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走进主板中的蓝牙无线技术

作者:陈哲旋 2002-08-12 08:54:29



前言

随着CPU频率的飞速提高,主板芯片组的更新换代也的4EABV。

在不断的加快。然而主板并不单单是CPU的归宿,它还是各个硬件设备的集中地,是整个系统的功能中枢,所以我们看到主板技术的发展也是日新月异。从SoftMenu的流行,到Dual BIOS的诞生,到RAID芯片的集成,再到PC-to-PC和现在的蓝牙,都是主板设计的一些里程碑。

大家可记得,就在845E主板推出的时候,我们看到的不仅是支持533MHz外频的Pentium IV主板,我们还开始接触到一个新生的名词——蓝牙主板。何谓蓝牙主板?说到蓝牙主板,大家可能很自然就想起MSI(微星)的MS-845E MAX2,因为它是世界上第一款带有蓝牙技术的主板。不过随着蓝牙技术的不断发展壮大,第二款的蓝牙主板已经面世,那就是磐英

那究竟蓝牙主板有什么可以吸引我们的地方呢?它的出现又为我们带来了什么呢?让我们从蓝牙的发源开始——

蓝牙就是蓝了的牙?

蓝牙——Bluetooth,是一种全球开放性的、低成本的短距离无线通信规范。蓝牙这个名字来源于一段颇具传奇特色的历史:公元前10世纪的北欧处于一个诸侯争霸的动荡年代,丹麦国王Harald Bluetooth(蓝牙)挺身而出,经过他的不懈努力,血腥的战斗被制止,各方都坐到了谈判桌上。通过沟通,诸侯们冰释前嫌,成为了朋友。这位英雄的丹麦国王酷爱吃蓝梅,以至于牙齿都被染成了蓝色。一千年后的今天,他的名字以及染成蓝色的牙齿,被选作一种沟通各类电子设备的现代通信规范的代称。

1994年,Errison(爱立信)公司无线通信部门开始了一项对移动电话与其周边配件间低功耗、低成本无线介质开发的可行性研究项目,起主要目的是取代电话与个人电脑、无线手机等设备间的电缆。这项研究就是蓝牙计划的前身。

1998年2月,由爱立信、诺基亚、IBM、东芝、英特尔五大公司成立了Bluetooth SIG(Special Interest Group,即特别兴趣小组)。随后Bluetooth SIG的活动迅速得到了包括许多世界最著名的计算机、通信以及消费电子产品领域的企业,如3COM、摩托罗拉、朗讯、康柏、西门子等一大批公司的一致支持,其中,甚至还有汽车与照相机的制造商和生产厂家。可以想象,蓝牙技术得到广泛应用之时,诸如移动电话、计算机、数字相机、摄像机、打印机、传真机和个人数字助理(PDA)等许多电子设备都可以“随心可欲”地无线互联,而不必拖着一条或长或短的尾巴了。

蓝牙发展状况

据各方面的报道,目前世界上各大芯片厂商均已投入大量人力、物力进行蓝牙芯片的研制与测试,并在第一时间发布自己的阶段性成果。美国半导体公司、SiliconWave等公司已经推出了蓝牙基带芯片和RF芯片。英国初创公司Cambridge Silicon Radio(CSR)也宣布推出单芯片RF及基频IC,每颗售价仅为5美元。日本冲电气公司(OKI)已在2000年底开始出厂包括由RF芯片LSI和基频处理器LSI所构成的蓝牙芯片组及中间软件的工业样品,并在设计蓝牙接口时所必需的硬件一并出售给设备厂家。TDK已经开始销售蓝牙天线的工业样品。朗讯公司宣布了它的第一个蓝牙集成芯片W7020,该产品由一个单芯片无线发送子系统、一个基带控制器和蓝牙协议软件组成,样品和开发工具也于2001年3月面世。


蓝牙先锋——T39

而蓝牙的发起者爱立信公司已经推出了蓝牙无线模块、基带模块(带射频单元)、开发板和简化开发板。时至今日,蓝牙技术已经越来越接近人们的生活,Errison的T39蓝牙手机成为了第一款面市的蓝牙手机已经是上一年的事情,还有今天我们看到了第二款蓝牙主板的诞生。


磐英蓝牙主板套件

蓝牙技术通览

1.射频技术

蓝牙的工作频段是2.4GHz,这一频段通常称为工业、科学及医药设备(ISM,Industrial Scientific Medical)频段。在国际上,该频段是免费的,所以蓝牙会与大量设备占用同一频段,这些设备包括婴儿监视器、微波炉或者车库门控制器,因而可能会导致彼此干扰。

各种无线传输技术规格

工作频段
最高带宽
有效距离(室内)
IrDA(红外线)
1Mbps-4Mbps
≤10m
Bluetooth(蓝牙)
2.40GHz

1Mbps(1.1)

