低功耗蓝牙开发权威指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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RobinHeydon 著

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• 技术教程
• 硬件开发
• 协议分析

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111469216

商品编码：1262430184

出版时间：2014-06-01

作  者:Robin Heydon 著作 陈灿峰 等 译者 定  价:69 出 版 社:机械工业出版社 出版日期:2014年06月01日 页  数:235 装  帧:平装 ISBN:9787111469216 ● 译者序
●前言
●**部分 综 述
●第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
●第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
●部分目录

内容简介

本书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蓝牙低功耗技术的产生、设计、工作原理以及其良好的节能、抗干扰特性和灵活、简单的开发特点。本书分为四个部分，分别阐述了蓝牙低功耗技术及其控制器无线电芯片、主机的工作原理，以及应用程序的设计开发，适合从事蓝牙低功耗产品开发工作的工程师、应用程序开发人员、设计师或市场营销人员等各类读者。

《低功耗蓝牙开发权威指南》内容概述 本书是一本为期盼深入理解并精通低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy, BLE）技术的开发者量身打造的全面性指南。它不仅仅是关于BLE协议的理论讲解，更侧重于实际开发中的挑战、解决方案以及最佳实践。本书旨在帮助读者从零基础逐步建立起扎实的BLE知识体系，进而能够独立设计、开发、测试和部署高质量的BLE应用和产品。 第一部分：BLE基础概念与架构解析 本部分将带领读者走进BLE的世界，从其历史渊源、核心理念，到与经典蓝牙（Bluetooth Classic）的区别，进行清晰的梳理。我们将详细介绍BLE的整体架构，包括其在OSI模型中的位置，以及关键的组成部分： 物理层（Physical Layer）：深入探讨BLE的无线电频率（RF）特性，包括2.4 GHz ISM频段的使用，调制解调方式（GFSK），信道划分，以及信号传播的基本原理。了解物理层的设计对功耗、传输距离和可靠性的影响至关重要。 链路层（Link Layer）：这是BLE的核心所在。我们将详细解析链路层在实现低功耗方面的关键技术： 广播（Broadcasting）：理解主设备（Master）和从设备（Slave）的角色，广播数据包的结构，包括Advertising Data（AD）和Scan Response Data（SRD），以及不同广播类型（Connectable, Non-connectable, Scannable, Non-scannable）的应用场景。 连接（Connection）：剖析主从设备如何建立连接，连接参数（连接间隔、从机延迟、超时时间）的设置对功耗和数据吞吐量的影响。讲解数据包的握手、确认机制，以及如何通过调整参数优化连接效率。 扫描（Scanning）：介绍主动扫描和被动扫描的区别，扫描窗口和扫描间隔的意义，以及如何高效地发现BLE设备。 跳频（Frequency Hopping）：讲解BLE如何通过在不同信道间快速切换来避免干扰，提高通信的鲁棒性。 主机/控制器接口（Host/Controller Interface, HCI）：理解HCI层在主机（应用层和协议栈）与控制器（硬件收发器）之间的作用，掌握HCI命令的格式和使用，这是进行底层控制和调试的关键。 逻辑链路控制和适配协议（Logical Link Control and Adaptation Protocol, L2CAP）：介绍L2CAP如何将底层传输的数据进行分段和重组，以及其支持的通道类型（Basic Channel, Extended Channel）。 