（电路与系统专业论文）基于Symbian+OS的蓝牙通信[电路与系统专业优秀论文].pdf

基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 摘要 基于s y m b ia no s 的蓝牙通信 专业名称： 申请者姓名： 导师名称： 电路与系统 林子建 周卫星 目前，智能手机发展非常迅速，具有广阔的市场前景。之所以称之为智能手 机，就是因为这种手机像p c 一样，具有操作系统，能够安装运行软件。在智能 手机操作系统的大家族中，主要以诺基亚的s y m b i a n ，微软的w i n d o w s m o b i l c 和l i n u x 。由于手机巨头诺基亚公司的大力支持，s y m b i a n 占据了最主要的市场 地位。因此，研究开发基于s y m b i a n 的智能手机软件具有重要的意义。 尽管蓝牙b l u e t o o t h 技术从若干年前开始就逐渐被主流手机所支持，然而直 至今日，其功能用的最多的是传输文件和接驳蓝牙耳机。基于智能手机的蓝牙功 能可以有更广泛的应用( 如：蓝牙网络游戏、蓝牙网络聊天、蓝牙语音通话等) 。 所以致力于智能手机蓝牙方面实用技术研发是有必要的。 论文主要围绕在s y m b i a no s 上实现蓝牙通信来叙述。具体通过诺基亚公司 所提供的基于s y m b i a n 操作系统的s 6 0 智能手机开发平台，实现蓝牙的通信， 并应用于数字信号的显示。论文内容主要涉及以下几个方面： 1 分析蓝牙技术的原理及相关技术，阐明了蓝牙传输系统的体系结构，并 对蓝牙的协议栈进行了重点分析。 2 研究了s y m b i a n 操作系统的特点以及s y m b i a n 操作系统的体系结构， 并介绍了构建于s y m b i a no s 上的s e r i e s6 0 平台。 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 3 分四部分详细介绍基于s y m b i a n o s 上开发的蓝牙通信程序，并通过调用 $ 6 0 一s d k s e r i e s6 0 仿真工具( 即s y m b i a no s 手机模拟器) 验证仿真出来，并用 于实现蓝牙模块对数字信号的显示功能。 关键字：s y m b i a n 操作系统：蓝牙；智能手机 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 biu e t o o t hc o m m u nic a tio nb a s e do ns y m bia no s a b s t r a c t m a j o r ： c i r c u i t sa n ds y s t e m n a m e ：l i n z i j i a n s u p e r v i s o r ： z h o uw e i x i n g r e c e n t l y , t h ed e v e l o p m e n to fs m a r tp h o n eh a sb e e nv e r yr a p i d ，r e v e a l i n ga p r o m i s i n gm a r k e tp r o s p e c t t h er e a s o nt h i sl 【i n do fm o b i l ep h o n ei sc a l l e ds m a r t p h o n e i st h a tl i k ep c ，i th a sa l lo p e r a t i n gs y s t e mt h a ta l l o w ss o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o n a n do p e r a t i o n a m o n gt h eb i gf a m i l yo fs m a r tp h o n eo p e r a t i n gs y s t e m s ，n o k i a s s y m b i a n ，m i c r o s o f t sw i n d o w s m o b i l ea n dl i n u xo c c u p yt h ee s s e n t i a lp o s i t i o n s d u e t ot h eg r e a te n d o r s e m e n tf r o mn o k i ac o m p a n y , t h em o b i l ep h o n et y c o o n ，s y m b i a n e n j o y st h em o s ts i g n i f i c a n tm a r k e tp o s i t i o n t h e r e f o r e ，i ti so fg r e a ti m p o r t a n c et o r e s e a r c ha n dd e v e l o pt h es m a r tp h o n es o f t w a r eb a s e do ns y m b i a n e v e nt h o u g hb l u e t o o t ht e c h n o l o g yh a sl o n gb e e na c c e p t e db ym a i ns t r e a m m