藍(lán)牙設(shè)備的測(cè)試方案

鄭之光　衛(wèi)耀輝　楊紅麗
　　摘要：本文系統(tǒng)的闡述了藍(lán)牙測(cè)試模式建立和測(cè)試方案，分析了藍(lán)牙協(xié)議測(cè)試的統(tǒng)一接口－－－－測(cè)試控制接口，對(duì)Ｌ2ＣＡＰ一致性測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和論述。


　　關(guān)鍵詞：測(cè)試模式　測(cè)試控制接口（ＴＣＩ）　測(cè)試系統(tǒng)（ＳＴＵ）　被測(cè)對(duì)象（ＩＵＴ）　一致性測(cè)試


　　一、引言


　　目前世界上已經(jīng)發(fā)布的藍(lán)牙設(shè)備有近500種。按照ＳＩＧ的要求，任何一個(gè)生產(chǎn)或銷售藍(lán)牙設(shè)備的公司必須首先簽署藍(lán)牙協(xié)議成為藍(lán)牙組織成員，然后證明自己的產(chǎn)品符合藍(lán)牙系統(tǒng)規(guī)范（包括一致性要求）。其產(chǎn)品必須按藍(lán)牙設(shè)備測(cè)試規(guī)范逐一進(jìn)行驗(yàn)證，列入合格產(chǎn)品，才能享有藍(lán)牙組織協(xié)定所賦予的權(quán)利。因此，對(duì)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行測(cè)試成為產(chǎn)品走向市場(chǎng)必不可少的一步，本文論述了藍(lán)牙設(shè)備底層硬件模塊功能的測(cè)試以及藍(lán)牙協(xié)議的一致性測(cè)試。


　　二、藍(lán)牙的測(cè)試模式


　　藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范（Specification）包括協(xié)議和應(yīng)用規(guī)范兩個(gè)部分。協(xié)議定義了各功能元素（如串口仿真協(xié)議、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議等）的工作方式，應(yīng)用規(guī)范則闡述了為實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用模式，各層協(xié)議間的運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)同機(jī)制。整個(gè)藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層軟件模塊和高端應(yīng)用層。底層硬件部分包括無(wú)線跳頻（ＲＦ）、基帶（ＢＢ）和鏈路管理層（ＬＭ），中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議（Ｌ2ＣＡＰ）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（ＳＤＰ）、串口仿真協(xié)議ＲＦＣＯＭＭ和電話通信協(xié)議（ＴＣＳ），在藍(lán)牙協(xié)議棧的最上部是各種高層應(yīng)用框架（Ｐrofiles）。本部分涉及的是底層硬件模塊功能的測(cè)試，主要通過(guò)建立測(cè)試模式完成無(wú)線基帶層的驗(yàn)證或兼容性測(cè)試。系統(tǒng)組成如圖1所示。



　　1.藍(lán)牙設(shè)備測(cè)試模式的建立


　　模式的建立需要測(cè)試設(shè)備（ＴＥＳＴＥＲ）和被測(cè)試設(shè)備（ＤＵＴ）組成一個(gè)微微網(wǎng)，其中ＴＥＳＴＥＲ作為主設(shè)備，對(duì)測(cè)試過(guò)程有完全控制權(quán)，ＤＵＴ作為從設(shè)備可以是藍(lán)牙發(fā)送設(shè)備，也可以是藍(lán)牙接收設(shè)備。除此之外，還可以在ＴＥＳＴＥＲ上使用附加的測(cè)量設(shè)備。


