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金纯等著 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118066784

商品编码：29609174054

包装：平装

出版时间：2010-05-01

基本信息

书名：超低功耗(ULP)蓝牙技术规范解析

定价：25.00元

作者：金纯等著

出版社：国防工业出版社

出版日期：2010-05-01

ISBN：9787118066784

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.222kg

编辑推荐

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相关图书推荐：《超低功耗（ULP）蓝牙技术规范解析》《阵列信号处理的理论和应用（第二版）》《GPS接收机硬件实现方法》

内容提要

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本书对超低功耗蓝牙技术原理，重点是其协议体系结构，进行了全面和详细的阐述，具体包括物理层协议、链路层协议、主控制器接口、主机规范以及安全服务规范等内容，并对其应用前景做了具体的分析。本书共分为八章。章为短距离无线通信网络简介，介绍了常见的几种短距离无线通信技术，并对它们的性能进行了比较。第二章对超低功耗（ULP）蓝牙技术的体系结构进行了概述。第三章介绍了超低功耗（ULP）蓝牙技术物理层规范及功能。第四章介绍了ULP蓝牙链路层规范。第五章对ULP蓝牙主机控制接口层规范及其功能进行了介绍。第六章介绍了ULP蓝牙主机规范。第七章介绍了ULP蓝牙的安全规范。第八章在ULP蓝牙发展现状的基础上对其应用前景进行了展望。

