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有了ST7008, 蓝牙测试完全拿捏住了！

2022.07.06

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从智能家居、智慧都会、智能工业等领域，，，，，一直更新迭代的蓝牙装备给人们提供了一个无限可能的智能生涯场景。。。。。。。。蓝牙已经融入我们生涯的方方面面，，，，，悄无声息地改变着中国·1277星际电子游戏(股份有限公司)-Official website生涯习惯，，，，，让中国·1277星际电子游戏(股份有限公司)-Official website一样平常生涯变得越发便当。。。。。。。。在我们身边一经简朴、支解的一切，，，，，现在都最先毗连，，，，，并且变得智能。。。。。。。。

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回首蓝牙V1.0 到 V5.2 的手艺变迁，，，，，从音频传输、图文传输、视频传输，，，，，再到以低功耗为主打的物联网传输。。。。。。。。蓝牙无线手艺以其加密步伐完善，，，，，传输历程稳固以及兼容装备富厚等诸多优点从众多无线传输手艺中脱颖而出。。。。。。。。尤其是在授权门槛逐渐降低的今天，，，，，蓝牙手艺最先真正普及到种种数码装备。。。。。。。。

随着蓝牙手艺的普遍应用，，，，，蓝牙IC的市场需求量一直增添，，，，，ATE测试作为蓝牙IC生产环节中主要一环，，，，，也是IC质量的要害把关途径，，，，，它是很是泯灭本钱的一个工序，，，，，怎样能知足客户越来越高的测试性能要求同时又兼顾本钱考量，，，，，成了ATE厂家面临的新挑战。。。。。。。。

今天小编就带着各人来聊一聊关于蓝牙IC ATE测试的那些事。。。。。。。。在最先聊测试计划之前我们先一起学习一下蓝牙手艺以及蓝牙手艺更新迭代生长史。。。。。。。。

一、蓝牙概述

蓝牙手艺是一种尖端的开放式无线通讯标准，，，，，能够在短距离规模内无线毗连桌上型电脑与条记本电脑、便携装备、PDA、移动电话、照相手机、打印机、数码相机、耳麦、键盘甚至是电脑鼠标；；；；；；；；

蓝牙接纳疏散式网络结构以及快跳频和短包手艺，，，，，支持点对点及点对多点通讯，，，，，事情在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。。。。。。。。其数据速率为1Mbps，，，，，接纳时分双工传输计划实现全双工传输。。。。。。。。

相比于其他无线手艺：红外、无线2.4G、WiFi来说，，，，，蓝牙具有加密步伐完善，，，，，传输历程稳固以及兼容装备富厚等诸多优点。。。。。。。。尤其是在授权门槛逐渐降低的今天，，，，，蓝牙手艺最先真正普及到所有的数码装备。。。。。。。。不过，，，，，蓝牙这一起走来也并非完善，，，，，从1.0到4.2，，，，，再到现在的5.0，，，，，是一个欠亨俗的历程。。。。。。。。

二、蓝牙手艺生长史

第一代蓝牙：关于短距离通讯早期的探索

1999 年：蓝牙 1.0

早期的蓝牙 1.0 A 和 1.0B 版保存多个问题，，，，，有多家厂商指出他们的产品互不兼容。。。。。。。。同时，，，，，在两个装备“链接”（Handshaking）的历程中，，，，，蓝牙硬件的地点（BD_ADDR）会被发送出去，，，，，在协议的层面上不可做到匿名，，，，，造成走漏数据的危险。。。。。。。。

因此，，，，，当 1.0 版本推出以后，，，，，蓝牙并未连忙受到普遍的应用。。。。。。。。除了其时对应蓝牙功效的电子装备种类少，，，，，蓝牙装置也十分腾贵。。。。。。。。

2001 年：蓝牙 1.1

蓝牙 1.1 版正式列入 IEEE 802.15.1 标准，，，，，该标准界说了物理层（PHY）和媒体会见控制（MAC）规范，，，，，用于装备间的无线毗连，，，，，传输率为 0.7Mbps。。。。。。。。但由于是早期设计，，，，，容易受到同频率之间产品滋扰，，，，，影响通讯质量。。。。。。。。

2003 年：蓝牙 1.2

蓝牙 1.2 版针对 1.0 版本袒露出的清静性问题，，，，，完善了匿名方法，，，，，新增屏障装备的硬件地点（BD_ADDR）功效，，，，，�；；；；；；；；び没馐苌矸菪崽焦セ骱透�，，，，，同时向下兼容 1.1 版。。。。。。。。别的，，，，，还增添了四项新功效；；；；；；；；

AFH（Adaptive Frequency Hopping）顺应性跳频手艺，，，，，镌汰了蓝牙产品与其它无线通讯装置之间所爆发的滋扰问题；；；；；；；；

支持 Stereo 音效的传输要求，，，，，但只能以单工方法事情。。。。。。。。

第二代蓝牙：发力传输速率的 EDR 时

2004 年：蓝牙 2.0

蓝牙 2.0 是 1.2 版本的改良版，，，，，新增的 EDR（Enhanced Data Rate）手艺通过提高多使命处置惩罚和多种蓝牙装备同时运行的能力，，，，，使得蓝牙装备的传输率可达 3Mbps。。。。。。。。

