线：成本极低，调试简单，频段单一
陶瓷天线：可以分为块状陶瓷天线和片状陶瓷天线，特点是尺寸小，成本低、性能较好
FPC：成本低，性能好，调试复杂，比较常见的一种天线
LDS：算是FPC的进化版，成本高，空间利用率高，效果好，一般不少400元价位TWS耳机才会使用了LDS天线
2.7 指标参数
音频无线传输的规格
sbc是通用的最基本的解码方式，蓝牙耳机都支持，支持44khz/16bit的音频，最高码率328kbps，延时>220ms，所以音质一般
aac是苹果产品通用的解码方式，跟sbc差不多， 支持44khz/16bit的音频，最高码率512kbps，延时约120ms，音质略好于sbc
aptx 支持48khz/16bit的音频，最高码率352kbps，延时约70ms，音质好于sbc，但相比sbc提升并不大
aptx hd是aptx的加强高码率版， 支持48khz/24bit的音频，最高码率576kbps，延时>200ms
aptx_LL是aptx的低延时版， 支持48khz/16bit的音频，最高码率352kbps，延时<40ms， 音质和aptx差不多
ldac是真正的高音质解码，索尼出品， 支持96khz/24bit的音频，最高码率达990kbps，号称是无损解码
lhac或HWA，已升级为L2HC，也是无损解码，华为主推， 支持96khz/24bit的音频，最高码率900kbps，可以媲美ldac，但目前支持的设备比较少，主要是华为手机支持
天线RF参数
输出功率：以传导方式测试蓝牙输出功率，耳机/音响输出功率一般在6dBm左右，根据不同芯片输出的功率有所不一样，但是差别不大
灵敏度：以传导方式测试蓝牙灵敏度，一般RF调试比较好的灵敏度一般在 -90dBm左右
天线效率：测试天线效率装好整机，无源模式在暗室进行测试，一般天线效率50%是不错的效果
OTA数据：理论值OTA的TRP（dBm）和TIS（dBm）和传导方式测试出来的功率和灵敏度是一致的，他们越接近效果越好
驻波比：全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写，指传输线波腹电压与波谷电压幅度之比， 又称为驻波系数、 驻波比，驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去
回波损耗（Return Loss）：回波损耗是反射波与⼊射波功率之⽐值（Return Loss=-10lg [(反射功率)/(⼊射功率)]），这个比值的绝对值越大天线效果越好，阻抗匹配的⽬标⼀般是把回波损耗绝对值控制在大于10dB以上，当回波损耗等于10dB时候，意味着有90%的⼊射功率被加载到负载，只有10%的⼊射功率被反射；例如反射功率10%，和反射功率1%，分别带入公式中，可以得出其绝对值分别为10dB和20dB;决定值越高反射功率越小，回波损耗越小，天线效果也越好
3 蓝牙标准
1999年Bluetooth Special Interest Group (SIG)发布的第一个蓝牙版本，蓝牙技术已经发展了20余年，从蓝牙1.0到蓝牙5.4，每个版本都有迭代更新不同特性
蓝牙1.0~3.0版本主要是与经典蓝牙相关，蓝牙4.0及以后的版本与低功耗蓝牙有关
Bluetooth Special Interest Group (SIG) 成立于1998年，是推动蓝牙技术的非营利性组织，全球超过36000名会员
蓝牙SIG主要关注以下活动：
创建蓝牙规格
通过认证程序驱动蓝牙互操作性
提高蓝牙知名度
3.1 初代蓝牙
蓝牙0.7标准：1998.10.19发布，支持Baseband与LMP(Link Manager Protocol)通讯协定
蓝牙0.8标准：1999.1.12发布，增加HCL、L2CAP、RFCOMM
蓝牙0.9标准：1999.4.30发布，支持OBEX与IrDA的互通性
蓝牙1.0 Draft标准：1999.7.5发布，完成SDP (Service Discovery Protocol)协定和TCS(Telephony Control Specification)协定
3.2 第一代蓝牙
蓝牙1.0 A标准：1999.7.26发布，最大传输速率723.1Kbit/s，最大传输距离10米