10Mbps(2.0)

≤10m(1.1)

≤100m(2.0)

IEEE 802.11b
2.40GHz-2.4835GHz
10Mbps
≤100m
IEEE 802.11g
2.40GHz
22Mbps
≤100m
IEEE 802.11a

5.15GHz-5.35GHz

5.725GHz-5.825GHz

54Mbps
≤100m

因为蓝牙并不是唯一的无线通信标准,我们还应该注意和其鼎立的另外两个标准——IEEE 802.11无线局域网标准和共享无线访问协议(Shared Wireless Access Protorcol,SWAP)。撇开我们接触较少的SWAP,我们来看看IEEE 802.11无线局域网标准。IEEE 802.11特别设计于将笔记本电脑连接到桌面PC以及局域网。该标准使用高频率的发射机,且每秒仅跳跃2.5次(蓝牙为1600次)。蓝牙面向的标准也是笔记本电脑。由于其具有自动的配置能力,蓝牙还提供一种设备用于连接PDA以及移动电话。由于802.11也是工作于相同免费的ISM频段,因而出现了上面我们所说的干扰问题,而且在彼此干扰的时候,蓝牙设备受到的干扰更为严重(因为蓝牙使用的功率较低)。

另一方面,由于蓝牙技术和IEEE 802.11无线局域网协议都是采用无线方式通讯,不少人认为这两个能够互相干扰的技术存在着竞争的关系。其实这是对它们适用范围的误解。蓝牙是一项为短距离的个人区域网络(Personal Area Network,PAN)应用而设计的标准。在一个PAN当中,考虑到一般所传输的数据量都比较小,数据传输率的大小因此变得不是十分重要。蓝牙技术是为用户提供轻巧、简单的联网,使用户有机会实现不再需要任何线路就可以完成的“轻量级”数据传输。对于掌上电脑和移动电话而言,蓝牙更是它们必须选择的无线通讯方式了,因为相对于802.11而言,蓝牙设备的功耗要小很多,这个对于通过电池驱动的掌上设备和移动电话是至关重要的。

2.组网技术

蓝牙系统支持两种类型的连接:点对点和点对多点连接,分别为同步有连接链路(SCO)和异步无连接链路(ACL)。在点到多点连接中,信道为多个蓝牙单元共享。

在蓝牙的任意一个有效通信范围内,所有设备的地位都是平等的。首先提出通信要求的设备称为主设备(Master),被动进行通信的设备称为从设备(Slave)。2个或者多个共享相同信道的蓝牙单元构成Piconet。在一个Piconet中只有一个单元为Master,其他均为Slave。在一个Piconet中同时最多只有7个Slave处于Active(活动)状态。就是说一个简单的蓝牙网络中,只能允许8个蓝牙设备同时进行工作。另外处于Paked状态的单元在信道中不活动,但与Master保持同步。无论处于Active状态还是Paked状态的单元对信道的访问都由Master控制。

复杂一点,多个覆盖区重叠的Piconet构成一个scatternet。Slave可基于一种技术(这种技术我们将在下一段为你介绍,我们称为时分复用技术)加入到不同的Piconet中。这时,一个Piconet中的Master可能成为了另一个Piconet中的Slave。各个Piconet是不能在时间或频率上同步的。每个Piconet有自己的跳频序列。

左图:为连接主板USB插针的接口
右图:为连接天线的接口


可以90°折起和360°旋转的天线

当主板、发射器和天线连接好之后,我们的主机就成为了蓝牙网络中的主设备(Master)。

至于从设备(Slave)的使用,我们将依靠下面这个类似闪存盘的工具了。只要我们将它插入台式机或者笔记本电脑上,这台机器就马上成为蓝牙网络中的Slave设备,可以和主设备自由通信了。


这个东西称为Bluetooth USB Donga


底部标明了工作的频段

3.时分复用多路访问技术

蓝牙的信道划分为时隙(TimeSlot),采用数据包的形式按时隙传送,每个时隙长度为625微妙。每个蓝牙设备在自己的时隙中发送数据,在一定程度上可以有效地避免无线通信中的“碰撞”和“隐藏终端”的问题。通过这样的时分复用技术实现链全双工传输。

4.跳频技术

蓝牙的信道是通过在79或者23个频点间伪随机跳频来实现的。额定跳频速度是1600跳/秒。跳频顺序与每个Piconet一一对应,根据Master的蓝牙设备地址确定,跳频相位由Master的蓝牙时钟决定。信道分成时隙,每个时隙对应于一个频点。在一个Piconet中的所有蓝牙单元都保持时间和跳频的同步。

当然,蓝牙通信除了以上的技术外,还有不少更深一层的技术,不过在我们日常的应用中,了解以上的技术已经非常足够了,所以我们也不再进一步探讨。

 




资料来源:Pconline
3301



很好 一般 较差
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