Bluetooth? 藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)普及在我們生活的周邊，特別是低功耗藍(lán)牙技術(shù)的突飛猛進(jìn)，讓藍(lán)牙的應(yīng)用惠及到生活工作的方方面面，如藍(lán)牙耳機(jī)，手機(jī)，計(jì)算機(jī)，車載藍(lán)牙，可穿戴設(shè)備，醫(yī)療，家居等等等等。

藍(lán)牙技術(shù)的更新迭代

Bluetooth? Classic 經(jīng)典藍(lán)牙

根據(jù)核心規(guī)范第1版及更高版本用于表示使用基本速率 (BR) 以及增強(qiáng)數(shù)據(jù)率 (EDR) 操作的設(shè)備。

79 個(gè) RF 信道可用于數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)信道都具有 1 MHz 間隔并且位于 2.4 GHz ISM 頻段。信道之間的跳頻可防止干擾周圍的無線信號。在自適應(yīng)跳頻模式下，不使用阻隔信道。BR 調(diào)制使用高斯頻移鍵控 (GFSK)，總數(shù)據(jù)率為 1 Mbit/s。EDR 則通過使用 π/4DQPSK (2 Mbit/s) 和 8DPSK(3 Mbit/s) 相移鍵控，數(shù)據(jù)率進(jìn)一步增強(qiáng)。

Bluetooth? Low Energy (LE) 低功耗藍(lán)牙

根據(jù)核心規(guī)范第 4 版及更高版本，Low Energy (LE) 用于表示能耗低于 Bluetooth? Classic 的設(shè)備。

Low energy 設(shè)備使用 40 個(gè) RF 信道，每個(gè)信道都具有2 MHz 間隔并且位于 2.4 GHz ISM 頻段。這些信道被分成三個(gè)專用廣告信道，其余 37 個(gè)則作為數(shù)據(jù)和輔助廣告信道。

BLE的發(fā)展更新速度飛快，特別是近些年，我們可以從下面的列表中看出。傳輸速度翻倍，超低功耗減少電池更換頻率，更高效的音頻支持，Ranging能力的加持等等，都將推動著LE成為物聯(lián)網(wǎng)的主流協(xié)議。

藍(lán)牙測試方式

Test Mode(BR/EDR)

Test Mode是經(jīng)典藍(lán)牙使用的信令測試模式，R&S CMW與DUT通過RF cable線進(jìn)行連接。具體連接圖如下：

在這種operation mode模式下，R&S CMW提供Loopback 測試與TX測試兩種方式：

 Loopback test mode

顧名思義就是環(huán)回測試，R&S CMW會向被測設(shè)備（DUT）發(fā)送藍(lán)牙數(shù)據(jù)包，DUT對這些數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼后再將其重新發(fā)送（即環(huán)回）給R&S CMW。R&S CMW提供多種比特模式（模式類型）供環(huán)回測試使用，且這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)行白化處理。此外，用戶可設(shè)置測試數(shù)據(jù)包的類型以及測試序列的長度。環(huán)回測試模式是經(jīng)典藍(lán)牙最重要的操作模式，收發(fā)測試都可以在此模式下進(jìn)行。

 TX test mode

R&S CMW綜測儀會指示被測設(shè)備DUT向綜測儀發(fā)送指定內(nèi)容。綜測儀發(fā)送輪詢數(shù)據(jù)包poll packets，而DUT（作為藍(lán)牙從設(shè)備）會在隨后的從機(jī)發(fā)送時(shí)隙進(jìn)行應(yīng)答?？梢耘渲冒煌忍啬Ｊ降陌l(fā)射（TX）測試，此外，還可設(shè)置輪詢周期、測試數(shù)據(jù)包的類型及測試序列的長度。由于是在“標(biāo)準(zhǔn)的”電平下發(fā)射，DUT 中通常不會出現(xiàn)誤碼。