属性协议（Attribute Protocol, ATT）：ATT是BLE数据传输的基础。我们将详细讲解属性（Attribute）的概念，包括UUID、Handle、Type、Value、Permission。重点介绍Attribute Table的结构，以及Client/Server模式下的数据读取、写入、通知（Notification）和指示（Indication）操作。 通用属性配置文件（Generic Attribute Profile, GATT）：GATT是BLE应用层数据交互的标准。本书将深入剖析GATT的角色，以及如何定义和使用Services和Characteristics来组织和暴露设备的功能。理解GATT的层级结构（Profile -> Service -> Characteristic -> Descriptor）是构建BLE应用的核心。 通用访问配置文件（Generic Access Profile, GAP）：GAP定义了BLE设备在广播、扫描、发现和连接等方面的行为。我们将详细讲解GAP的角色（Observer, Broadcaster, Central, Peripheral），以及如何利用GAP来实现设备的互联互通。 第二部分：BLE软件开发实战 本部分将聚焦于BLE软件开发的实际操作，涵盖主流的开发平台和工具： 嵌入式系统开发： RTOS（实时操作系统）：介绍在嵌入式环境中开发BLE应用时，RTOS（如FreeRTOS, Zephyr）如何管理任务、信号量、队列等，以及如何与BLE协议栈集成。 BLE协议栈移植与集成：讲解如何为特定的嵌入式微控制器（MCU）选择、配置和移植BLE协议栈（如Nordic nRF Connect SDK, Silicon Labs Gecko SDK, Espressif ESP-IDF）。 API调用与事件处理：详细演示如何通过SDK提供的API函数进行BLE设备的初始化、配置、广播、扫描、连接、数据收发等操作。重点讲解事件驱动的编程模型，如何处理来自协议栈的各种事件（如连接建立、断开、数据接收等）。 功耗优化技巧：深入探讨在嵌入式开发中实现低功耗的各种策略，包括： 睡眠模式（Sleep Modes）：BLE设备在空闲时如何进入不同深度的睡眠模式以节省电量。 连接参数优化：根据应用需求调整连接间隔、从机延迟等参数，在功耗和响应时间之间取得平衡。 广播优化：合理设置广播间隔和广播数据，避免不必要的广播。 数据传输优化：批量发送数据，使用通知/指示而非频繁的轮询。 硬件选型：选择低功耗的MCU和RF芯片。 移动端（iOS/Android）开发： iOS开发：讲解如何利用Core Bluetooth框架，在iOS设备上实现BLE设备的扫描、连接、服务发现、数据读写、属性订阅等功能。详细介绍CBCentralManager, CBPeripheral, CBService, CBCharacteristic等关键类及其方法。 Android开发：介绍Android SDK中BluetoothLeScanner, BluetoothAdapter, BluetoothDevice, BluetoothGatt等API的使用，实现BLE应用的开发。讲解Android 6.0及更高版本中对BLE权限和扫描的改变。 跨平台开发：探讨使用React Native, Flutter等框架进行BLE跨平台开发的技术方案和注意事项。 BLE协议栈分析与调试： Wireshark抓包与分析：讲解如何使用Wireshark配合BLE嗅探器（如nRF Sniffer）来捕获和分析BLE通信数据包，深入理解协议交互过程，定位问题。 调试工具与技巧：介绍各种硬件调试工具（如J-Link, ST-Link）和软件调试器（如Segger Embedded Studio, Keil MDK, Eclipse）在BLE开发中的应用。 第三部分：BLE应用场景与高级主题 本部分将拓展BLE的应用范围，并深入探讨一些高级和前沿的技术： BLE Profiles详解与自定义： 标准Profiles：详细介绍常用的BLE标准Profiles，如： GAP (Generic Access Profile)：再次强调其在设备角色、可见性、连接性方面的作用。 GATT (Generic Attribute Profile)：再次强调其数据组织结构。 