蓝牙文档官网：
https://www.bluetooth.com/specifications/specs/
蓝牙核心规范5.3:
https://download.csdn.net/download/u012906122/74651266

蓝牙系统中最低的架构层是物理通道层。蓝牙定义了很多物理通道层。蓝牙物理通道有如下特点：一个基本伪随机跳频序列，特定传输时间槽，接入码和包头部编码。对于基本的和自适应的微网物理通道，跳频用来周期性地改变频率以减少干扰的影响。
两个设备如果想要通信需要使用相同的物理通道。为此，它们的收发器必须同时调成相同RF频率且它们必须在彼此的标称范围内。
假定RF负载器个数有限，很多蓝牙设备可以相对独立地运行在相同的时空域里，那就有很大可能两个相对独立的蓝牙设备会将它们的收发器调成相同的RF负载器，导致物理通道冲突。为了减轻冲突的影响，物理通道上的每个传输以一个接入码为开始，这个接入码用作该设备调成此物理通道的纠错码。通道接入码是物理通道的一个属性。
总共定义了如下几种物理通道：基本微网通道和自适应微网通道用以已连接设备之间的通信，与特定的微网有关。查询扫描通道用来发现蓝牙设备，寻呼扫描通道用来连接蓝牙设备。同步扫描物理通道用来获取关于无连接外围设备广播物理链路的时间和频率信息。
一个蓝牙设备某一时刻只能使用这些物理通道中的一个。设备支持时分复用以看起来支持同时多个通道操作。
每当蓝牙设备同步到物理信道的时间、频率和接入码时，它就被称为"连接"到该信道。

2.1 物理通道定义

除同步扫描物理通道(使用一组固定的射频通道)外，物理通道由基本的伪随机射频通道跳变序列、包时间槽和一个接入码定义。跳频序列由一个蓝牙设备地址的UAP和LAP决定。跳频序列的相位由蓝牙时钟决定。总共定义了如下物理通道：
(1)基本微网物理通道
(2)自适应微网物理通道
(3)寻呼扫描物理通道
(4)查询扫描物理通道
(5)同步扫描物理通道

2.2 基本微网物理通道

连接状态时默认使用基本微网物理通道。

2.2.1 中心设备和外围设备

基本微网物理通道由微网中心设备定义。中心设备通过一个轮询方案控制微网物理通道的流量。(Section 8.5)
通过定义，通过寻呼初始化连接的设备是中心设备。一旦微网建立，中心设备和外围设备可能会交换角色。(Section 8.6.5)

2.2.2 跳频特点

特点是通过所有79个射频通道的伪随机跳变。跳频由蓝牙时钟和中心设备的蓝牙设备地址决定。当微网建立时，中心设备的时钟和外围设备的时钟进行通信。每个外围设备会在它们本地时钟的基础上增加偏移以同步中心设备的时钟。因为时钟是相对独立的，偏移必须定时更新。所有微网中的设备是时间和跳频同步于通道的。(Section 2.6)

2.2.3 时间槽

基本的微网物理通道分为多个时间槽，每个槽长度为625μs。时间槽编号范围为0到2^27-1，并且循环，周期长度为2^27。
时分双工方案被采用，这个方案使得中心设备和外围设备可以交替传输，如图2.1。包的起始必须与时间槽起始对齐。包最多可延展至5个时间槽。

 图 2.1：多个时间槽的包

2.2.4 微网时钟

CLK是微网中中心设备的时钟。所有的设备用CLK来计划它们的发送和接收。CLK应当是CLKR增加两个偏移：time_base_offset和peripheral_clock_offset，如图2.2。

 图2.2：中心设备和外围设备的时钟起源

2.2.5 发送/接收时序

中心设备发送应总是在偶数时间槽的位置(CLK1=0)，外围设备发送应该总是在奇数时间槽的位置(CLK1=1)。由于包类型覆盖了超过一个时间槽，中心设备传输可能会延续到奇数序号的时间槽，外围设备传输可能会延续到偶数序号的时间槽，如图2.1。

2.2.5.1 微网物理通道时序

以下图中只显示单个时间槽的包。
中心设备TX/RX时序显示在图2.3。在图2.3和图2.4中，通道跳频由f(k)标识，k是时间槽序号。发送之后，返回包预期的时间点是N*625us，N是奇数，N>0。N依赖于传输包的类型。

 图 2.3：正常模式单时间槽包的中心设备收发器的发送/接收周期
外围设备发送/接收时序如图2.4。

 图 2.4：正常模式单时间槽包的外围设备收发器的发送/接收周期

2.2.5.2 微网物理通道重同步

在微网物理通道里，一个外围设备可能失去同步如果它至少200ms没接收到来自中心设备的一个包。中心设备发送给外围设备的包可能会失败，因为在忙于其他的任务如和其他的设备保持连接在等待模式等。当重同步到微网物理通道时，外围设备在它可以发送信息前应一直监听中心设备。这种情况下，外围设备同步搜索窗的大小可能从20us增长到Xus，如图2.5。外围设备重同步时推荐采用单时间槽包。

 

图 2.5：从等待模式返回的外围设备接收时序

2.3 自适应微网物理通道

2.3.1 跳频特点

每个在自适应微网物理通道上的物理链路应当使用至少20个RF通道。
自适应微网物理通道使用自适应通道跳频序列(Section 2.6)。
自适应微网物理通道用于开启自适应跳频的已连接设备。基本微网物理通道与自适应微网物理通道之间有两点不同。第一，相同的通道机制导致外围设备频率与后续的中心设备的传输频率相同。第二，自适应微网物理通道可以基于小于79个频段。每个自适应微网物理通道的物理链路使用一套不同的频率。

2.4 寻呼扫描物理通道

虽然在连接之前没有定义中心设备和外围设备，但中心设备用于寻呼设备(成为处于连接状态的中心设备)，外围设备用于寻呼扫描设备(成为处于连接状态的外围设备)。

2.4.1  寻呼时钟估计

寻呼设备使用寻呼扫描设备的本地时钟的估计值，CLKE：

图2.6 CLKE的起源

2.4.2 跳频特点

寻呼扫描物理通道遵循比基本微网物理通道更慢的跳变模式，是一个通过射频通道的短伪随机跳变序列。

2.4.3 寻呼处理时序

图2.7 寻呼模式下接收器的RX/TX时钟周期

2.4.4 寻呼响应时序

 图2.8 上半段成功页面响应数据包的时间

图2.9 下半段成功页面响应数据包的时间

2.5 查询扫描物理通道

虽然在连接之前没有定义中心设备和外围设备，但中心设备用于查询设备，外围设备用于查询扫描设备。

2.5.1 查询时钟

为设备的本地时钟。

2.5.2 跳频特点

查询扫描物理通道遵循比基本微网物理通道更慢的跳变模式。

2.5.4 查询响应时间

 图2.10 上半段查询成功时查询响应包的时间

 图2.11 下半段查询成功时查询响应包的时间