根據(jù)藍(lán)牙射頻測試規(guī)范（Bluetooth SIG）要求，經(jīng)典藍(lán)牙需要被測產(chǎn)品進(jìn)入到test mode后才能進(jìn)行測試。同時(shí)，規(guī)范也定義了射頻測試及預(yù)認(rèn)證測試的所有測試項(xiàng)目。借助 R&S? CMWrun 自動化軟件工具，可實(shí)現(xiàn)預(yù)認(rèn)證測試的完全自動化。

Direct Test Mode (BLE)

DTM直接測試模式是低功耗藍(lán)牙獨(dú)有的測試模式，是藍(lán)牙核心規(guī)范中定義的一種標(biāo)準(zhǔn)化測試模式，主要用于驗(yàn)證藍(lán)牙設(shè)備在物理層的射頻性能。確保設(shè)備符合藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）的射頻規(guī)范，并為認(rèn)證測試（如BQB）和生產(chǎn)測試提供依據(jù)。

使用該連接方式控制藍(lán)牙被測設(shè)備，從交互形式上分兩種：1、基于HCI的USB連接；2、基于雙絞線的UART接口。被測設(shè)備可以采用其中任意一種連接方式。

在DTM測試時(shí)，R&S CMW會指定測試頻率、數(shù)據(jù)包長度和測試模式并啟動發(fā)射（TX）或接收（RX）測試。隨后，被測設(shè)備（DUT）將持續(xù)發(fā)送或接收測試數(shù)據(jù)包，直至R&S CMW發(fā)出終止指令。最終，DUT會將包含CRC校驗(yàn)結(jié)果的測試報(bào)告回傳給R&S CMW。

同樣的，借助 R&S? CMWrun 自動化軟件工具可實(shí)現(xiàn)預(yù)認(rèn)證測試的完全自動化。

Connection Mode (BR/EDR/BLE)

Connection Mode常用于OTA（over the air）下的信令測量，有別于Test Mode & Direct Test Mode，它無需待測物（DUT）進(jìn)入固定的模式下才能完成與綜測儀的連接，而是在正常商用模式下（Normal Mode）通過對待測物的名字，MAC address 搜尋進(jìn)行匹配連接。R&S CMW既可以做central 也可以做 peripheral role。

需要注意的是，在這種模式下，因?yàn)閜ayload無法控制，因此跟DTM的測試結(jié)果可能會有一定的差異。適用于研發(fā)測試，方便連接。

Non-Signaling Mode (BR/EDR/BLE)

非信令模式是產(chǎn)線測試常用的模式，不同于信令模式下綜測儀與待測物需要進(jìn)行協(xié)議交互。非信令是單向通信的，無需協(xié)議交互。因此非常適合做產(chǎn)測的校準(zhǔn)綜測等射頻測試。不同的芯片平臺的強(qiáng)發(fā)指令都各不相同，所以需要借助自動化工具（ATE）來完成多端口多待測物（DUT）等更高效的生產(chǎn)測試。

R&S CMW，CMP系列綜測儀不僅RF port口多，且提供Smart Channel虛擬子儀表技術(shù)（sub instrument），將單臺表的地址虛擬成多個(gè)地址。如CMP180 的VXI11地址為： (TCPIP::192.168.0.1::inst::INSTR)，我們可以通過inst這個(gè)字段來區(qū)分sub instrument的地址。假設(shè)我想虛擬成8臺子儀表, 可以水平或者垂直分組，即每組有2個(gè)RF port,那么第2組的VXI11地址就是：(TCPIP::192.168.0.1::inst1::INSTR)，第8組的VXI11地址就是：(TCPIP::192.168.0.1::inst7::INSTR)。自動化ATE程序可以直接通過地址來控制多線程，極大的減小了多線程的編程難度。另外，Smart Channel提供的儀表資源競爭機(jī)制，也為多線程的互斥（mutex）帶來了編程便利，還能帶來更高效的儀表資源利用率。

Advertiser Mode (BLE)

