本文是蓝牙协议分析的第二篇文章，在“蓝牙协议分析(1)_基本概念”的基础上，从整体架构的角度，了解蓝牙协议的组成，以便加深对蓝牙的理解。
2.协议层次蓝牙协议是通信协议的一种，为了把复杂问题简单化，任何通信协议都具有层次性，特点如下：
从下到上分层，通过层层封装，每一层只需要关心特定的、独立的功能，易于实现和维护；
在通信实体内部，下层向上层提供服务，上层是下层的用户；
在通信实体之间，协议仅针对每一层，实体之间的通信，就像每一层之间的通信一样，这样有利于交流、理解、标准化。
蓝牙协议也不例外，其协议层次如下：
从OSI（OpenSystemInterconnection）模型的角度看，蓝牙是一个比较简单的协议，它仅仅提供了物理层（PhysicalLayer）和数据链路层（DataLinkLayer）两个OSI层次。但由于蓝牙协议的特殊性、历史演化因素等原因，其协议层次又显的不简单，甚至晦涩难懂（如上面图片所示的PhysicalLink、LogicalTransport等）。
蓝牙协议分为四个层次：物理层（PhysicalLayer）、逻辑层（LogicalLayer）、L2CAPLayer和应用层（APPLayer）。
物理层，负责提供数据传输的物理通道（通常称为信道）。通常情况下，一个通信系统中存在几种不同类型的信道，如控制信道、数据信道、语音信道等等。
逻辑层，在物理层的基础上，提供两个或多个设备之间、和物理无关的逻辑传输通道（也称作逻辑链路）。
L2CAP层，L2CAP是逻辑链路控制和适配协议（LogicalLinkControlandAdaptationProtocol）的缩写，负责管理逻辑层提供的逻辑链路。基于该协议，不同Application可共享同一个逻辑链路。类似TCP/IP中端口（port）的概念。
APP层，理解蓝牙协议中的应用层，基于L2CAP提供的channel，实现各种各样的应用功能。Profile是蓝牙协议的特有概念，为了实现不同平台下的不同设备的互联互通，蓝牙协议不止规定了核心规范（称作Bluetoothcore），也为各种不同的应用场景，定义了各种Application规范，这些应用层规范称作蓝牙profile。
在以上四个层次的基础上，蓝牙协议又将物理层和逻辑层划分了子层，分别是PhysicalChannel/PhysicalLinks和LogicalTransports/LogicalLinks，这一划分，相当使人崩溃，要多花费大量的脑细胞去理解它们，具体请参考下面的分析。
2.1物理层物理层负责提供数据传输的物理信道，蓝牙的物理层分为PhysicalChannel和PhysicalLinks两个子层。我们先介绍PhysicalChannel。
2.1.1PhysicalChannel（物理信道）一个通信系统中通常存在多种类型的物理信道，蓝牙也不例外。另外，由“蓝牙协议分析(1)_基本概念”的介绍可知，蓝牙存在BR/EDR、LE和AMP三种技术，这三种技术在物理层的实现就有很大的差异，下面让我们一一介绍。
首先是相同点，BR/EDR、LE和AMP的RF都使用2.4GHzISM(IndustrialScientificMedical)频段，频率范围是2.-2.GHz。
注1：不同国家和地区蓝牙的频率和信道分配情况是不同，本文所有的描述都以中国采用的“欧洲和美国”标准为准。
除了相同点，剩下的都是不同点了。
BR/EDR是传统的蓝牙技术，它这样定义物理信道：
1）ISM频率范围内被分成79个channel，每一个channel占用1M的带宽，在0channel和78channel之外设立guardband（保护带宽，LowerGuardBand为2MHz，UpperGuardBand为3.5MHz）。
2）采用跳频技术（hopping），也就是说，某一个物理信道，并不是固定的占用79个channel中的某一个，而是以一定的规律在跳动（该规律在技术上叫做"伪随机码"，就是"假"的随机码）。因此蓝牙的物理信道，也可以称作跳频信道（hoppingchannel）。
3）BR/EDR技术定义了5种物理信道（跳频信道），BR/EDRBasicPiconetPhysicalChannel、BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel、BR/EDRPageScanPhysicalChannel、BR/EDRInquiryScanPhysicalChannel和BR/EDRSynchronizationScanChannel。
4）BR/EDRPageScanPhysicalChannel用于蓝牙设备的发现操作（discovery），即我们常用的搜索其它蓝牙设备（discover）以及被其它蓝牙设备搜索（discoverable）。
5）BR/EDRInquiryScanPhysicalChannel用于蓝牙设备的连接操作（connect），即我们常用的连接其它蓝牙设备（connect）以及被其它蓝牙设备连接（connectable）。
6）BR/EDRBasicPiconetPhysicalChannel和BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel主要用在处于连接状态的蓝牙设备之间的通信。它们的区别是，BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel使用较少的RF跳频点。BR/EDRBasicPiconetPhysicalChannel使用全部79个跳频点，而BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel是根据当前的信道情况使用79个跳频点中的子集，但是跳频数目也不能少于20个。这个主要是因为蓝牙使用ISM频段，当蓝牙和WIFI共存的时候，部分跳频点被WIFI设备占用而使得蓝牙设备在这些跳频点上的通信总是失败，因此，需要避过那些WIFI设备占用的频点。
