臺灣博碩士論文加值系統

在這篇論文中，我們建立了一個可以同時適用於PDA,Windows以及其他平台的藍芽通訊協定支援(Protocol Stack Driver)。
在這個通訊協定支援中，我們實作了在藍芽規格中最基本的三個部分，HCI，L2CAP以及RFCOMM，可以提供不同的軟體介面
給程式開發者用於開發藍芽相關的軟體環境使用。我們也提供了一個硬體抽象層的定義，用以支援不同的CPU指令集，不同匯流排上的裝置以及不同的平台環境。
在實作中提供了數組相關的函式，包含低階的硬體控制以及高階的軟體介面，可以給
開發者簡單的移植原先的Socket或者是UART程式在藍芽無線通訊上。這個通訊協定支援並且同時支援GCC，Visual C++或是
其他Ansi C相容的編譯器。
在論文的實驗中，我們以這個通訊協定支援撰寫傳輸資料的程式，並且測試傳送不同大小的封包
時的有效頻寬。這個實驗使用了兩組Ericesson Bluetooth Development Board以及在Penbex PDA與Microsoft Windows2000
上完成實驗結果。實驗結果顯示了這個藍芽通訊協定支援的效率。
關鍵詞：藍芽、Protocol Stack、分散式計算模型。
chapter 1:簡介
這個章節為整篇論文概略性的描述，主要針對在藍芽無線網路環境上，介紹了它的基本元件
主機控制介面~(HCI)~，在軟體層通訊協定方面，
藍芽的邏輯連結控制適調協定~(L2CAP)~、射頻通訊模擬協定~(RFCOMM)~、以及服務搜尋協定
~(SDP)~對於應用層程式的開發，最後包含對本論文後面各章節的簡略引述以及相關的研究等。
在本章節中，可以對本篇論文得到一個快速而初步的概觀，亦可以對
所討論的問題、解決方案、實驗結果之間的關係，有更具體的認識。
chapter 2: 實驗平台
在這個章節中，介紹了我們所使用的藍芽硬體裝置以及軟體平台，包含了實驗所使用的作業系統以及編譯器的版本。
chapter 3:主機控制介面HCI Layer
在這個章節中，介紹了主機控制介面HCI(Host Controller Interface)的基本元件，以及我們對HCI的支援以及實作
的函式功能。
chapter 4:硬體抽象層
在這個章節中，介紹了我們對於支援不同的硬體以及軟體平台所提出的硬體抽象層。包含了硬體抽象層的基本元件，
對於在不同平台下移植的對應方式以及可自訂的部分。
chapter 5 :邏輯連結控制適調協定L2CAP
在這個章節中，介紹了邏輯連結控制適調協定L2CAP (Logic Link Control and Adaptation Protocol)的基本元件，
以及我們對L2CAP的支援與實作的函式功能。
chapter6 :射頻通訊模擬協定RFCOMM
在這個章節中，介紹了射頻通訊模擬協定RFCOMM (RS232 Serial Cable Emulation Protocol)的基本元件，以及我們對
RFCOMM的支援與實作的函式功能，包含了對高階的Profile的介面。
chapter7 :實驗結果與討論
在本章的實驗中，我們以不同的封包大小測試在不同的Layer下傳輸的實際頻寬。在實驗結果顯示出，使用HCI layer
中SCO以及ACL兩種傳輸方式對頻寬的不同影響，以及L2CAP layer與下層HCI layer的頻寬消耗差距。
chapter 8:結論
本章對於整篇論文做一總結，另外對於多種不同介面的藍芽裝置的實際支援，對Profile的支援，
這些相關課題在此有討論及研究。

n this thesis, we build a Bluetooth protocol driver in both the PDA and the windows
environment. This Bluetooth protocol driver implements three layers as described in
Bluetooth specification, one is Host Controller Interface layer and one is Logical Link
Control Adaptation Protocol layer and the other is RS232 Serial Cable Emulation
Protocol layer. These layers provide the abilities as writing Bluetooth applications
in the Penbex PDA and Microsoft Windows environment. We also define a hardware
abstract layer for supporting the dierent CPU and the dierent physical bus between
Bluetooth protocol driver and Bluetooth device. Based on our Bluetooth protocol
driver, we build a set of functions that the programmers can use them to build
their applications. These Bluetooth protocol stack layers can help programmers who
want to port the original socket or UART style programs to Bluetooth or write
the communication programs with this Bluetooth protocol stack. Then we make it
possible to run with the GNU C compiler or Microsoft Visual C++ compiler. In our
first experiment, we write test programs based on our Bluetooth protocol driver to
transmit data of dierent size through the three dierent layers in the several times
to measure the bandwidth of the Bluetooth protocol driver and the overhead of these
layers. The experiment is done with a pair of EBDK systems on the Penbex PDA
SDK 2.0b8 and Microsoft Windows. The experiments show that we have a robust
software environment and illustrate application scenario

Contents
Acknowledgements i
Abstract ii
Contents iii
List of Figures iv
List of Tables v
1 Introduction 1
1.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Bluetooth Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Thesis Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Experimental Enviroment 5
3 Host Controller Interface Layer 8
3.1 The Initialize Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2 The Bluetooth Device Address access function . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 The Packets of HCI Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.4 Transmitting and Receiving Packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.5 The HCI Command Packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.6 HCI Event Packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.7 ACL Data Packet and SCO Data Packet . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.8 Blocking HCI command packets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 Hardware Abstract Layer 15
4.1 Creating a custom bus transport function . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2 defining CPU-dependent functions and endians . . . . . . . . . . . . . 17
4.3 defining custom data structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.4 implementation event-driven function callbacks . . . . . . . . . . . . 18
4.5 implementation the blocked packets transfering . . . . . . . . . . . . 19
5 Logic Link Control and Adaptation Protocol Layer 20
5.1 The Channel of L2CAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.2 L2CAP Data Packet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.3 L2CAP Signaling Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.4 L2CAP events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.5 L2CAP packets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.6 L2CAP to lower layer transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.7 Upper layers supporting of L2CAP layer . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6 RS232 Serial Cable Emulation Protocol 27
6.1 RFCOMM inilitialize function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6.2 RFCOMM to L2CAP channel function . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6.3 RFCOMM sending data function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.4 RFCOMM receiving data function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
7 Experimental Results 30
7.1 Penbex PDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7.2 Bluetooth Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7.3 The Experimental Platform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7.4 The Experimental Result I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7.5 The Experimental Result II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8 Conclusion and Future Work 34
8.1 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
8.2 Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Bibliography 36

Bibliography
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