o b i l ep h o n e s ，i t sm o s tf r e q u e n tu s f f 3a r es t i l lr e s t r i c t e dt ot r a n s f e r r i n gf i l e sa n d c o n n e c t i n gb l u e t o o t he a r p h o n e su pt i l ln o w b l u e t o o t hf u n c t i o n sb a s e do ns m a r t p h o n ec a nb em o r ev a r i o u s ( e g ：b l u e t o o t ho n l i n eg a m e s ，b l u e t o o t ho n l i n ec h a t t i n g , b l u e t o o t ha u d i ol i n ke e t ) h e n c ei ti sa l s on e c e s s a r yt od e d i c a t et ot h er e s e a r c ho f p r a c t i c a lt e c h n i q u e so fb l u e t o o t hi ns m a r tp h o n e t h i st h e s i sf o c u s e so nt h er e a l i z a t i o no fb l u e t o o t hc o m m u n i c a t i o nb a s e do n s y m b i a no s t ob es p e c i f i c ，t h er e a l i z a t i o no fb l u e t o o t h w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ni s t h r o u g ht h e $ 6 0s m a r tp h o n ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mb a s e do nt h es y m b i a no p e r a t i n g s y s t e mp r o d d e db yn o k i ac o m p a n y , a n dt h i sr e a l i z a t i o ni sa p p l i e dt ot h ed i g i t a l i i i 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 s i g n a lt e s t i n ga r e a t h i st h e s i sr e l a t e st h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 t h ea n a l y s i so ft h ef u n d a m e n t a le l e m e n t sa n dr e l e v a n tt e c h n o l o g yo fb l u e t o o t h t e c h n o l o g y , t h ee x p l a n a t i o no ft h ea r c h i t e c t u r e o ft h eb l u e t o o t ht r a n s m i s s i o n s y s t e m ，a sw e l la st h ek e ya n a l y s i so f t h eb l u e t o o t hp r o t o c o ls t a c k s 2 t h es t u d yo ft h ef e a t u r e so ft h es y m b i a no p e r a t i n gs y s t e ma sw e l la s t h e a r c h i t e c t u r eo ft h i ss y s t e m ，a n dt h ei n t r o d u c t i o no ft h e s e r i e s6 0p l a t f o r m c o n s t r u c t e do ns y m b i a no s 3 t h ed e t a i l e da n a l y s i so ft h eb l u e t o o t hc o m m u n i c a t i o np r o g r a m m ed e v e l o p e do n t h eb a s i so fs y m b i a no s ，t h ep r o o fs i m u l a t i o nr e a l i z e db yi n v o k i n gs 6 0 一d k s e r i e s6 0s i m u l a t i o nt o o l ( i e s y m b i a no sp h o n es i m u l a t o r ) a n dt h er e a l i z a t i o no f t h eb l u e t o o t hm o d u l e sd i s p l a yf u n c t i o no fd i g i t a ls i g n a l s k e y w o r d s ：s y m b i a no s ；b l u e t o o t h ；s m a r tp h o n e i v 华南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究 ：作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。 