藍牙設備的測試方案探析

摘 要：目前世界上已經發布的藍牙設備，均進行了藍牙協議的簽署，成為藍牙組織成員，方能進行藍牙設備的生產和銷售，這是SIG的要求。當前已經發布的藍牙設備，多達數百種，經過測試和統一驗證，都進行了藍牙系統一致性規范要求的證明，被藍牙組織設定為合格產品，被賦予了協定允許范圍內的權利。這是藍牙設備進入產品銷售階段前必經的環節。本文就藍牙設備底層硬件模塊功能的測試、藍牙協議的一致性測試展開論述，分析藍牙測試模式、L2CAP一致性測試結構等。

關鍵詞：藍牙測試；測試控制接口；一致性測試

中圖分類號：TN929.53文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2018）01-0051-03

Analysis on the Test Scheme of Bluetooth Device

SHEN Liang

（Actions （Zhuhai） Science and Technology Co.，Ltd.，Zhuhai 519000，China）

Abstract：At present， the Bluetooth devices that have been released in the world are signed by Bluetooth protocol， and become members of Bluetooth organizations. They are able to produce and sell Bluetooth devices， which is the requirement of SIG.At present，hundreds of Bluetooth devices have been released. After testing and unified verification，they have been proved by the requirements of the Bluetooth system consistency specification. They are set up as qualified products by the Bluetooth organization，and are granted the rights within the scope of the agreement.This is a necessary link before the Bluetooth device enters the product sales phase.In this paper，the test of Bluetooth module's hardware module function and the conformance test of Bluetooth protocol are discussed，and the Bluetooth test mode and L2CAP conformance test structure are analyzed.

Keywords：bluetooth test；test control interface；conformance test

藍牙設備測試時進行藍牙產品技術規范基礎上的測試，包括互操作性測試、一致性測試等。藍牙設備測試應先進行測試方案的制定，然后進行協議一致性、底層硬件模塊、協同性測試等操作。

1 藍牙的測試模式闡述

進行藍牙設備的測試，是為了保證優秀用戶的最終體驗，實現藍牙設備的最優功能，對藍牙設備中的子系統和元器件進行校準以及性能進行檢驗，檢驗主要的環境并篩查出有瑕疵的材料，以保證藍牙設備的質量[1]。

根據藍牙技術規范，分別進行應用規范定義和協議的測試模式的制定，如串口仿真協議、服務發現協議等。針對特定的陰公模式對各個功能元素設定運轉協同機制下各層協議，將整個藍牙協議體系分為中間、底層、高端三個層次的劃分，分別為底層的硬件模塊、中間協議層的軟件模塊以及高端的應用。

其中中間協議層包括了適應協議和邏輯鏈路控制，底層硬件部分包括了基帶、鏈路管理層和無線跳頻，高端層包含了電話通信協議、串仿真協議、服務發現協議組成的應用框架。底層硬件模塊功能的測試尤其重要，主要是通過無線基帶層的兼容性測試，建立測試模式完成。

藍牙設備測試模塊，包含測試設備和被測試設備，構建了微微網，測試過程通過主設備進行完全控制，設備可以采用DUT作為藍牙發送和接收的設備，使用附加的測量設備TESTER作為系統組成[2]。測試流程為：對獨立波特率進行初始化，點擊開始，中斷開串口，接收數據，開始執行測試藍牙設備的命令。如圖1所示。

測試中，使用無線接口在本地執行激活操作，軟件運行無線接口，硬件負責激活操作。命令DUT在執行激活操作的時候，TESTER進入測試模式，發出鏈路管理協議指令，激活指令接收到之后，進入測試模式，DUT返回完成所有標準操作。對于未完成的LMP-AC-CEPTED激活指令，可使用軟件接口繼續執行激活操作，直到建立與TESTER的連接之后，方可通過DUT進行尋呼掃描和查詢掃描。

使用LMP指令進行控制接口的控制操作之后，測試通過，此時DUT已經不進行標準化管理，但是硬件接口依然存在，藍牙設備可以不在測試模式下進行指令的決絕。返回LMP-NOT-ACCEPTED指令之后，DUT進入測試模式，在接收到控制指令之后，允許出現LMP指令和處理功率控制，采用標準程序進行測試，過程中功率可以調試，可以通過退出測試模式，將指令設置在方案中，促使DUT脫離測試模塊[3]。

藍牙設備的測試方案包括發送端的POLL分組、TESTER組成的微微網定時周期性的發送、在DUT單元進行發送端的測試以及測試分組，作為主單元進行工作，測試設備執行發送操作采用TX時隙，將POLL分組控制指令進行操作，后面TX時隙進行單元的操作，啟動發送命令之后，單元可以通過單元輪進行間隔的預先定義，設定為固定值，使得正在測試的設備能夠定時進行數據的發送。

偽隨機序列，指的是移位寄存器使用統一的序列作為傳輸分組的隨機序列，較長的零序列為8，序列成為511位。

遞減的跳頻序列采用完整的快速無線測試，在頻率范圍內執行五種時序跳頻，信道分別是0，23，46，79，95。

位模式以偽隨機碼的形式進行發送和停止，從序列1開始，交替1010，交替1111，0000，1111，0000，序列也可以從0開始。頻率的選擇包括歐美跳頻、日本跳頻、西班牙跳頻、法國跳頻，進行遞減跳頻。