HRS (Heart Rate Service)：心率服务，用于可穿戴设备。 BAS (Battery Service)：电池服务，用于上报设备电量。 HIDS (Human Interface Device Service)：人机接口设备服务，用于连接键盘、鼠标等。 CTS (Current Time Service)：当前时间服务。 LIMS (Link Loss Service)：链路丢失服务。 TXPS (Transport Discovery Service)：传输发现服务。 自定义Profiles：指导读者如何根据自身产品需求，设计和实现自定义的GATT Services和Characteristics，包括UUID的生成、属性的定义、权限的设置以及数据格式的设计。 BLE Mesh网络： Mesh模型：介绍BLE Mesh相对于点对点和星型网络的优势，以及其在智能家居、工业自动化等领域的应用前景。 Mesh协议栈：讲解Mesh模型的结构，包括节点角色（Provisioner, Device, Distributor），网络层（Network Layer），传输层（Transport Layer），以及应用层（Application Layer）。 Mesh设备配置与通信：演示如何通过Provisioner将设备加入Mesh网络，以及Mesh网络中的消息模型（Model）、元素（Element）、状态（State）和操作（Operation）。 BLE安全： 配对（Pairing）与绑定（Bonding）：讲解BLE的配对过程，包括配对方法（Just Works, Passkey Entry, Numeric Comparison, OOB）及其安全性。介绍绑定过程如何存储配对信息，实现自动重连。 加密（Encryption）：理解BLE如何使用AES-CCM算法对通信数据进行加密，保护数据隐私。 认证（Authentication）：探讨在特定场景下如何加强设备的认证。 BLE定位与AoA/AoD： RSSI（Received Signal Strength Indicator）：介绍基于RSSI的简单定位原理及局限性。 Angle of Arrival (AoA) / Angle of Departure (AoD)：讲解BLE 5.1及以后版本引入的AoA/AoD技术，如何利用多天线阵列实现高精度的室内定位，及其潜在应用。 BLE与其他无线技术融合： BLE与Wi-Fi：探讨两者的协同工作模式，例如Wi-Fi作为主连接，BLE用于设备发现和配置。 BLE与Zigbee：对比两者的优势和应用场景，以及在智能家居领域可能的互联互通方案。 BLE与NFC：介绍NFC在BLE设备配对和数据交换中的作用。 附录 BLE重要术语表：整理并解释BLE开发中常用的专业术语。 常用BLE SDK和工具资源链接：提供官方文档、开发工具下载链接等，方便读者进一步学习和实践。 常见问题解答（FAQ）：收集和解答开发者在实际开发中遇到的典型问题。 本书力求内容翔实、结构清晰、图文并茂，并结合大量实例代码和实际项目经验，帮助读者全面掌握低功耗蓝牙技术，轻松应对各种开发挑战。无论您是初学者还是有一定经验的开发者，本书都将是您在低功耗蓝牙开发旅程中的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本号称“权威指南”的书，实在让人摸不着头脑，我拿到手的时候，满怀期待地想在低功耗蓝牙（BLE）的世界里找到一些扎实的知识和实用的技巧，毕竟市面上的书籍良莠不齐，一本靠谱的参考书是多么宝贵。然而，这本书的阅读体验，用“迷宫”来形容可能都算客气了。它似乎在努力地覆盖每一个技术名词，却没能构建出一个清晰的知识体系。比如，在讲解数据包结构和物理层传输机制时，内容跳跃性极大，一会儿深挖到射频链路预算的数学模型，下一页就直接跳到了应用层的GATT服务发现，中间缺乏必要的过渡和铺垫，让初学者感到茫然，即便是有点经验的工程师，也会觉得这种“拉高又拉低”的叙述方式非常考验耐心。我尤其想知道的是，书中关于电源管理策略的阐述，是否能真正指导我们如何在实际项目中实现毫瓦级的功耗优化，还是仅仅停留在理论上的“多睡觉、少广播”的口号层面？如果一本指南不能提供可执行的、针对特定场景的优化实例和代码片段，那么它的“权威性”就值得商榷了。希望未来的修订版能更注重逻辑的连贯性和实践指导的深度，而不是单纯的术语堆砌。