本人完全意识到此声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 稀号走 日期：劫汐7 年亍月力6 日 学位论文使用授权声明 本人完全了解华南师范大学有关收集、保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南师 范大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，允许学位论文被检索、查阅和借阅。学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年后解密适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权 书。 论文作者签名：桥乡照 日期：溯7 年厂月巧曰 导师签名：1 日期：刎7年 只澎e t 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 1 1 课题的国内外概况 第一章引言 随着信息技术( 1 1 r ) 的飞速发展、互联网的迅速普及、3 c ( 计算机、通信、 消费电子) 合一的加速，数字化时代已经来临。在过去的2 0 年中，通讯产业是 全球增长最为迅速的产业，成为推动全球经济增长的领导力量。手机是目前世界 上发展最为快速的通讯类产品之一。未来几年，移动通信业继续进入一个快速增 长的时期，新的增长点来自无线数据业务。未来的移动通信终端将是一个移动的 娱乐和事务处理的工具，电话、p d a 、数码相机和m p 3 播放器等功能将逐渐融 合，这些都依赖于面向移动通信终端的嵌入式软件平台的研究。随着技术的发展， 最初作为个人移动通信终端的手机正在逐渐向数字设备方向演进。从硬件平台来 看，以a n ni p 核为代表的专门针对嵌入式系统的c p u 已经广泛的用于手机上， 这在极大程度上提高了手机的数据处理能力。而与此同时，f l a s h 也成为手机的 一个组件，其较大的容量正好满足应用程序对数据存储空间的基本要求。正是 c p u 和f l a s h 在手机上的广泛使用增强了其计算能力，为能够开发各种运行于手 机上的应用程序提供了最基本的支持。当然，从软件来看，嵌入式实时操作系统 和手机软件开发平台的出现对应用程序的繁荣发展也是功不可没。正是这一类系 统软件的出现，将底层与硬件有关的细节屏蔽起来，完成对系统各种资源的管理 和调度( 内存、c p u 和任务等) ，并提供了诸如图形系统和事件机制等支撑应用 程序开发的特性。这样，嵌入式系统开发的技术门槛降低了，程序员可以专注于 与应用相关的处理逻辑，可以设计非常复杂的程序。而在以前，这是不可想象的， 即使一个简单的嵌入式程序也要做很多工作。 智能手机产业的高速发展和中国标准3 g 的产业化为手机业提供了广阔的市 场，同时我国手机软件本土化优势强，结合国际化合作，将会给我国手机市场带 来巨大商机。在庞大的国内手机市场中，基于s y s b i a n 系操作系统的智能手机据 2 0 0 8 年统计，占了7 8 的智能手机市场，成为智能手机里名副其实的大户 s y m b i a n 是个手机巨头联盟的代名词，该公司成立于1 9 8 7 年，是摩托罗拉、 西门子、诺基亚等几家大型移动通讯设备商共同出资组建的一个合资公司，专门 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 研发手机操作系统。而s y m b i a n 操作系统的前身是e p o c ，而e p o c 是e l e c t r o n i c p i e c eo f c h e e s e 取第一个字母而来的，其原意为”使用电子产品时可以像吃乳酪一 样简单”，这就是它在设计时所坚持的理念。 1 2 本论文课题的理论意义和实用价值 本论文是基于蓝牙的无线通信系统，蓝牙( b l u e t o o t h ) 是一种低功率、短距 离的无线通信技术标准的代称，“蓝牙 一词取自于一位在公元1 0 世纪统一了丹 麦的国王哈拉德二世( h a r a l d ) 的绰号。蓝牙技术的最初倡导者是五家世界著名的 计算机和通信公司：爱立信e r i e s s o n 、国际商用机器i b m 、英特尔i n t e l 、诺基 亚n o k i a 和东芝t o s h i b a 。1 9 9 8 年5 月，以爱立信为首，此五家i t 巨人共同提 出了一种近距离无线数字通信的技术标准，目标是实现最高传输速率可达 1 m b s ( 有效传输速率为7 2 0 k b s ) ，最大传输距离为1 0 m 的无线通信技术，即蓝 牙技术，并成立了国际化组织蓝牙s i g ( s p e c i a li n t e r e s tg r o u p ) ，致力于蓝牙 规范的制定和蓝牙技术在全球范围内的推广。蓝牙技术提供低成本、近距离的无 线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人网络，使得近距离内的各种设备 能够实现无缝资源共享。