蓝牙1.0 B标准：2000.10.1发布，增强安全性和厂商设备互联兼容性
蓝牙 1.0 是作为串行电缆（RS232）的无线替代品而开发，单工传输，通信易受干扰，难以区分主副设备
蓝牙1.1标准：2002年发布，最大传输速率810Kbit/s，最大传输距离10米，正式列入IEEE 802.15.1标准，定义物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)规范，单工传输，通信易受干扰，已可进行主副设备区分
蓝牙1.2标准：2003.11.5发布，最大传输速率1Mbit/s，最大传输距离10米，增加快速连接、自适应跳频（抗干扰）、错误监测、流量控制和同步能力
3.3 第二代蓝牙
蓝牙2.0+EDR标准：2004.11.9发布，是1.2的优化提升版本，传输速率能达到2Mpbs左右，全双工的工作方式，可以在传输文件的同时传输语音信息，进行实时双向通信，功耗相对降低，开始支持立体声
EDR：Enhanced Data Rate，通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力，使得蓝牙设备的传输速度可达3Mbps
蓝牙2.1+EDR标准：2007.8.2发布，增加扩展查询响应、简易安全配对（SSP）、暂停与继续加密、Sniff省电；具备手机间的配对和近场通讯NFC（Near Field Communication）机制
3.4 第三代蓝牙
蓝牙3.0+HS标准：2009.4.21发布，最大传输速率24Mbit/s，支持视频传输；增加交替射频技术、802.11协议适配层、电源管理
HS:High Speed，使得Bluetooth能利用WiFi作为传输方式进行数据传输，其支持的传输速度最高可达24Mbps，其核心是在802.11的基础上，通过集成802.11协议适配层，使得蓝牙协议栈可以根据任务和设备的不同，选择正确的射频
3.5 第四代蓝牙
蓝牙4.0标准：2010.7.7发布，低成本、低时延，可实现3ms的低延迟，还有AES-128加密，在保证性能的前提下实现较高的安全性，设备可多连，理论上能够实现100米的距离传输
蓝牙4.0是迄今为止第一个蓝牙综合协议规范，将三种规格集成在一起，其中最重要的变化就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能，从蓝牙4.0协议开始，后面的版本都包含经典蓝牙和低功耗蓝牙两种模式
BLE前身是NOKIA的Wibree技术，被SIG接纳重命名为Bluetooth Low Energy（低功耗蓝牙）
蓝牙4.0的芯片模式分为Single mode与Dual mode，Single mode只能与蓝牙4.0互相传输无法向下与3.0/2.1/2.0版本兼容，Dual mode可以向下兼容3.0/2.1/2.0版本
蓝牙4.1标准：2013.12.6发布，实现通过IPV6协议连接到网络，提升连接速度、更加智能化、提升传输效率
蓝牙4.2标准：2014.12.4发布，传输速率提升，安全性加强，通过6LoWPAN接入互联网
3.6 第五代蓝牙
蓝牙5.0标准：2016.6.16发布，最大传输速率2 Mbps，有效传输距离理论上可达300 米，支持室内定位导航功能，针对IoT物联网进行底层优化以更低的功耗和更高的性能为智能家居服务；支持左右声道独立接收音频，数据处理能力更强、延迟更低，支持24bit/192KHz的无损音源传输；提供广播服务
蓝牙5.1标准：2019年1月发布，引入无线电测向(Direction Finding)技术，进一步增强蓝牙位置服务(Location Services)，定位精度为分米级；引入新的LE广播扩展，在广播时提供更多的数据；提供GATT缓存，可以加速设备之间的通信速度
蓝牙5.1使用两种是基于天线陈列(Antenna Array)的测向技术--到达角(AoA-Angle of Arrival)和发射角(AoD-Angle of Departure)，AoA技术中需要有2根以上的接收天线，AoD技术中需要有2根以上的发射天线