廣告模式也是低功耗藍(lán)牙獨(dú)有的模式之一，是一種非信令下的over-the-air (OTA) 測發(fā)射接收的模式，接收廣告測試只支持LE 1M symbol/s (LE 1M PHY)，覆蓋了所有的主廣告信道(37, 38, 39)。BLE設(shè)備通過廣告（Advertising）流程實(shí)現(xiàn)設(shè)備發(fā)現(xiàn)與連接，這一過程涉及廣告包（ADV）、掃描請求（SCAN_REQ）和掃描響應(yīng)（SCAN_RSP）等關(guān)鍵步驟。它適用于生產(chǎn)應(yīng)用，也可用于在接下來的檢查和開發(fā)階段進(jìn)行快速的參考測量。在這些測試的過程中，DUT 處于正常操作狀態(tài)，而非特殊測試模式。

 廣告包（ADV）：包含三個(gè)字段，接入地址（Access Address），協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）包頭和廣播數(shù)據(jù)（Advertising Data）。定義了可連接且可掃描廣播（ADV_IND），定向可連接廣播（ADV_DIRECT_IND），可掃描但不可連接廣播（ADV_SCAN_IND）三種廣播類型。BLE設(shè)備周期性地在三個(gè)廣播信道上發(fā)送廣告包，發(fā)送間隔稱為廣播間隔（范圍：20ms至10.24s），掃描設(shè)備（如智能手機(jī)）在掃描窗口內(nèi)監(jiān)聽這些信道，以接收廣告包。

 掃描請求（SCAN_REQ）：當(dāng)掃描設(shè)備接收到廣告包后，可向廣播設(shè)備發(fā)送掃描請求。其PDU載荷包含掃描設(shè)備地址和廣播設(shè)備地址，廣播設(shè)備接收到掃描請求后，需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送掃描響應(yīng)。

 掃描響應(yīng)（SCAN_RSP）：掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)格式與廣告數(shù)據(jù)格式相同，由多個(gè)小數(shù)據(jù)包組成，數(shù)據(jù)包括設(shè)備名稱，服務(wù)UUID，制造商數(shù)據(jù)等。廣播設(shè)備在接收到掃描請求后，需在掃描窗口內(nèi)發(fā)送掃描響應(yīng)。若未及時(shí)響應(yīng)，掃描設(shè)備可能重復(fù)發(fā)送掃描請求或放棄掃描。

使用R&S CMW-KD611選件，可以在綜測儀上完成整個(gè)流程的廣告接收測試。通過發(fā)送固定的ARB(arbitrary)波形，完成定性測量（Spot check），誤包率測量（PER measurement），靈敏度搜索（Sensitivity search measurement）等接收項(xiàng)目測試。

UTP mode (BLE)

UTP （Unified Test Protocol）統(tǒng)一測試協(xié)議模式是一種特別的over-the-air (OTA)信令連接模式，它要求待測物（DUT）在特別的版本下工作，R&S CMW充當(dāng)central的角色，使用UTP PIN與待測物進(jìn)行匹配連接，其連接步驟非常類似于前面介紹的Classic經(jīng)典藍(lán)牙的Test Mode。

UTP模式特別適用于小型和高度集成的藍(lán)牙設(shè)備，如可穿戴設(shè)備等。BLE傳統(tǒng)的測試方法需要通過直接測試模式（Direct Test Mode），需要在測試儀器與被測設(shè)備（DUT）之間連接一條控制線纜。然而，對于封裝嚴(yán)密的設(shè)備來說，集成這種控制線纜的接口往往十分困難，甚至無法實(shí)現(xiàn)。UTP模式通過無線方式發(fā)送測試控制信息，徹底擺脫了線纜的束縛，簡化了測試設(shè)置?。隨著藍(lán)牙技術(shù)的不斷發(fā)展，UTP模式有望將成為測試下一代消費(fèi)類藍(lán)牙產(chǎn)品的重要工具。

藍(lán)牙的測試方式相較于其他技術(shù)，種類繁多，很容易讓人迷惑。我們應(yīng)根據(jù)測試要求，測試場景合理選擇測試方式，羅德與施瓦茨提供了藍(lán)牙測試的一整套測試方案，從非信令到信令涵蓋了各個(gè)測試方式。歡迎聯(lián)系安泰測試咨詢。