　　測(cè)試使用無(wú)線接口在本地執(zhí)行激活操作或者是用軟件（或硬件）接口在本地執(zhí)行激活操作。當(dāng)使用無(wú)線接口在本地執(zhí)行激活操作時(shí)，通過(guò)ＴＥＳＴＥＲ發(fā)出ＬＭＰ（鏈路管理協(xié)議）指令，命令ＤＵＴ進(jìn)入測(cè)試模式，在接收到激活指令后，ＤＵＴ將返回ＬＭＰ－Ac-cepted指令，終止所有標(biāo)準(zhǔn)操作，然后進(jìn)入測(cè)試模式；若ＤＵＴ未能完成本地激活，將返回ＬＭＰ－Not-Accepted指令。當(dāng)使用軟件（或硬件）接口在本地執(zhí)行激活操作時(shí)，通過(guò)ＤＵＴ執(zhí)行尋呼（Page）掃描和查詢（Inquiry）掃描，直到建立與ＴＥＳＴＥＲ的連接為止。
　　測(cè)試通過(guò)使用ＬＭＰ指令的空中接口完成對(duì)測(cè)試的控制操作，ＤＵＴ的硬件接口可以存在，但不受標(biāo)準(zhǔn)化管理。若藍(lán)牙設(shè)備不在測(cè)試模式下，將拒絕使用這些指令，ＤＵＴ返回LMP-Not-Accepted指令。若處在測(cè)試模式中，當(dāng)收到控制指令后，ＤＵＴ將返回LMP-Accepted指令�？刂颇Ｊ较略试S出現(xiàn)處理功率控制和ＬＭＰ指令，并且用標(biāo)準(zhǔn)程序測(cè)試可調(diào)功率控制�？梢杂肔MP-Detach指令或在建立“退出測(cè)試模式”的測(cè)試方案中發(fā)出的LMP-Test-Control指令命令ＤＵＴ脫離測(cè)試模式。
　　2.藍(lán)牙設(shè)備的測(cè)試方案
　�。�1）發(fā)送端測(cè)試
　　在ＴＥＳＴＥＲ和ＤＵＴ組成的微微網(wǎng)中，ＤＵＴ按從單元的發(fā)送定時(shí)周期性的發(fā)送測(cè)試分組，當(dāng)主單元發(fā)送首個(gè)ＰＯＬＬ分組時(shí)，發(fā)送端測(cè)試開(kāi)始工作。測(cè)試設(shè)備以其ＴＸ時(shí)隙（控制指令或ＰＯＬＬ分組）執(zhí)行發(fā)送操作。主單元輪詢間隔是預(yù)先定義的固定值，即使從單元沒(méi)有接受到分組，正在測(cè)試的設(shè)備也能按照正常定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。以下介紹幾個(gè)概念：
　　1）測(cè)試包格式：ＴＥＳＴＥＲ定義了分組格式、分組類型和有效負(fù)載長(zhǎng)度。有效負(fù)載長(zhǎng)度符合基帶規(guī)范的要求。在發(fā)送機(jī)測(cè)試模式里，只能用沒(méi)有ＦＥＣ（前向糾錯(cuò)碼）的分組，包括ＨＶ3、ＤＨ1、ＤＨ3、ＤＨ5、ＡＵＸ1分組。
　　2）偽隨機(jī)序列：傳輸分組時(shí)，使用統(tǒng)一的ＰＲＢＳ-9序列作為偽隨機(jī)序列，移位寄存器級(jí)數(shù)為9，偽隨機(jī)序列長(zhǎng)度為2⁹-1＝511位。最長(zhǎng)的零序列為8。
　　3）傳輸參數(shù)控制：在進(jìn)行發(fā)送測(cè)試時(shí)，要對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈恢茫哼f減跳頻模式在完整的頻率范圍上支持快速無(wú)線測(cè)試，它使用五種可執(zhí)行的時(shí)序跳頻（使用信道0、23、46、69、93）。
　　4）傳輸參數(shù)控制：在進(jìn)行發(fā)送測(cè)試時(shí)，要對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置：
　　*位模式：連續(xù)0、連續(xù)1、交替1010、交替1111　0000　1111　0000、偽隨機(jī)碼形式、發(fā)送停止。推薦序列以1開(kāi)始，當(dāng)和測(cè)量無(wú)關(guān)時(shí)，序列也可以0開(kāi)始。
　　*頻率選擇：?jiǎn)晤l、歐/美跳頻、日本跳頻、法國(guó)跳頻、西班牙跳頻、遞減跳頻（對(duì)于藍(lán)牙設(shè)備和模塊是可選的）。
　　*ＴＸ頻率：f=(2402+k)MHz,k={0,1,……，78}。
　　*ＴＤＤ（時(shí)分雙工）幀的缺省輪詢周期：n*1.25ms，n為大于0的正整數(shù)，根據(jù)分組的類型選取。
　　*分組的類型
　　*測(cè)試序列的年度（參考基帶規(guī)范的用戶數(shù)據(jù)分組定義）。
　　5）功率控制：如果測(cè)試自適應(yīng)功率控制，將使用常規(guī)的ＬＭＰ指令，ＤＵＴ將以最大功率開(kāi)始傳輸，并隨著收到的每一指令而減少/增加功率。
　　6）不同頻率設(shè)置之間的切換：ＴＥＳＴＥＲ在收到ＬＭＰ-Ａｃｃｅｐｔｅｄ消息后，將切換到新的頻段；ＤＵＴ在發(fā)出ＬＭＰ－Ａｃｃｅｐｔｅｄ消息后，將進(jìn)行切換。