评分☆☆☆☆☆

从整体上看，这本书更像是一本为快速熟悉BLE术语和概念而准备的入门手册，而不是一本能伴随工程师度过项目周期的“权威指南”。它在广度上的覆盖是足够的，你确实能从中学到什么是Advertising Interval，什么是Latency Connection Parameter，但一旦你试图将这些概念应用到优化无线链路的稳定性、处理复杂的从机角色（Peripheral Role）状态机转换，或者解决多设备共存下的信道干扰问题时，你会发现这本书的深度明显不足。书中缺乏对实际调试工具（如Wireshark、Protocol Analyzer）的深入解读和使用技巧，没有展示如何通过分析实际抓包数据来定位耗电和丢包的原因。一个真正的权威指南，应当包含大量的“避坑指南”和“性能调优秘籍”，这些才是区分普通资料和宝贵参考书的关键所在。这本书在这些需要经验积累的地方，显得力不从心，最终，我感觉自己只是读完了一份经过重新编排的官方技术文档，而非一位资深专家倾囊相授的心血之作。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书，给我的最大感受是内容组织上存在严重的失衡。它在描述BLE协议栈的各个层次时，似乎更偏向于对规范文档的“翻译”而非深入的“解读”。例如，对于Link Layer的调度机制和事件处理流程，书中给出的描述过于抽象，很多地方直接引用了标准的术语，却鲜有对这些术语在实际芯片实现中可能遇到的具体难题的讨论。我期待的“权威指南”应当能够揭示协议栈背后的权衡（Trade-offs），比如在不同厂商的SoC上，内存分配和中断处理的差异如何影响实时性和功耗的平衡。书中花了大篇幅来介绍一些相对基础的概念，比如UUID的格式和Attribute Table的查找方式，这些内容在官方的开发者资源中已经可以轻易获得，但对于那些寻求突破瓶颈的资深开发者来说，这种重复的讲解显得冗余。更让人失望的是，对于那些近年来兴起的BLE新特性，比如Mesh组网或者LE Audio，涉及的篇幅极其有限，仿佛这本书的编写是以几年前的BLE标准为基准的，未能跟上技术迭代的步伐。如果一本技术书的更新速度跟不上行业发展，那么它的参考价值就会大打折扣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和示例代码部分也暴露出了不少问题，这严重影响了阅读体验和学习效率。清晰的图表是理解复杂通信协议的关键，然而，这本书中的很多流程图，特别是关于连接建立和中断处理的图示，显得拥挤且缺乏必要的注解，有些箭头指向的逻辑关系甚至让人感到费解，需要反复对照文字才能勉强理解作者想表达的意思。更令人抓狂的是代码示例。虽然书中包含了看似丰富的代码片段，但这些代码往往脱离了具体的硬件平台和SDK环境。例如，它展示了如何配置定时器或管理数据缓冲区，但没有明确指出这对应的是哪一家主流芯片厂商（如Nordic, Silicon Labs或TI）的SDK调用方式，也没有提供完整的、可直接编译运行的示例项目结构。这使得读者在尝试将书本知识转化为实际工作时，需要花费大量时间去“翻译”这些通用代码到自己的特定环境，这对于追求效率的工程师来说是极大的时间浪费。一本实用的指南，理应提供开箱即用的参考，而不是一堆需要自行修复的“半成品”。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷，是希望能够深入理解BLE安全机制和加密流程。在当前物联网安全日益受到重视的背景下，理解如何正确实现配对、绑定以及数据加密至关重要。然而，这本书在安全章节的处理上，显得非常保守和理论化。它详细解释了GATT安全级别的定义，以及LESC（Secure Connections）的数学基础，但对于实际部署中可能遇到的安全陷阱，如中间人攻击（MITM）的防御策略、固件空中升级（FOTA）的安全性保障，以及如何处理密钥的持久化存储等关键实战问题，探讨得非常肤浅。它似乎只是罗列了规范中提及的安全功能，但缺乏对这些功能在不同应用场景下“如何用对”的经验分享。例如，书中没有深入分析在开放环境（如公共场所）广播数据时，如何设计一套既保证效率又不泄露过多设备信息的混合加密方案。这种对实践难题的回避，使得这本书在构建高可靠、高安全性的BLE产品时，提供的指导价值非常有限。