支持测向功能的设备发送/接收包含Constant Tone Extension(CTE)的数据包，接收机通过IQ采样计算无线电波的相位差，再基于相位差、波长及天线间距计算发射/入射角度
蓝牙5.2标准：2020年发布，发布新一代蓝牙音频技术标准——低功耗音频LE Audio，LE Audio除了提供更为高质量的音质效果，还通过重新定义的ISO通道提供了连接和广播等不同方式的音频传输机制；增强版ATT协议、LE功率控制、LE同步信道，为蓝牙低功耗音频方案提供基础
蓝牙5.3标准：2021年发布，提升在传输效率、安全性、稳定性，解决5.2版本无法传输低速率数据，加密控制增强，周期性广播增强；主从一体角色下可同时连接7个从设备，并且可以作为从角色被另一个主角色设备连接
蓝牙5.4标准：2023年1月发布，更新广播数据加密、广播编码选择、带响应的周期性广播、以及LEGATT 安全级别特征
3.7 第六代蓝牙
蓝牙6.0标准：2024.8.27发布，新增信道探测，允许设备准确测量彼此之间的物理距离
前几代产品依靠信号强度来估算距离，对于智能锁和汽车钥匙来说不够准确，蓝牙信道探测使用往返时间 (RTT) 和基于相位的测距 (PBR) 来进行精确的距离测量，与 UWB 类似
4 蓝牙协议
4.1 架构
蓝牙协议将蓝牙整体分成了两层架构
底层是核心协议，描述了蓝牙核心技术的基础和规范
应用层协议则基于具体需求，使用核心协议提供的机制，实现不同的功能策略
核心协议包含两部分，Host和Controller，这两部分在不同的蓝牙协议版本中略有区别
Controller完成硬件侧的规范制订，包括信号调制解调，会抽象出用于通信的逻辑链路，可能存在一个或多个，如LE Controller、BR/EDR Controller
Host则在逻辑链路的基础上完成更友好的封装，屏蔽掉技术细节，方便应用层对数据的使用
蓝牙的核心系统，由一个Host和一个或多个Controller组成
根据Host与Controller的组成关系，常见的蓝牙芯片也分为以下几种：
单模蓝牙芯片：单一传统蓝牙的芯片，单一低功耗蓝牙的芯片。即（1个Host结合1个Controller）
双模蓝牙芯片：同时支持传统蓝牙和低功耗蓝牙的芯片。即（1个Host结合多个Controller）
Controller：
BR/EDR Controller：由Link Manager、Link Controller、BR/EDR Radio组成
LE Controller：由Link Manager、Link Controller、 LE Radio 组成
AMP Controller：由 AMP PAL, AMP MAC, AMP PHY组成
Host：
BR/EDR Host：由 L2CAP、SDP 、GAP 组成
LE Host：由 L2CAP、SMP 、GAP 、Attribute protocol、GATT组成
Host层
Channel Manager：通道管理，主要用于创建、管理、关闭L2CAP通道，用于服务协议和应用数据的传输
L2CAP Resource Manage：L2CAP资源管理，主要负责管理分片的PDU的正确提交
Security Manager Protocol：SMP安全管理协议，主要负责生成加密密钥和身份密钥
Attribute Protocol：ATT，属性协议，主要负责服务端与客户端点到点的数据传输
AMP Manager Protocol：直接使用L2CAP与远程设备通信
Generic Attribute Profile：GATT，提供更多的功能，概要文件描述了属性服务器中使用的服务层次结构、特征和属性，用于LE设备
Generic Access Profile：GAP，标识了基础的蓝牙设备的通用功能
Controller层
Device Manager：控制蓝牙设备的通用行为，负责与蓝牙通信过程中，所有的与数据无关的操作，如查询设备，连接设备
Link Manager：链路管理，主要负责创建，修改，释放逻辑链路
Baseband Resource Manager：基带资源管理，主要负责所有的访问无线电媒体
Link Controller：链路控制，主要负责从编码和解码蓝牙数据包
