藍(lán)牙設(shè)備的測試方案

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


　　關(guān)鍵詞：測試模式　測試控制接口（ＴＣＩ）　測試系統(tǒng)（ＳＴＵ）　被測對象（ＩＵＴ）　一致性測試


　　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，對藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行測試成為產(chǎn)品走向市場必不可少的一步，本文論述了藍(lán)牙設(shè)備底層硬件模塊功能的測試以及藍(lán)牙協(xié)議的一致性測試。


　　二、藍(lán)牙的測試模式


　　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試，主要通過建立測試模式完成無線基帶層的驗(yàn)證或兼容性測試。系統(tǒng)組成如圖1所示。



　　1.藍(lán)牙設(shè)備測試模式的建立


　　模式的建立需要測試設(shè)備（ＴＥＳＴＥＲ）和被測試設(shè)備（ＤＵＴ）組成一個微微網(wǎng)，其中ＴＥＳＴＥＲ作為主設(shè)備，對測試過程有完全控制權(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上使用附加的測量設(shè)備。


　　測試使用無線接口在本地執(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)使用無線接口在本地執(zhí)行激活操作時，通過ＴＥＳＴＥＲ發(fā)出ＬＭＰ（鏈路管理協(xié)議）指令，命令ＤＵＴ進(jìn)入測試模式，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，通過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。
　　測試通過使用ＬＭＰ指令的空中接口完成對測試的控制操作，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)程序測試可調(diào)功率控制�？梢杂肔MP-Detach指令或在建立“退出測試模式”的測試方案中發(fā)出的LMP-Test-Control指令命令ＤＵＴ脫離測試模式。
　　2.藍(lán)牙設(shè)備的測試方案
　�。�1）發(fā)送端測試
　　在ＴＥＳＴＥＲ和ＤＵＴ組成的微微網(wǎng)中，ＤＵＴ按從單元的發(fā)送定時周期性的發(fā)送測試分組，當(dāng)主單元發(fā)送首個ＰＯＬＬ分組時，發(fā)送端測試開始工作。測試設(shè)備以其ＴＸ時隙（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，即使從單元沒有接受到分組，正在測試的設(shè)備也能按照正常定時進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。以下介紹幾個概念：
　　1）測試包格式：ＴＥＳＴＥＲ定義了分組格式、分組類型和有效負(fù)載長度。有效負(fù)載長度符合基帶規(guī)范的要求。在發(fā)送機(jī)測試模式里，只能用沒有ＦＥＣ（前向糾錯碼）的分組，包括ＨＶ3、ＤＨ1、ＤＨ3、ＤＨ5、ＡＵＸ1分組。
　　2）偽隨機(jī)序列：傳輸分組時，使用統(tǒng)一的ＰＲＢＳ-9序列作為偽隨機(jī)序列，移位寄存器級數(shù)為9，偽隨機(jī)序列長度為2⁹-1＝511位。最長的零序列為8。
　　3）傳輸參數(shù)控制：在進(jìn)行發(fā)送測試時，要對以下參數(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線測試，它使用五種可執(zhí)行的時序跳頻（使用信道0、23、46、69、93）。
　　4）傳輸參數(shù)控制：在進(jìn)行發(fā)送測試時，要對以下參數(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開始，當(dāng)和測量無關(guān)時，序列也可以0開始。
　　*頻率選擇：單頻、歐/美跳頻、日本跳頻、法國跳頻、西班牙跳頻、遞減跳頻（對于藍(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）回送測試
　　在回送測試中，被測設(shè)備接收常規(guī)基帶分組，經(jīng)解碼后由被測設(shè)備使用相同的分組類型返回有效載荷，返回分組將在測試設(shè)備傳輸后的ＴＸ時隙或下一個ＴＸ時隙發(fā)回。測試設(shè)備可以選擇啟用或停止偽隨機(jī)序列加噪。
　　回送測試使用的規(guī)則如下：
　　*如果沒有檢測同步頭，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。
　　*若分組中包含和測試模式控制有關(guān)的ＬＭＰ信息，這種指令就會被執(zhí)行。此時忽略其它ＬＭＰ指令，也不返回其他分組。
　　*為了進(jìn)行前向糾錯處理測試，允許對有效載荷的前向糾錯碼（ＦＥＣ）進(jìn)行解碼和編碼。測試設(shè)備使用沒有前向糾錯的分組進(jìn)行誤碼率測試。
　　*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、測試控制接口（ＴＣＩ）
　　對于所有藍(lán)牙外設(shè)產(chǎn)品和藍(lán)牙部件，協(xié)議測試將用于驗(yàn)證底層協(xié)議的功能實(shí)現(xiàn)，如協(xié)議一致性測試。對于該類測試，需要高層測試設(shè)備（ＵＴ）來測試被測對象（ＩＵＴ）的協(xié)議實(shí)現(xiàn)情況。為了避免測試設(shè)備隨每個被測對象（ＩＵＴ）和測試系統(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。測試控制接口（ＴＣＩ）提供了訪問測試設(shè)備和在測試過程中實(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）。
　�。裕茫捎糜诨鶐�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接口將作為測試系統(tǒng)和ＳＵＩ/ＩＵＴ高層間的接口使用。測試系統(tǒng)通過發(fā)送ＨＣＩ命令和從ＳＵＴ/ＩＵＴ接收ＨＣＩ事件訪問ＳＵＴ/ＩＵＴ高層接口。用于測試設(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，提供測試操作軟件。
　　ＴＣＩ-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)議棧一致性測試
　　協(xié)議一致性測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)在測試中觀察到的所有輸出形式與規(guī)范的描述相同時方可通過測試。
　�。�2ＣＡＰ一致性測試結(jié)構(gòu)如圖2所示，測試結(jié)構(gòu)共有三個主要組成部分：一致性測試系統(tǒng)（ＳＵＴ）、測試控制軟件（ＴＣ）和被測對象（ＩＵＴ）。在一致性測試系統(tǒng)和被測對象之間有兩個接口：通過藍(lán)牙發(fā)射裝置的空中接口和測試控制接口（ＴＣＩ）。ＴＣＩ的推薦物理傳輸層是ＨＣＩ的指定傳輸層之一：ＵＳＢ、ＲＳ232或ＵＡＲＴ。

　　測試系統(tǒng)發(fā)送Ｌ2ＣＡＰ命令給被測對象，通過ＴＣＩ由被測對象得到事件。測試系統(tǒng)的高層包括一個ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ驅(qū)動程序和物理總線驅(qū)動程序，底層處理被測對象發(fā)來的Ｌ2ＣＡＰ數(shù)據(jù)分組。
　　測試控制軟件有三部分組成：物理總線、ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ固件和適配器。測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)到測試系統(tǒng)的高層，并從高層接收數(shù)據(jù)，ＴＣＩ-Ｌ2ＣＡＰ固件對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼解碼，適配器適配ＩＵＴ的Ｌ2ＣＡＰ接口。
　　被測對象為藍(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試的Ｌ2ＣＡＰ層）。
　　五、結(jié)束語
　　藍(lán)牙技術(shù)是目前無線通信的前沿技術(shù)，其設(shè)計(jì)的目的是在固定設(shè)備和移動設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單的、健壯的、低成本的無線連接。本文系統(tǒng)的分析了藍(lán)牙設(shè)備的測試模式和藍(lán)牙協(xié)議的一致性測試方法。
摘自《數(shù)據(jù)通信》2002.1期