目录

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章　短距离无线通信技术简介
1.1　无线通信网络概述
1.1.1 无线通信网络的特点
1.1.2　无线通信网络的种类
1.2　短距离无线通信网络的发展
1.3　典型的短距离无线通信网络技术
1.3.1　蓝牙
1.3.2　ZigBee
1.3.3 Wi—Fi
1.3.4　IrDA技术
1.3.5 NFC
1.3.6 UWB
1.4　短距离无线通信网络的应用
第2章　ULP蓝牙系统体系结构概述
2.1　引言
2.2　ULP蓝牙技术的价值
2.3　ULP蓝牙技术及其前景
2.4　体系结构
2.5　拓扑结构
2.6　工作状态和工作角色
2.7　设备分类
第3章物理层规范
3.1　频带和信道分配
3.2　发射机特性
　　3.2.1　输出功率水平
3.2.2　调制特性
3.2.3　寄生辐射
3.2.4　射频容限
3.3　接收机特性
3.3.1 实际的灵敏度水平
3.3.2　干扰性能
3.3.3 带外阻塞
3.3.4　互调特性
3.3.5　大有效电平
3.3.6　参考信号定义
第4章　链路层规范
4.1　空中接口协议
4.1.1　ULP蓝牙的地址
4.1.2 多址方案
4.1.3　帧间距
4.1.4　设备发现
4.1.5　链路层的连接配置
4.1.6　链路层连接过程
4.1.7　确认方案
4.1.8　定时要求
4.2　空中接口包的格式
4.2.1　位顺序
4.2.2　广播信道PDU
4.2.3　数据信道PDU一
4.3　比特流的处理
4.3.1 CRC多项式
4.3.2　数据白化
　　……
第5章　主机接口规范
第6章　主机规范
第7章　安全服务规范
第8章　ULP蓝牙应用前景
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《超低功耗(ULP)蓝牙技术规范解析》 是一本深度聚焦于蓝牙技术核心——超低功耗（ULP）应用场景与实现细节的专业技术书籍。它并非泛泛而谈蓝牙的起源与发展，而是直指当前物联网（IoT）领域最迫切的需求之一：在不牺牲性能的前提下，将设备的能耗降至最低。本书旨在为读者提供一套系统、详尽的理论框架和实践指导，帮助工程师、开发者以及技术爱好者深入理解ULP蓝牙的方方面面，从而更有效地设计、开发和优化基于ULP蓝牙的无线通信解决方案。 核心内容与价值： 本书的构建逻辑围绕着“理解ULP蓝牙为何如此重要”、“ULP蓝牙如何实现低功耗”、“ULP蓝牙在实际应用中的挑战与对策”这三大主线展开，每一个环节都力求深入浅出，兼顾理论深度与工程实践。 第一部分：ULP蓝牙的基石——动机与核心原理 物联网时代的能耗困境与ULP蓝牙的应运而生： 详细阐述物联网设备爆炸式增长所带来的严峻挑战，尤其是电池供电设备的续航能力瓶颈。 深入分析传统蓝牙（Classic Bluetooth）在功耗方面的局限性，以及为何无法满足轻量级、长续航的物联网应用需求。 清晰界定ULP蓝牙（Bluetooth Low Energy, BLE）的核心定位，强调其在数据传输量小、通信频率低、非连续通信等场景下的独特优势。 介绍ULP蓝牙的演进历程，以及在蓝牙5.0及之后版本中，ULP蓝牙标准如何不断优化和增强，以适应更广泛的应用场景。 ULP蓝牙的功耗优化策略解析： 广播（Broadcasting）与连接（Connection）模式的深度剖析： 详细讲解广播数据的结构、广播间隔、广播窗口等参数对功耗的影响，以及如何通过优化广播策略来节省能量。深入分析连接模式下的连接间隔、连接窗口、超时设置等参数，阐述其对功耗和吞吐量之间的权衡。 睡眠模式（Sleep Modes）与唤醒机制（Wake-up Mechanisms）： 深入探讨ULP蓝牙芯片内部的各种低功耗模式，如深度睡眠、浅睡眠等，以及设备如何根据需要进行精确的唤醒。解析事件驱动的唤醒机制，说明如何通过事件触发来最小化设备处于活动状态的时间。 高效的数据传输与通信协议栈： 详细解析ULP蓝牙的GATT（Generic Attribute Profile）架构，包括服务（Services）、特征（Characteristics）的定义与使用。讲解如何通过精简数据、使用更短的属性句柄、优化读写请求等方式来减少通信开销，从而降低功耗。 低占空比（Low Duty Cycle）通信的艺术： 阐述ULP蓝牙的核心理念之一——尽量减少设备处于活跃状态的时间。讲解如何通过设计短时、高效的数据交换来达成此目标。 物理层（PHY）与链路层（LL）的能耗优化： 剖析ULP蓝牙物理层在频率、调制方式等方面的选择如何服务于低功耗目标。深入研究链路层协议的设计，例如报文的短小精悍、ACK/NFA的有效利用等，以减少不必要的开销。 