　�。�2）回送測(cè)試
　　在回送測(cè)試中，被測(cè)設(shè)備接收常規(guī)基帶分組，經(jīng)解碼后由被測(cè)設(shè)備使用相同的分組類型返回有效載荷，返回分組將在測(cè)試設(shè)備傳輸后的ＴＸ時(shí)隙或下一個(gè)ＴＸ時(shí)隙發(fā)回。測(cè)試設(shè)備可以選擇啟用或停止偽隨機(jī)序列加噪。
　　回送測(cè)試使用的規(guī)則如下：
　　*如果沒(méi)有檢測(cè)同步頭，不應(yīng)答。
　　*如果頭校驗(yàn)（ＨＥＣ）失敗，ＤＵＴ將使用含ＡＲＱＮ位的ＮＵＬＬ分組，該ＡＲＱＮ位置為ＮＡＫ。并不一定返回ＮＵＬＬ分組。
　　*若分組中包含和測(cè)試模式控制有關(guān)的ＬＭＰ信息，這種指令就會(huì)被執(zhí)行。此時(shí)忽略其它ＬＭＰ指令，也不返回其他分組。
　　*為了進(jìn)行前向糾錯(cuò)處理測(cè)試，允許對(duì)有效載荷的前向糾錯(cuò)碼（ＦＥＣ）進(jìn)行解碼和編碼。測(cè)試設(shè)備使用沒(méi)有前向糾錯(cuò)的分組進(jìn)行誤碼率測(cè)試。
　　*在ＣＲＣ失效的情況下，分組的有效負(fù)載攜帶ＡＲＱＮ＝ＮＡＫ返回，返回分組的ＣＲＣ可由返回的有效負(fù)載算出。
　　三、測(cè)試控制接口（ＴＣＩ）
　　對(duì)于所有藍(lán)牙外設(shè)產(chǎn)品和藍(lán)牙部件，協(xié)議測(cè)試將用于驗(yàn)證底層協(xié)議的功能實(shí)現(xiàn)，如協(xié)議一致性測(cè)試。對(duì)于該類測(cè)試，需要高層測(cè)試設(shè)備（ＵＴ）來(lái)測(cè)試被測(cè)對(duì)象（ＩＵＴ）的協(xié)議實(shí)現(xiàn)情況。為了避免測(cè)試設(shè)備隨每個(gè)被測(cè)對(duì)象（ＩＵＴ）和測(cè)試系統(tǒng)（ＳＵＴ）的情況不同而變化，必須強(qiáng)制提供標(biāo)準(zhǔn)控制接口。測(cè)試控制接口（ＴＣＩ）提供了訪問(wèn)測(cè)試設(shè)備和在測(cè)試過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高層接口的統(tǒng)一方式。制造商必須提供ＩＵＴ所需的適配器（可以是硬件或軟件）。
　　ＴＣＩ用于基帶層、鏈路管理層協(xié)議、邏輯鏈路控制與適配協(xié)議和主機(jī)控制接口的驗(yàn)證。測(cè)試設(shè)備和ＳＵＴ/ＩＵＴ之間的接口主要有以下兩種：
　�。裕茫�-ＨＣＩ接口：該接口同于主機(jī)控制接口（ＨＣＩ）。對(duì)于基帶層的鏈路控制部分和鏈路管理層的驗(yàn)證，ＴＣＩ-ＨＣＩ接口將作為測(cè)試系統(tǒng)和ＳＵＩ/ＩＵＴ高層間的接口使用。測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)發(fā)送ＨＣＩ命令和從ＳＵＴ/ＩＵＴ接收ＨＣＩ事件訪問(wèn)ＳＵＴ/ＩＵＴ高層接口。用于測(cè)試設(shè)備和ＳＵＴ/ＩＵＴ之間的傳輸層通道有兩種：（1）ＵＳＢ、ＲＳ232或ＵＡＲＴ物理通道；（2）軟件通道，ＳＵＴ/ＩＵＴ制造商必須在設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，提供測(cè)試操作軟件。
　�。裕茫�-Ｌ2ＣＡＰ接口：基于ＨＣＩ，并在ＳＵＴ/ＩＵＴ的Ｌ2ＣＡＰ層驗(yàn)證期間使用。命令和事件根據(jù)Ｌ2ＣＡＰ服務(wù)接口來(lái)定義，但是Ｌ2ＣＡＰ基本事件和命令必須轉(zhuǎn)換成與ＨＣＩ事件和命令相同格式的報(bào)文。
　　四、藍(lán)牙協(xié)議棧一致性測(cè)試
　　協(xié)議一致性測(cè)試用于檢查給定的一種協(xié)議的實(shí)現(xiàn)實(shí)體是否與協(xié)議的內(nèi)在形式規(guī)范要求相一致，只有當(dāng)在測(cè)試中觀察到的所有輸出形式與規(guī)范的描述相同時(shí)方可通過(guò)測(cè)試。
　　Ｌ2ＣＡＰ一致性測(cè)試結(jié)構(gòu)如圖2所示，測(cè)試結(jié)構(gòu)共有三個(gè)主要組成部分：一致性測(cè)試系統(tǒng)（ＳＵＴ）、測(cè)試控制軟件（ＴＣ）和被測(cè)對(duì)象（ＩＵＴ）。在一致性測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)對(duì)象之間有兩個(gè)接口：通過(guò)藍(lán)牙發(fā)射裝置的空中接口和測(cè)試控制接口（ＴＣＩ）。ＴＣＩ的推薦物理傳輸層是ＨＣＩ的指定傳輸層之一：ＵＳＢ、ＲＳ232或ＵＡＲＴ。