它的初衷是希望以相同成本和安全性实现一般电缆的功 能，以无线连接取代有线连接，从而使移动用户摆脱电缆的束缚，实现设备之间 低成本的无线互连通信。现在，蓝牙芯片价格已经低于5 美元的预期目标，正逐 步被大规模市场化运作，特别是蓝牙耳机、蓝牙适配器等产品市场化运作较为成 功，蓝牙技术的新一个发展机遇已经来临。基于蓝牙芯片开发相应的模块是该技 术应用的最佳途径，有利于提高效率、降低成本、增加结构设计的灵活性，特别 是模块已经集成了射频电路从根本上解决了模块应用的技术难题，更有利于形成 优势互补的产业链，推动了蓝牙技术的快速发展。 蓝牙技术的快速发展推动了手机终端服务的发展，特别是智能手机，目前市 场上9 5 以上的智能手机都配备了蓝牙硬件，蓝牙的装配成为了衡量智能手机是 否高端的一个指标，而基于s y s b i a n 操作系统的智能手机更是为了蓝牙的开发预 留了b l u e t o o t h a p i 。对于s y m b i a n 操作系统，它是是一种3 2 位占先式多任务操 作系统，具有功耗低，内存占用少等特点，非常适合手机等移动设备使用。而与 微软产品不同的是，s y m b i a n 将移动设备的通用技术，也就是早期系统的内核， 2 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 与图形用户界面技术分开，这就使得它能很好的适应不同输入方式的平台，这也 是我们能见到不同界面的s y m b i a n 系统的主要原因。 目前，蓝牙技术在智能手机上，只局限于对文件、图片的无线传输与通信， 为进一步扩展蓝牙模块的强大功能预留了很大的发展空间。而对于嵌入式智能手 机的研究及其技术的延伸需要付出更多的精力。所以对本领域进行研究也具有非 常重要的学术意义。 3 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 2 1 蓝牙技术简介 第二章蓝牙技术 蓝牙( b l u e t o o t h ) 技术，实际上是一种短距离无线电技术，利用“蓝牙”技 术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终 端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网i n t e r n e t 之间 的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速 高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包 技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2 4 g h zi s m ( 即工 业、科学、医学) 频段。其数据速率为1 m b p s 。采用时分双工传输方案实 现全双工传输。 蓝牙技术标准经历了不断完善和发展的过程，一家由a g e r e 、爱立信、i b m 、 英特尔、微软、摩托罗拉、诺基亚和东芝等公司发起的，致力于推动蓝牙 无线技术发展，为短距离连接移动设备制定低成本的无线规范，并将其推 向市场的贸易协会蓝牙技术联盟( b l u e t o o t hs p e c i a li n t e r e s tg r o u p ，简称 b l u e t o o t hs i g ) ，在不断的改进完善蓝牙标准，推动了蓝牙标准的发展。区分 蓝牙产品首先应该关注该产品符合的技术版本。蓝牙目前暂时共有四个版本 v 1 1 1 2 2 0 2 1 ，目前应用最为广泛的是b l u e t o o t h2 o + e d r 标准，该标准 在2 0 0 4 年已经推出，支持b l u e t o o t h2 0 + e d r 标准的产品也于2 0 0 6 年大量 出现。e d r 即e n h a n c e dd a t ar a t e ，是蓝牙技术中增强速率的缩写，其特色是大 大提高了蓝牙技术的数据传输速率，达到了2 1 m b p s 。b l u e t o o t h2 0 + e d r 标准 正确定义了调变技术的改变和额外的封包类型，其主要特点有： ( 1 ) 数据传输速度比前标准提高3 倍以上，并能有效减少耗电量； ( 2 ) 带宽的增大简化聊了多链路模式； ( 3 ) 能向下兼容原有的规格： ( 4 ) 加强误比特率( b e r ) 的性能。 4 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 2 2 蓝牙传输技术特点 蓝牙传输主要针对三大类的应用：话音数据的接入、外围设备互联和个人局 域网。话音数据的接入是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信 设备，完成与广域通信网络的互联。外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路 连接到主机。个人局域网的主要应用是个人网络和信息的共享和交换。其技术特 点主要包括： ( 1 ) 采用跳频技术，数据包短，抗信号衰减能力强； ( 2 ) 采用快速跳频和前向纠错方案以保证链路稳定，减少同频干扰和远距 离传输时的随机噪声影响； ( 3 ) 使用2 4 g h zi s m 频段，无须申请许可证，全球适用： ( 4 ) 可同时支持数据、音频、视频信号； ( 5 ) 采用f m 调制方式，降低设备的复杂性，降低成本。 