PHY：物理层，主要负责发送，接收物理通道的信息包
4.2 蓝牙核心协议
4.2.1 蓝牙基带协议（Baseband Protocol）
蓝牙基带协议是蓝牙技术的底层核心，负责在蓝牙设备间建立物理链路，处理设备的连接、配对、数据传输和功率控制等基础功能、
采用时分双工（TDD）和跳频扩频（FHSS）技术
在数据传输时，设备通过快速跳频在不同信道间切换，有效降低了干扰，提高了通信的稳定性。在一个充满 2.4GHz 无线信号的环境中，蓝牙设备通过跳频技术，避开其他无线设备的干扰频段，保障数据的可靠传输、
基带协议还定义了不同的链路类型，包括异步无连接（ACL）链路和同步面向连接（SCO）链路
ACL 链路适用于数据传输，支持数据包的突发传输
SCO 链路则主要用于语音通信，能提供稳定的实时传输，确保语音通话的质量
4.2.2 蓝牙链路管理协议（LMP，Link Manager Protocol）
LMP 运行于基带协议之上，负责管理蓝牙设备间的链路，承担着设备间连接的建立、配置和释放工作
在配对过程中，LMP 会协商双方的加密密钥、认证方式等安全参数，保障通信的安全性
LMP 还负责监测链路的质量，根据信号强度、误码率等指标，动态调整传输功率和数据速率
当设备间距离较远或信号受到干扰时，LMP 会提高传输功率，确保链路的稳定；而在信号良好的情况下，降低功率以节省能源
LMP 为蓝牙设备间的通信提供了可靠的链路保障
4.2.3 蓝牙逻辑链路控制与适配协议（L2CAP，Logical Link Control and Adaptation Protocol）
L2CAP 在蓝牙协议栈中起着承上启下的关键作用，它为上层协议提供了面向连接和无连接两种数据传输服务
通过协议复用功能，L2CAP 能将多个上层协议的数据包封装在同一个 L2CAP 数据包中进行传输，提高了传输效率
在传输大数据包时，L2CAP 会对数据包进行分段和重组，确保数据的完整传输
还支持不同的服务质量（QoS）级别，可根据应用需求为音频、视频、数据等不同类型的数据分配不同的带宽和优先级，在传输高清视频数据时，L2CAP 会为其分配较高的带宽和优先级，保证视频的流畅播放
4.3 蓝牙应用协议
4.3.1 射频通信协议（RFCOMM，Radio Frequency Communication Protocol）
RFCOMM 是基于 ETSI - 07.10 规范的串行线仿真协议，它在蓝牙设备间模拟了传统的串行通信接口，为上层应用提供了简单、易用的串行通信方式
许多应用场景，如文件传输、串口设备连接等，都依赖 RFCOMM 协议
在早期的蓝牙手机与电脑连接传输文件时，RFCOMM 协议发挥了重要作用，它使得手机与电脑之间可以像使用串口线连接一样进行数据传输
RFCOMM 协议在智能家居领域也有广泛应用，一些智能传感器通过蓝牙与控制中心连接时，可借助 RFCOMM 协议实现数据的稳定传输
4.3.2 服务发现协议（SDP，Service Discovery Protocol）
SDP 是蓝牙设备间发现和查询服务的重要协议
在蓝牙设备连接之前，通过 SDP可以了解对方提供的服务类型、服务属性以及访问这些服务所需的参数等信息
当蓝牙耳机与手机连接时，手机通过 SDP 查询耳机支持的音频服务、控制命令等信息，从而实现与耳机的无缝连接和功能适配
SDP 采用服务记录的方式，将服务信息存储在设备的数据库中，方便其他设备查询，这种机制使得蓝牙设备在连接时能够快速获取对方的服务信息，提高了连接的效率和兼容性
4.3.3 蓝牙网络接入协议（PAN，Personal Area Network Protocol）
PAN 协议主要用于构建个人局域网，实现蓝牙设备之间的网络连接和数据共享
通过 PAN 协议，蓝牙设备可以作为接入点，为其他设备提供网络接入服务
在没有 WiFi 网络的情况下，手机可以通过蓝牙 PAN 功能，将移动网络共享给笔记本电脑，使笔记本电脑能够访问互联网
PAN 协议支持两种模式：网络接入点模式和组网络模式
在网络接入点模式下，一个设备作为接入点，其他设备通过它接入网络
在组网络模式下，多个设备可以直接相互连接，形成一个小型的局域网，实现设备间的数据共享和通信
4.4 蓝牙音频协议