第二部分：ULP蓝牙的关键技术深入解读 GATT协议栈的精细化理解与应用： 属性（Attributes）的结构与操作： 详细介绍Attribute Type, Attribute Handle, Attribute Value, Attribute Permissions等关键组成部分，并深入解析Read, Write, Notify, Indicate等核心操作的流程和对功耗的影响。 服务（Services）与特征（Characteristics）的设计模式： 提供实际的设计模板和最佳实践，指导读者如何根据应用需求，合理地组织和定义服务与特征，以提高效率和降低功耗。 客户端（Client）与服务器（Server）的角色扮演： 详细阐述两者之间的通信交互模式，以及如何在两者之间实现高效的数据交换。 GAP（Generic Access Profile）的角色与应用： 设备的角色（Roles）： 深入解析Central, Peripheral, Broadcaster, Observer等角色的定义、职责以及在不同应用场景下的配置。 广播包（Advertising Data）与扫描响应（Scan Response）的设计： 讲解如何有效地利用广播包和扫描响应来传递设备信息和广播数据，以及如何在有限空间内最大化信息传递效率。 连接建立与管理： 详细阐述设备如何发起、接受和管理连接，以及各种连接参数（如连接间隔、超时）对功耗和通信稳定性的影响。 安全机制（Security Mechanisms）的功耗考量： 配对（Pairing）与绑定（Bonding）过程详解： 深入剖析ULP蓝牙的配对和绑定过程，包括各种配对方式（Numeric Comparison, Just Works, Passkey Entry等）的原理和功耗消耗。 加密（Encryption）与认证（Authentication）： 讲解ULP蓝牙如何利用AES-CCM等算法实现数据加密和认证，并分析这些安全措施在不显著增加功耗的前提下如何保障通信安全。 最新的ULP蓝牙标准特性（如蓝牙5.x）及其对功耗的影响： 高吞吐量（High Throughput）与长距离（Long Range）模式的功耗权衡： 详细介绍这些新特性，并分析其在不同应用场景下对功耗的实际影响，以及如何进行选择和优化。 定位服务（AoA/AoD）的功耗优化： 探讨ULP蓝牙在定位技术上的进展，以及如何平衡定位精度与功耗需求。 Mesh网络（Bluetooth Mesh）的功耗管理： 重点分析Mesh网络中的节点角色（Node, Gateway, Proxy等），以及其独特的发布/订阅（Publish/Subscribe）通信模型如何影响整体功耗，并探讨Mesh网络中的低功耗优化策略。 第三部分：ULP蓝牙的实践与优化 ULP蓝牙芯片选型与硬件设计考量： 功耗指标解读： 指导读者如何准确理解和比较不同ULP蓝牙芯片的功耗数据表，例如RX、TX、Sleep等模式下的电流消耗。 天线设计与布局： 阐述天线性能对通信距离和功耗的影响，以及在PCB设计中需要注意的关键事项。 电源管理单元（PMU）的设计： 介绍如何通过合理的PMU设计来优化芯片的供电，进一步降低功耗。 软件开发与功耗优化技巧： 固件（Firmware）的功耗意识设计： 强调编写高效、简洁的固件代码的重要性，避免不必要的CPU占用和内存访问。 中断（Interrupts）与事件驱动编程： 讲解如何利用中断和事件驱动的方式来管理设备的活动状态，最大化睡眠时间。 RTOS（实时操作系统）在ULP蓝牙中的应用与功耗管理： 探讨RTOS如何帮助开发者更有效地管理任务优先级和资源，从而实现精细化的功耗控制。 功耗分析工具与调试方法： 介绍市面上常用的功耗分析仪和调试工具，并分享如何利用这些工具来定位和解决功耗瓶颈。 实际应用案例分析与深度剖析： 可穿戴设备（Wearables）： 以智能手表、健康追踪器等为例，解析其ULP蓝牙的设计思路、功耗挑战和解决方案。 智能家居（Smart Home）： 探讨门锁、传感器、灯泡等智能家居设备如何利用ULP蓝牙实现低功耗、长续航。 工业物联网（IIoT）： 分析资产追踪、传感器网络等工业应用场景下的ULP蓝牙部署，以及其在恶劣环境下的功耗挑战。 医疗健康设备（Medical Devices）： 重点关注对功耗要求极高的医疗设备，如连续血糖监测仪、远程病人监护设备等，解析其ULP蓝牙的设计考量。 未来趋势与发展展望： ULP蓝牙在5G与边缘计算中的角色： 展望ULP蓝牙如何与5G、边缘计算等新兴技术融合，共同构建更智能、更互联的未来。 AIoT（人工智能物联网）驱动下的ULP蓝牙创新： 探讨AIoT对ULP蓝牙提出的新需求，以及未来的技术发展方向。 《超低功耗(ULP)蓝牙技术规范解析》不仅仅是一本技术手册，更是一份深入的指南，它将带领读者从理论的殿堂走向实践的沃土，为构建下一代低功耗、高效率的无线互联产品提供坚实的理论基础和可行的技术方案。本书的目标是让每一位读者都能深刻理解ULP蓝牙的精髓，并能自信地将这些知识转化为创新的产品和解决方案。