2 3 蓝牙传输系统的体系结构 蓝牙传输系统包括蓝牙硬件和蓝牙协议。 蓝牙硬件由模拟部分和数字部分组成：模拟部分指蓝牙射频发射台；数字部 分指主控制器。 蓝牙协议采用电路交换及信息包交换两种方式。可支持一条异步数据传输通 道a c l 及三条并发的同步话音传输通道( s c o ) 。无论是传送还是接受话音，每条 s c o 通道均支持6 4 k b s 的同步话音传输；a c l 通道可以支持最大速率为 7 2 3 2 k b s 的非对称上行传输及5 7 6 k b s 的非对称下行传输，也支持速度达 4 3 3 9 k b s 的对称传输。 总体来说，蓝牙传输系统体系结构如下图2 1 ： 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 图2 1 蓝牙传输系统体系结构 由上图可知，在蓝牙体系结构中，承上启下的是中间协议层，协议栈是通过 蓝牙提供信息服务的关键。 2 4 蓝牙协议栈的体系结构 蓝牙协议遵循开放系统互连参考模型( o p e ns y s t e m i n t e r c o n n e c t i o n r e f e r e n c e dm o d e l ，o s i i w ) ，从低到高地定义了蓝牙协议堆栈的 各个层次，蓝牙技术完整的协议栈系统模型如下图2 2 所示。 图2 2 蓝牙协议栈系统模型 6 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 其中上面包含了蓝牙协议栈的三部分：底层硬件模块、中间协议层和高端应 用层。 2 4 1 底层硬件模块 底层模块是蓝牙技术的核心模块，所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层 模块。它主要由链路管理层( l m p ：l i n km a n a g e rp r o t o c 0 1 ) 、基带层( b b ：b a s eb a n d ) 和无线收发部分组成。其功能是：无线收发器通过2 4 g h z i s m 频段，实现数据流 的过滤和传输。蓝牙规范主要定义了在此频段工作的蓝牙接收机应满足的要求。 ( 1 ) 蓝牙基带层( b b ) 主要解决空中数据从哪里来、何时收发、在哪个频 点收发、如何选择发射功率、收发时比特流如何处理这些问题。基带层位于蓝牙 协议栈的蓝牙射频之上，并与射频层一起构成蓝牙的物理层。蓝牙设备发送数据 时，基带部分将来自高层协议的数据进行信道编码，向下传给射频进行发送；接 收数据时，射频将经过解调恢复空中数据并上传给基带，基带再对数据进行信道 解码，向高层传输。基带层提供了两种不同的物理链路：同步的面向连接链路 s c o ( s y n c h r o n o u sc o n n e c t i o no r i e n t e d ) 和异步的无连接链路a c e ( a s y n c h r o n o u s c o n n e c t i o nl e s s ) ，负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输，且对所有类型的数据包 提供了不同层次的前向纠错码f e c 或循环冗余校验c r c ； ( 2 ) 蓝牙链路管理协议( l m p ) 主要负责完成设备功率管理、链路质量管理、 链路控制管理、数据分组管理和链路安全管理5 个方面的任务。通过该协议，收 方链路管理器对信号进行识别和筛选，而不再转发到更高协议层。双方链路控制 器根据特征掩码中对某中特性是否支持的定义，通过请求应答的方式，实现对 链路的设置和控制。如鉴权和加密、控制和协商基带包的大小等，它将来自h c i 的命令转化为基带层的操作，为上层软件模块提供了不同的访问入口； ( 3 ) 蓝牙主机控制接口h c l ( h o s tc o n t r o l l e ri n t e r f a c e ) 由基带控制器、链路 管理器、控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口，提供了 一个调用下层b b 、l m 、状态和控制寄存器等硬件的统一命令，上、下两个模块 接口之间的消息和数据的传递必须通过h c i 的解释才能进行。h c i 层以上的协 议软件实体运行在主机上，而h c i 以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通 过传输层进行交互。 7 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 2 4 2 中间协议层 中间协议层由逻辑链路控制与适配协议l 2 c a p ( l o g i c a ll i n kc o n t r o la n d a d a p t i o np r o t o c 0 1 ) 、服务发现协议s d p ( s e r v i c ed i s c o v e r yp r o t o c 0 1 ) 、串口仿真协 议或称线缆替换协议( r f c o m m ) 和二进制电话控制协议t c sb i n ( t e l e p h o n y c o n t r o lp r o t o c o ls p e c i f i c a t i o nb i n a r y ) 组成。 ( 1 ) l 2 c a p 是蓝牙协议栈的核心组成部分，也是其它协议实现的基础。