測試包的格式使用前向糾錯碼進行分組，包括AUX1。HV3、DH1、3、5。分為有效負載長度格式，分組格式等。在進行測試模式發送的時候，TESTER通過適當的設置定義了有效負載長度，傳輸參數的控制符合基帶規范要求，可以進行測試發送。

不同頻率設置之間的切換，在收到新的頻段消息后，DUT收到消息之后，開始進行切換。

功率的控制，使用常規的LMP指令，對自適應的功率進行測試和控制，采用醉倒功率進行傳輸，隨著收到的指令，增加或者減少功率。

對被測設備經過解碼，在下一個TX時隙之間采用常規的基帶分組的方式進行傳輸，TX時隙回送的測試中進行有效的載荷，發回啟用或者停止偽隨機序列碼，使用相同的分組者后在測試設備中加噪。

如果分組中包含了測試模式控制信息，那么在忽略其他LMP指令的時候，該指令將不被執行，也不會返回到其他分組中。允許在前向糾錯處理測試中，采用糾錯碼FEC進行編碼和解碼。測試設備的分組采用誤碼率進行前向糾錯測試。

在CRC失效的情況下，采用有效負載的方式，進行分組，攜帶CRC的分組可以由有效負載進行返回。如果頭校驗失敗，則ARON可以通過使用含有ARQN位的NULL分組，返回NAK，如果沒有檢測同步頭，則可不應答。

2 測試控制接口

藍牙技術規范包括應用框架和核心協議兩個文件，前者規定了藍牙的各層通信協議的定義，后者對協議實現的產品應用進行了規定。

所有的藍牙部件采用一致性測試協議進行測試，外設產品中對被測對象的協議進行測試，高層設備UT實現底層的功能之后，通過測試將協議進行驗證并用來實現。為了避免每個被測對象和測試系統由于不同的情況發生變化，可以采用標準控制接口強制性測試的方法，對測試設備進行訪問，并采用統一測試高層接口的方式，使用制造商統一供應的IUT適配器進行硬件和軟件的運行。

在基帶層、邏輯鏈路控制和適配協議接口以及鏈路管理層協議的驗證中，采用的測試設備和SUT之間的接口包括：TCI-L2CAP接口，這一接口可以通過SUT進行驗證后使用，事件和命令均可以通過服務接口進行定義，該接口可以轉換為與命令和HCI事件相同格式的報文。TCI接口用于主機控制接口，通過鏈路管理層和鏈路控制層的驗證，作為測試系統的接口使用，測試系統通過發送HCI事件訪問命令和HCI命令，實現與高層的事件訪問。采用的測試設備位于傳輸層通道中，包括物理通道、軟件通道，由于制造商負責進行軟件的操作，向設備發送數據。

3 藍牙協議棧一致性測試

該測試通過與協議的內在形式，實現與實體的檢查和給定。內在規范是相互一致的，通過規范的描述和輸出形式的檢測之后，方可進行測試。

L2CAP一致性測試的結構，包括了一致性測試系統、測試控制軟件和被測對象三個組成部分。執行測試系統通過藍牙裝置中的測試控制接口進行對接，測試控制軟件對被測對象中的藍牙發射裝置進行空中接口。TCI的推薦物理傳輸層是HCI的指定傳輸層，包括RS232、UART以及USB。測試系統對被測對象進行L2CAP的系統命令的發送，被測對象接收到命令之后，測試系統的高層通過物理總線驅動程序和L2CAP驅動程序進行驅動，底層的被測對象經過處理后實行L2CAP數據的分組。

測試控制軟件包括了L2CAP固件、適配器和物理總線三個組成部分。測試控制軟件是通過接口進行適配，測試控制軟件中的數據采用物理總線發送的方式，達到測試系統的高層之后，進行數據的接收，固件對數據進行編碼和解碼。適配器中的接口進行IUT的適配，最后根據藍牙主協議的軟件實現對被測對象的測試。

4 結 論

隨著信息技術的飛速發展，新型的智能終端，融合了計算和通信，以智能終端、智能手機為代表的新型設備逐漸代替了傳統的臺式計算機和筆記本，體積更小，功耗更低，并具有多種通信手段，如藍牙技術，進行信息的交互。作為主要的短距離低功耗的無線通信技術之一，藍牙技術在傳遞領域和信息交換領域得到了廣泛的應用，成為目前無線通信的前沿技術，進行藍牙測試方案的設計的目的，是實現移動設備和固定設備之間的無線連接，并達到低成本、簡單構建目標。本文通過對藍牙協議的一致性測試方法和藍牙設備的測試模式的闡述，系統地分析了藍牙測試方案的實施過程。

參考文獻：

[1] 張雪.基于藍牙4.0的設備通信方案設計與實現 [J].中國新通信，2016，18（23）：34-35.

[2] 林韋妍.藍牙協議分析及改進算法實現 [D].西安電子科技大學，2015.

[3] 牛玉峰.藍牙數據傳輸性能增強及芯片化實現技術研究 [D].西安電子科技大學，2012.

作者簡介：沈亮（1980.02-），男，陜西咸陽人，漢族，計算機中級工程師，畢業于西安建筑科技大學信息與計算專業，本科。研究方向：消費類產品系統測試。