7）BR/EDRSynchronizationScanChannel可用于无连接的广播通信，后续文章会详细介绍。
8）同一时刻，BT设备只能在其中一个物理信道上通信，为了支持多个并行的操作，蓝牙系统采用时分方式，即不同的时间点采用不同的信道。
LE是为蓝牙低功耗而生的技术，为了实现低功耗的目标，其物理信道的定义与BR/EDR有些差异：
1）ISM频率范围内被分成40个channel，每一个channel占用2M的带宽，在0channel和39channel之外设立guardband（保护带宽，LowerGuardBand为2MHz，UpperGuardBand为3.5MHz）。
2）LE技术定义了2种物理信道，LEPiconetchannel和LEAdvertisementBroadcastChannel。
3）LEPiconetChannel用在处于连接状态的蓝牙设备之间的通信，和BR/EDR一样，采用调频技术。和BR/EDR不一样的地方是，只会在40个频率channel中的37个上面跳频。
4）LEAdvertisementBroadcastChannel用于在设备间进行无连接的广播通信，这些广播通信可用于蓝牙的设备的发现、连接（和BR/EDR类似）操作，也可用于无连接的数据传输。
8）和BR/EDR一样，同一时刻，BT设备只能在其中一个物理信道上通信，为了支持多个并行的操作，蓝牙系统采用时分方式，即不同的时间点采用不同的信道。
AMP是为高速数据传输设计的技术，其物理层规范直接采用.11（WIFI）的PHY规范，主要有如下特点：
AMP物理信道只有一种，即AMPPhysicalChannel，主要用于已连接设备之间的数据通信，和BR/EDR技术中的BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel位于一个级别，可以互相切换使用。
2.1.2PhysicalLinks（物理链路）由2.1.1的描述可知，蓝牙协议为BR/EDR、LE和AMP三种技术定义了8种类型的物理信道，包括：
AMPphysicalchannel
BR/EDRBasicPiconetPhysicalChannelBR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannelBR/EDRPageScanPhysicalChannelBR/EDRInquiryScanPhysicalChannelBR/EDRSynchronizationScanChannel
LEPiconetChannelLEAdvertisementBroadcastChannel
而物理链路，则是对这些物理信道（主要是BR/EDR技术中的BasicPiconetPhysicalChannel和AdaptedPiconetPhysicalChannel）的进一步封装，其主要特征是（可参考2.5中的图片以辅助理解）：
1）PhysicalLink是一个虚拟概念，不对应协议中任何的实体，数据包封包/解包的过程中不被体现。
2）AMPPhysicalChannel、LEPiconetChannel、LEAdvertisementBroadcastChannel均有一个一一对应的PhysicalLink，分别是AMPPhysicalLink、LEActivePhysicalLink、LEAdvertisingPhysicalChannel。
3）BR/EDRPageScanPhysicalChannel、BR/EDRInquiryScanPhysicalChannel、BR/EDRSynchronizationScanChannel只在特定时间段使用，且无法控制任何属性，因此不需要再PhysicalLink中体现。
4）BR/EDRBasicPiconetPhysicalChannel和BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel是BR/EDR技术中已连接设备之间进行数据通信的通道，且同一时刻只能根据应用场景选择一种channel进行数据传输。因此这两个channel被map到BR/EDRActivePhysicalLink、BR/EDRParkedPhysicalLink和BR/EDRConnectionlessSlaveBroadcastPhysicalLink三个物理链路上。
5）BR/EDRActivePhysicalLink和BR/EDRParkedPhysicalLink的抽象主要有两个方面的意义：5-1）屏蔽底层的Basic/AdaptedPiconetPhysicalChannel之间的差异，统一使用PhysicalLink取代。在需要的时候，可以通过上层的链路管理协议，指定使用哪一种physicalchannel（BasicorAdapted）。5-2）可以通过PhysicalLink的抽象，控制PhysicalChannel的一些属性（如发射功率、收发周期等），以达到节省功耗的目的。而上面的层次（如逻辑层）不需要对这些动作知情。