它 位于基带之上，向上层提供面向连接的和无连接的数据服务。它将基带层的数据 分组交换为便于高层应用的数据分组格式( l z c a p 允许高达6 4 k b 的数据分组) ， 并提供协议复用和服务质量交换等功能。l 2 c a p 屏蔽了低层传输协议中的许多 特性，使得高层协议的应用开发人员可以不必了解基层协议而进行开发。l 2 c a p 的功能有协议信道复用、分段和重组( s e g m e n t a t i o na n dr e a s s e m b l y ，s a r ) 、每 个信道的流控制、差错控制和组管理。l 2 c a p 在链路控制协议之上，和其他一 些上层通信协议相接，例如： s d p ，r f c o m m ，音频与电话控制协议( t c s ) 和 点对点协议( p p p ) 等。音频与电话应用和同步透明连接的话音质量信道通常在 同步逻辑传输上进行。分组后的音频数据，例如i p 电话，可以通过在l 2 c a p 之 上的通信协议进行传输。它主要完成数据的拆装、服务质量控制、协议的复用、 分组的分割和重组及组提取等功能。 ( 2 ) s d p 是一个基于客户服务器结构的协议。它工作在l z c a p 层之上， 为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务及其属性，而服务的属性包括服 务的类型及该服务所需的机制或协议信息。s d p 定义了三种查找服务的方式：服 务搜索事务、服务属性事务和服务搜索属性事务。每项事务都包含请求和响应部 分。 ( 3 ) r f c o m m 是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议。它在蓝牙基带 上仿真r s 2 3 2 的控制和数据信号，为原先使用串行连接的上层业务提供传送能 力。它位于l z c a p 层之上，通过模拟r s 2 3 2 串行接口各信号的设置和状态， 提供与有线串行接口一致的通信接口，为端到端协议( p p p ) 等高层协议提供服务。 ( 4 ) t c sb i n a r y 是一个基于兀u t q 9 3 1 建议的采用面向比特的协议，它 定义了用于蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的控制信令，并负责处理蓝牙设备 组的移动管理过程。它是蓝牙的电话应用模型的基础，是一种基于分组的电话控 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 制二进制编码指令集，位于蓝牙协议栈的l 2 c a p 层之上，可以实现蓝牙无绳电 话和对讲机的应用。 2 4 3 高端应用层 高端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分，是指那些面向具体应用的软件程序 和其中所涉及的协议，包括开发驱动各种诸如拨号上网和语音通信等功能的蓝牙 应用程序。蓝牙规范只对传输层及部分中间层协议作了定义，因此虽然在传输层 及中间层不同的蓝牙设备必须采用统一符合蓝牙规范的形式，但在应用层则完全 由开发人员自主实现。它主要是由选用协议层( p p p 、t c p f l p 、u d p 、o b e x 、w a p 、 w a e ) 组成的。 ( 1 ) 选用协议层中的点到点协议( p p p ) 由封装、链路控制协议、网络控 制协议组成，它定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据，它主要用 于l a n 接入、拨号网络及传真等应用规范： ( 2 ) 传输控制协议( t c p i p ) 、用户数据报协议( l 刀) p ) 、网际协议( i p ) 是三种已有的协议，它定义了因特网与网络相关的通信及其他类型计算机设备和 外围设备之间的通信。蓝牙采用或共享这些己有的协议去实现与连接因特网的设 备的通信，既可提高效率，又可在一定程度上保证蓝牙技术和其它通信技术的互 操作性： ( 3 ) 对象交换协议o b e x ( o b j e c te x c h a n g ep r o t o c 0 1 ) 支持设备间的数据交换， 采用客户服务器模式提供与h r r p 相同的基本功能。该协议作为一个开放性标 准还定义了可用于交换的电子商务卡、个人日程表、消息和便条等的格式： ( 4 ) 无线应用协议( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 的目的是要在数字蜂窝电 话和其它小型无线设备上实现因特网业务。它支持移动电话浏览网页、收取电子 邮件和其它基于因特网的协议。 ( 5 ) 无线应用环境w a e ( w i m l e s sa p p l i c a t i o ne n v i r o n m e n t ) 提供用于w a p 电话和个人数字助理p d a 所需的各种应用软件。 2 5 蓝牙网络 蓝牙系统采用分散式结构，设备间以主从方式构成微微网( p i c o n c t ) ，支持 9 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 点对点和点对多通信。它采用g f s k 调制，抗干扰性能好，通过快速跳频和短包 技术来减少同频干扰，保证传输的可靠性。 蓝牙微微网是蓝牙网络的基本单元。一个微微网至少由两个节点组成：一个 主设备和一个从设备，活动的从设备的数目最多可达七个。