4.4.1 音频传通协议（A2DP，Advanced Audio Distribution Profile）
A2DP 是实现高质量蓝牙音频传输的关键协议，广泛应用于蓝牙耳机、蓝牙音箱等音频设备
支持立体声音乐的无线传输，采用了多种音频编码格式，如 SBC（Sub - Band Coding）、AAC（Advanced Audio Coding）等，以满足不同的音频质量需求
SBC 是 A2DP 的默认编码格式，在蓝牙传输中应用广泛，能在有限的带宽下提供较好的音频质量
AAC 编码格式则能在更高码率下实现更优的音质
A2DP 协议通过优化音频数据的传输和处理流程，减少了音频延迟，提升了音频播放的流畅性和稳定性，为用户带来了优质的无线音频体验
4.4.2 免提通话协议（HFP，Hands - Free Profile）
HFP 主要用于实现蓝牙设备间的免提通话功能，常见于车载蓝牙系统和蓝牙耳机
基于蓝牙的语音传输能力，将手机的通话音频信号传输到车载音响系统或蓝牙耳机中，同时将麦克风采集到的语音信号传输回手机
HFP 协议定义了一系列的 AT 指令，用于实现通话控制功能，如接听、挂断、拒接、重拨等。在车载场景中，驾驶员可以通过车载蓝牙设备连接手机，无需手动操作手机即可完成通话，提高了驾驶安全性
HFP 还支持语音识别功能，进一步提升了用户在通话过程中的便捷性
5 BLE的连接
经典蓝牙中保持连接非常耗费资源，但是每次连接建立效率又非常低，为了优化体验，BLE简化了连接过程（毫秒级），极大的降低了面向连接通信的代价
蓝牙通信系统中，对于连接的定义是：在约定的时间段内，双方都到一个指定的物理Channel上通信
BLE为处于连接状态的两个设备定义了两个角色，Master和Slave，Master作为连接发起方，定义和连接相关的参数，Slave是连接的接收方，请求连接参数
建立连接
可连接状态的设备（Advertiser）按照一定周期广播可连接数据包
主动连接的设备（Initiator）收到广播包后回应一个连接请求（约定时间点、物理信道等）
Initiator发送完毕后进入连接状态，成为Master
Advertiser接收到连接请求后也进入连接状态，成为Slave
双方按照参数约定，定时切换到某一物理信道，开始依次收发数据，直至连接断开
6 BLE的安全机制
White List
白名单就是一组蓝牙地址列表，通过设置白名单可以允许扫描、连接特定的蓝牙设备，以及被扫描、连接
LL Privacy
在白名单的基础上将设备地址进行加密，转变成Resolvable Private addresses
本地Resolving List需要保存每一对BLE设备的key/address信息，格式为：Local IRK|Peer IRK|Peer Device Identity Address|Address Type
LL Privacy机制在Controller中完成，即加解密操作对HCI上层是透明的
LL Encryption
数据发送和接收过程进行加解密
加解密操作在Link Layer完成
Host会保存至少1280bit的LTK（根密钥），启动加密传输时，LL会首先协商出一个128-bit的随机数SDK（Session Key Diversifier）和64-bit的iv，经过Encryption Engine和LTK生成此次通信的会话密钥SessionKey
SecurityManager
为BLE设备提供加密连接相关的key，包含以下规范：
定义了配对（Pairing）的相关概念及过程
定义了密码工具箱，包含配对、加密所需的各种算法
定义了安全管理协议（Security Manager Protocol，SMP），实现配对、密码传输等操作
SMP规范中，配对的定义是，Master和Slave通过协商确定用于加密通信的key的过程，包含三个阶段：
阶段一、Pairing Feature Exchange，交换双方配对相关的设置，如配对方法、鉴权方式等
阶段二、通过SMP协议进行配对操作，有两种配对方案，LE Legacy Pairing和LE Secure Connections
阶段三、协商好密钥key，建立加密连接，传输密钥信息（可选）