评分☆☆☆☆☆

读完对核心协议部分的深入剖析后，我深刻体会到作者在数据和规范解读上的细致入微。这本书的每一个章节都像是对蓝牙SIG官方文档的一次高质量的“二次加工”，它不仅忠实地呈现了原始规范的内容，更重要的是，它用更容易被行业工程师理解的语言进行了提炼和串联。特别是在错误处理和安全机制的章节中，作者对数据加密过程和密钥交换流程的描述，详尽到可以作为调试时的标准对照表。这种深度解读，远超一般网络上能找到的官方文档摘要或博客文章的水平。然而，在面对未来技术演进的展望方面，我感觉可以更具前瞻性一些。比如，对于未来BLE Mesh的进一步扩展、或者与Matter等新兴物联网标准深度融合时的兼容性挑战，书中讨论的篇幅相对保守。技术更新迭代速度很快，一本好的参考书除了解释“是什么”，更应指出“将往何处去”，期待未来版本能在这方面有所加强。

评分☆☆☆☆☆

这本书在技术内容的组织逻辑上展现出了一种近乎教科书式的严密性，但又兼顾了实际应用的需求，这种平衡把握得恰到好处。它并没有一上来就陷入晦涩难懂的底层协议细节，而是首先搭建了一个清晰的框架，循序渐进地引入了ULP蓝牙的核心概念，比如功耗优化策略、睡眠模式的切换机制以及数据包的结构设计。我特别欣赏作者在阐述那些复杂的定时和同步机制时，所采用的类比和图形化解释，这极大地降低了理解门槛。例如，在讨论广播间隔的优化时，作者结合了实际场景中的数据吞吐量需求进行对比分析，使得读者能够清晰地看到“省电”与“性能”之间的权衡艺术。唯一的遗憾是，对于那些希望快速进行项目POC（概念验证）的读者来说，书中对主流RTOS（实时操作系统）环境下ULP蓝牙协议栈移植和驱动调优的实例分析略显不足，如果能增加一到两个主流芯片厂商（比如Nordic或TI）的简短代码片段作为参考，实战价值会飙升。

评分☆☆☆☆☆

这本书在构建知识体系的完整性上做到了令人信服的程度，它不仅覆盖了规范的核心，还将周边环境的影响考虑在内，比如RF性能评估和固件升级（OTA）的流程规范。这些细节的补充，使得读者在阅读完理论知识后，能够对实际部署中可能遇到的问题有所预判。我尤其赞赏作者在不同协议层级之间的切换处理得非常自然，很少出现断裂感。这说明作者对整个技术栈的理解是全面且深入的。如果说还有一处可以提升的空间，那可能是在软件架构的探讨上。尽管技术细节无懈可击，但如果能增加一个关于如何设计健壮、可维护的ULP蓝牙应用层软件架构的讨论模块——例如，如何用面向对象的方式更好地封装协议栈接口，或者不同状态机管理的最佳实践——那么这本书的实用价值和参考深度将得到进一步的飞跃，真正成为从理论到实践的完美桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计，给人的第一印象是非常专业且严谨的。封面设计简洁有力，色彩搭配沉稳大气，与“超低功耗”这一技术主题相得益彰。内页纸张的质感摸上去很舒服，印刷清晰度极高，即便是复杂的电路图和时序图，也能看得一清二楚，这对需要长时间阅读技术文档的工程师来说，绝对是一个加分项。装订工艺也相当扎实，即便是频繁翻阅查找特定章节，书脊也没有出现任何松动或损坏的迹象，这体现了出版方对专业书籍质量的重视。不过，我个人非常期待能在书中看到一些针对不同开发板的快速上手指南的插图，虽然技术内容详尽，但如果能配上一些精美的硬件实物图或者模块连接示意图，对于初学者理解物理层面的实现会更有帮助。总的来说，从物理媒介的角度来看，这是一本制作精良、值得收藏的技术参考书，拿在手上就能感受到它所承载的技术分量。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验的角度来说，这本书的行文风格展现出一种冷静而精准的叙事倾向，没有过多冗余的修饰词，每一个句子似乎都是为了精确传达信息而服务。对于我这种追求效率的读者而言，这种“惜墨如金”的写作方式非常对胃口。目录结构清晰，索引编制得相当完善，即便是查找某个特定的ATT（属性协议）操作码或GATT服务定义，也能迅速定位。这对于日常工作中需要快速查阅技术细节的工程师来说，是至关重要的辅助功能。不过，如果能考虑读者的职业背景多样性，在某些基础概念的介绍上可以稍微放缓节奏，或者在章节的开头设置一个“快速回顾”的小栏目，帮助那些可能已经生疏了基础知识的读者快速进入状态。目前的结构更偏向于已经有一定通信基础的读者，对于完全的初学者来说，可能需要更高的专注度和更多的背景知识储备才能完全消化吸收。