主从设备之间采用相 同的随机跳频序列进行通信，使用的随机跳频序列以及传输定时由主设备的 4 8 h i t 蓝牙地址和时钟值决定。主设备通过轮询从设备来管理信道，在每个时分 复用( t d d ，t i m ed i v i s i o nd u p l e x ) 循环中，主设备在偶时隙发送轮询分组，成功 收到轮询分组的从设备在奇时隙发送消息。相对于传统的网络，蓝牙微微网有以 下特点： ( 1 ) 主设备难以收集到有效的从单元队列信息； ( 2 ) 只有上一时隙被主单元成功轮询的从单元才允许发送数据： ( 3 ) 如果主单元用p o l l ( 没有载荷) 分组轮询一个从单元，或从单元返回 n u l l ( 空) 分组，则该时隙被浪费； ( 4 ) 轮询机制必须简单易行，以满足蓝牙低消耗的目标。 l o 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 第三章s y m b ia no s 系统 3 1 s y m b ia no s 简介 3 1 1s y m bia n 的发展 1 9 9 8 年6 月，诺基亚( n o k i a ) 、摩托罗拉( m o t o r o l a ) 、爱立信( e r i c s s o n ) 、 三菱( m i t s u b i s h i ) 和p s i o n 在英国伦敦共同投资成立s y m b i a n 公司。这个公司 成立的目的是为了能够设计并开发出一种可以在手机及其他类似的移动通讯终 端产品上运行的开放性操作系统，以此来推动高端智能移动电话及类似的终端产 品尽快进入大众消费领域。之后有西门子s i e m e n s ) 、三星( s a m s u n g ) 、松下 ( p a n a s o n i c ) 、索尼爱立信( s o n y e r i c s s o n ) 等手机厂商相继入资，现如今，s y m b i a n 操作系统的智能手机己经占据了世界智能手机市场超过8 0 的份额。 s y m b i a no s 的前身其实是一种名为e p o c 的操作系统，这个操作系统由一 家名为p s i o n 的公司开发。这是一家自主生产计算机软件的公司，有着较长的 个人数字助理产品开发和生产的历史。s y m b i a n 公司成立后，就开始了对无线信 息装置的操作系统的开发，2 0 0 0 年开始推出商用的移动设备。这一年，p s i o n 开始全力投入到s y m b i a n 操作系统的开发，与诺基亚等手机大厂组成s y m b i a n 联盟，共同致力于智能手机的商用。 2 0 0 3 年在中国智能手机系统平台市场份额中，s y m b i a n 占有整个智能 手机系统平台市场份额的6 6 6 ，处于绝对领先，微软操作系统紧随其后， 占有2 2 5 的市场份额，而p a l mo s 和l i n u x 在中国智能手机系统平台市场 份额中的份额还非常小。s y m b i a n 作为最老牌的手机操作系统平台的开发 商，在进入了智能手机时代后，s y m b i a n 也并没有放弃发展的机会，以 s y m b i a n 7 全新的风格来迎接时代的挑战，新的操作系统具备了多媒体娱乐， 无线传输( 包括蓝牙) ，并且加入了s u n 公司的新j a v a 虚拟机( j v m ) ，可 以提供更高的性能和有利于j a v a 应用程序的下载。并可以适用于g s m ， c d m a 等多种模式，同时为了配合流行的操作习惯基于s y m b i a n o s 厂家推 出了三种平台：$ 6 0 配合单手操作，$ 8 0 配合双手操作，u i q 配合使用触笔 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 操作。 2 0 0 4 年2 月，s y m b i a n 在授权l g 等公司的时候，同时也发布了最新的 s y m b i a no sv 8 0 ，并提供了8 o a 和8 0 b 两个版本。该版本改善了实时系统 性能，提高了原有操作系统的兼容能力。此后不久，诺基亚针对它发布了 s 6 0 第2 版f e a t u r ep a c k 2 ，它正是采用的s y m b i a no sv 8 0 a 操作系统。同年， s y m b i a n 联盟又发布了s y m b i a no sv 8 1 版，基本上它是优化过的s y m b i a n o sv 8 0 版，也提供了8 1 a 和8 1 b 两个版本，各自代表搭载e k a l 和e k a 2 核心。搭载e k a 2 版本的8 1 b 支援单晶片手机，但不包含额外的安全层。 那么诺基亚紧接它之后发布的$ 6 0 第2 版f e a t u r ep a c k 3 就是采用s y m b i a n o sv 8 1 a 操作系统的。 2 0 0 5 年初我们看到发布的版直接就是s y m b i a no sv 9 1 操作系统。该版 本改善了应用程式及其内容保护，使用了新型a r m 处理器，软体开发人员 必须要改变安全设定码才能正确使用。紧接着同年2 月1 4 日发布，诺基亚 发布了$ 6 03 r de d i t i o n ( 第三版) ，它正是主要基于s y m b i a no sv 9 1 操作系 统的。$ 6 0 第三版提供了由s y m b i a ns i g n e d 认证和一种更高效的二进制格式 来加强行业领先的安全性。 