6）BR/EDRActivePhysicalLink定义了连接状态的蓝牙设备在链路处于active状态时的物理链路，该物理链路对应的设备的发射功率是可修改的。
7）BR/EDRParkedPhysicalLink定义了连接状态的蓝牙设备在链路处于parked状态时的物理链路。parked状态是一种特殊的连接状态，连接双方没有正在进行的数据传输，所有的链路消耗，都是为保持连接所做的事情。此时可以通过降低在物理信道上的收发频率而降低功耗。该物理链路和BR/EDRActivePhysicalLink使用相同的物理信道。
8）BR/EDRConnectionlessSlaveBroadcastPhysicalLink使用BR/EDRAdaptedPiconetPhysicalChannel，用于一点到多点的广播通信。
9）由上面的描述可知，物理链路这一层抽象，实在是可有可无，希望大家不要纠结，知道怎么回事即可。
2.2逻辑层逻辑层的主要功能，是在已连接（LEAdvertisementBroadcast可以看做一类特殊的连接）的蓝牙设备之间，基于物理链路，建立逻辑信道。所谓的逻辑信道，和城市道路上的车道类似：
一条城市道路可以看做一个物理链路（可能有两个方向，我们只考虑其中一个即可），该物理链路根据行车用途，可以划分为多个逻辑信道，如直行车道、右转车道、左转车道、掉头车道、快速车道、慢速车道等等。
这里的车道（逻辑信道），从物理角度看，并没有什么分别，只是为了方便交通（数据传输），人为的抽象出来的。和车道类似，蓝牙逻辑信道的划分依据是传输类型，主要包括下面3类（即LogicalLink）：
1）用于管理底层物理链路的控制类传输，包括AMP-C、ACL-C、PSB-C、LE-C、ADVB-C。
2）传输用户数据的用户类传输，包括AMP-U、ACL-U、PSB-U、LE-U、ADVB-U。
3）其它比较特殊的传输类型，包括流式传输（stream）、PBD（ProfileBroadcastData）。
以上每种LogicLink都会在下层对应一个LogicalTransport，这些LogicalTransport具有一些属性值，如流控、应答/重传机制等。如下：
AMPACL（AsynchronousConnection-OrientedLink），基于AMP技术的、面前连接的、异步传输链路，为AMP-U提供服务。
BR/EDRACL，基于BR/EDR技术的ACL链路，为ACL-C、ACL-U提供服务。
SCO/eSCO（SynchronousConnection-Oriented/ExtendedSCO），基于BR/EDR技术的、面向连接的、同步传输链路，为stream类型的LogicalLink提供服务。
ASB（ActiveSlaveBroadcast）、PSB（ParkedSlaveBroadcast），基于BR/EDR技术的、面向连接的广播传输链路，为ACL-U、PSB-U、PSB-C提供服务。
CSB（ConnectionlessSlaveBroadcast），基于BR/EDR技术的、无连接的广播链路，为PBD提供服务。
LEACL，基于LE技术的、面前连接的、异步传输链路，为LE-U、LE-C提供服务。
ADVB（AdvertisingBroadcast），基于LE技术的、广告/广播链路，为ADVB-U、ADVB-C提供服务。
注2：AMP-C没有对应的LogicalTransport，而是直接控制AMPPhysicalLink完成所需功能。
注3：蓝牙逻辑层的抽象也是让人醉了！还是那句话，不要逼自己去理解一个疯子的行为，不然自己也会疯的。
2.3L2CAPChannelsL2CAP是LogicalLinkControlandAdaptationProtocol（逻辑链路控制和适配协议）的缩写，蓝牙协议到这个层次的时候，就清爽多了：
对下，它在用户类XXX-ULogicalLink的基础上，抽象出和具体技术无关的数据传输通道（包括单播和广播两类），至此用户就不再需要关心繁杂的蓝牙技术细节。
对上，它以L2CAPchannelendpoints的概念（类似TCP/IP中的端口），为具体的应用程序（profile）提供独立的数据传输通道（当然，也是一个逻辑通道）。
2.4Profilesprofile是蓝牙Application的代指，也可以翻译为服务，为了实现不同平台下的不同设备的互联互通，蓝牙协议为各种可能的、有通用意义的应用场景，都制定的了规范，如SPP、HSP、HFP、FTP、IPv6/6LoWPAN等等。
Profiles基于L2CAP提供的L2CAPchannelendpoints实现，在它们对应的层次上进行数据通信，以完成所需功能。有关蓝牙profile的介绍，会在后续文章中陆续给出，这里就不再详细说明了。
2.5总结下面图片包含上面各个层次（除了APPlayer）中涉及到的一些实体、概念以及相互关系，供大家参考。
摘录自：Core_v4.2.pdf----Vol1:ArchitectureTerminologyOverview----PartA:Architecture----3DATATRANSPORTARCHITECTURE----3.2TRANSPORTARCHITECTUREENTITIES
3.蓝牙核心框架蓝牙规范有两类：一类是蓝牙核心规范，由BluetoothCoreSpecification定义，囊括到L2CAP层，以及相关的核心profile；另一类是蓝牙Application规范，包含了各种各样的profile规范（具体可参考“最好的白癜风医院是哪家北京哪个看白癜风的医院好