　　測(cè)試系統(tǒng)發(fā)送Ｌ2ＣＡＰ命令給被測(cè)對(duì)象，通過(guò)ＴＣＩ由被測(cè)對(duì)象得到事件。測(cè)試系統(tǒng)的高層包括一個(gè)ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ驅(qū)動(dòng)程序和物理總線驅(qū)動(dòng)程序，底層處理被測(cè)對(duì)象發(fā)來(lái)的Ｌ2ＣＡＰ數(shù)據(jù)分組。
　　測(cè)試控制軟件有三部分組成：物理總線、ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ固件和適配器。測(cè)試控制軟件的功能是使接口適配ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ接口。物理總線發(fā)送數(shù)據(jù)到測(cè)試系統(tǒng)的高層，并從高層接收數(shù)據(jù)，ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ固件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼解碼，適配器適配ＩＵＴ的Ｌ2ＣＡＰ接口。
　　被測(cè)對(duì)象為藍(lán)牙主協(xié)議棧中的任何軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)體（軟件中必須包括正在測(cè)試的Ｌ2ＣＡＰ層）。
　　五、結(jié)束語(yǔ)
　　藍(lán)牙技術(shù)是目前無(wú)線通信的前沿技術(shù)，其設(shè)計(jì)的目的是在固定設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、健壯的、低成本的無(wú)線連接。本文系統(tǒng)的分析了藍(lán)牙設(shè)備的測(cè)試模式和藍(lán)牙協(xié)議的一致性測(cè)試方法。
摘自《數(shù)據(jù)通信》2002.1期