2 0 0 8 年6 月2 4 日s y m b i a n 公司被诺基亚全资收购，成为诺基亚旗下公 司。 3 1 2s y m bia n0 s 版本 s y m b i a n 按版本来分，到目前为止已先后有了6 0 、6 1 、7 0 、7 0 s 、8 0 、9 0 几种版本。1 9 9 9 年3 月s y m b i a n 推出了s y m b i a n 5 0 操作系统，它的主要内核集 合了网络，无线文字，电子邮件，名片薄以及个人信息助理，同时还具有支持标 准网络页面的浏览器，配合j a v a 语言的支持，使得s y m b i a n 可以运行小型的应 用程序。不过这个版本采用的机型甚少，基本上与e p o c 没有太多的差别。 s y m b i a n6 0 则在5 0 的基础上增加了g p r s 、w a p i 2 浏览器以及蓝牙技术 的支持，用户可以运行第三方基于c h 和j 2 m e 开发的程序。而s y m b i a n6 1 则 是和s y m b i a n6 0 相比主要增加了对u s b 的支持。s y m b i a n6 0 的主要特点是：支 持语音通话和数据通信，支持b l u e t o o t h 和w a p ，配备安全性功能( s s l ， 1 2 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 h t t p s ，w t l s ) ，采用1 6 b i tu n i c o d e ，支持多语言显示，采用“p e r s o n a l j a v a 3 0 和“j a v a p h o n e1 0 。 s y m b i a n7 0 则支持多模式和3 g 手机，可以让制造商们可以面向全世界推出 可以运行于所有网络之上的s y m b i a no s 手机，而且可以不对代码进行重大改动 的情况下就可以重新使用许多目前已有的软件应用。7 0 包含一些新的通讯、消 息、联网和应用开发技术，并对一些与安全和认证相关的功能进行了改进。 s y m b i a no s7 0 的其他功能包括：支持灵活的用户界面，例如n o k i a 的s e r i e s6 0 ； 支持几种音频图像格式和许多面向游戏开发人员的a p i ；全力的加密和认证管 理，基于安全通讯协议( 包括h t t p s 、w t l s 和s s l ) 及认证的应用安装；和 o v e r - t h e a i r ( o t a ) s y n c m l 同步支持。 2 0 0 4 年2 月，s y r n b i a n 在授权l g 等公司的时候，发布了s y m b i a n 8 0 版本。 该版本改善了实时系统性能，提高了原有操作系统的兼容能力。此外，s y m b i a no s 8 0 的软件工具改进了远程接入控制系统功能，运用调节装置消除手机用户使用 增值服务时会受到的干扰。这个系统包含了绝对现代化的多媒体和j a v a 设备， 支持多种标准，其中包括j s r l1 8 ，c l d c l 1 ( j s r l 3 9 ) ，m o b i l e m e d i a ( j s r l 3 5 ) ， 3 d 图像数据( j s r l8 4 ) ， j t w i1 0c ( j s r i8 5 ) 。 2 0 0 5 年二月，英国著名手机软件制造商s y m b i a n 推出一款新的手机操作系 统软件o s v 9 0 ，它支持更高像素数码相机与三维游戏动画。该操作系统软件对 运行环境要求较高，目前运行在由英国芯片开发商a r m 提供的快速处理器芯片， 并且需要相关设计与其它工具的支持来帮助手机生产商在开发其它版本时能够 节约时间和降低成本。该软件可以处理2 0 0 万像素的数字图片，甚至能够向无线 耳机传送立体声音乐，更可喜的是，它不需要同步软件就能够从p c 上导出m p 3 文件。 3 1 3s y m bia no s 特点 第一，提供无线通信服务，将计算技术与电话技术相结合。目前，s y m b i a n 0 s 支持多种主流通信网络，可以在2 5 g 和3 g 网络下为大众提供优质的数据通信 服务。 第二，操作系统固化。也就是说，操作系统在出厂前已经被固化在r o m 中， 基于s y m b i a no s 的蓝牙通信 用户无法对其进行修改，系统是运行在r o m 上的，这样既保证了移动设备的安 全性，也保证了系统运行的稳定性。 第三，相对固定的硬件组成。s y m b i a n 智能手机要求有系统有一个进行运算 的c p u 、一个固化系统的r o m ，一个用以运行程序的r a m ，一个用以存放数 据的存储器。此外还有音频、视频芯片、f l a s h m o a o r y 、输入设备( 键盘) ，输出 设备( 显示屏) 等等。这些相对固定的硬件设备使得移动设备更像一台电脑，确保 了移动设备的稳定运行。此外集成了蓝牙、红外或者数据线等数据传输方式，方 便用户进行数据同步。 第四，较低的研发成本。由于移动设备的硬件组成相对固定，而s y m b i a n 将其操作系统的源代码提供给所有的许可证持有者和合作伙伴，所以移动设备厂 商不必要投入大量的资金在研发操作系统的研发上，可以将更多的资金和精力放 在系统的人机界面，设备外观等方面，使得移动设备更好的适应用户，并且极大 的加快了研发速度。 第五，强大的开放性。s y m b i a n 操作系统是一个开放性的操作系统，