蓝牙 2.0 支持双工模式：可以一边举行语音通讯，，，，，一边传输文档/高质素图片。。。。。。。。

同时，，，，，EDR 手艺通过镌汰事情欠债循环来降低功耗，，，，，由于带宽的增添，，，，，蓝牙 2.0 增添了毗连装备的数目。。。。。。。。

2007 年：蓝牙 2.1

蓝牙 2.1 新增了 Sniff Subrating 省电功效，，，，，将装备间相互确认的讯号发送时间距离从旧版的 0.1 秒延伸到 0.5 秒左右，，，，，从而让蓝牙芯片的事情负载大幅降低。。。。。。。。

另外，，，，，新增 SSP 浅易清静配对功效，，，，，改善了蓝牙装备的配对体验，，，，，同时提升了使用和清静强度。。。。。。。。

第三代蓝牙：High Speed，，，，，传输速率高达 24Mbps

2009 年：蓝牙 3.0

蓝牙 3.0 新增了可选手艺 High Speed，，，，，High Speed 可以使蓝牙挪用 802.11 WiFi 用于实现高速数据传输，，，，，传输率高达 24Mbps，，，，，是蓝牙 2.0 的 8 倍。。。。。。。。

蓝牙 3.0 的焦点是 AMP（Generic Alternate MAC/PHY），，，，，这是一种全新的交替射频手艺，，，，，允许蓝牙协议栈针对任一使命动态地选择准确射频。。。。。。。。

功耗方面，，，，，蓝牙 3.0 引入了 EPC 增强电源控制手艺，，，，，再辅以 802.11，，，，，现实空闲功耗显着降低。。。。。。。。

第四代蓝牙：主推” Low Energy”低功耗

2010 年：蓝牙 4.0

蓝牙 4.0 是迄今为止第一个蓝牙综合协议规范，，，，，将三种规格集成在一起。。。。。。。。其中最主要的转变就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功效，，，，，提出了低功耗蓝牙、古板蓝牙和高速蓝牙三种模式：

”高速蓝牙“主攻数据交流与传输；；；；；；；；“古板蓝牙”则以信息相同、装备毗连为重点；；；；；；；；”低功耗蓝牙“以不需占用太多带宽的装备毗连为主，，，，，功耗较老版本降低了 90%。。。。。。。。

2013 年：蓝牙 4.1

蓝牙 4.1 在传输速率和传输规模上转变很小，，，，，但在软件方面有着显着的刷新。。。。。。。。此次更新目的是为了让 Bluetooth Smart 手艺最终成为物联网（Internet of Things）生长的焦点动力。。。。。。。。

支持与 LTE 无缝协作。。。。。。。。当蓝牙与 LTE 无线电信号同时传输数据时，，，，，那么蓝牙 4.1 可以自动协调两者的传输信息，，，，，以确保协同传输，，，，，降低相互滋扰。。。。。。。。

2014 年：蓝牙 4.2

蓝牙 4.2 的传输速率越发快速，，，，，比上代提高了 2.5 倍，，，，，由于蓝牙智能（Bluetooth Smart）数据包的容量提高，，，，，其可容纳的数据量相当于此前的10倍左右。。。。。。。。

改善了传输速率和隐私�；；；；；；；；に�，，，，，蓝牙信号想要毗连或者追踪用户装备，，，，，必需经由用户允许。。。。。。。。用户可以定心使用可衣着装备而不必担心被跟踪。。。。。。。。

第五代蓝牙：开启「物联网」时代大门

2016 年：蓝牙 5.0

蓝牙 5.0 在低功耗模式下具备更快更远的传输能力，，，，，传输速率是蓝牙 4.2 的两倍（速率上限为 2Mbps），，，，，有用传输距离是蓝牙 4.2 的四倍（理论上可达 300 米），，，，，数据容纳量是蓝牙 4.2 的八倍。。。。。。。。支持室内定位导航功效，，，，，团结 WiFi 可以实现精度小于 1 米的室内定位。。。。。。。。针对 IoT 物联网举行底层优化，，，，，力争以更低的功耗和更高的性能为智能家居效劳。。。。。。。。

2020年1月7日，，，，，在美国拉斯维加斯举行的CES2020展会上，，，，，蓝牙手艺同盟（Bluetooth Special Interest Group，，，，，简称SIG）宣布即将宣布新一代蓝牙音频手艺标准—低功耗音频LE Audio，，，，，新一代蓝牙音频手艺突破了经典蓝牙音频的市场垄断职位，，，，，开创了蓝牙无线音频新市场。。。。。。。。LE Audio不但在音频质量上面做出了提升，，，，，更是加入了低功耗特征，，，，，使得蓝牙音频能够在更多场景中应用。。。。。。。。

在先容完蓝牙手艺的生长史后，，，，，信托各人对蓝牙手艺已经有了一个起源的熟悉，，，，，接下来小编将以BLE（低功耗蓝牙）为例，，，，，带各人再来聊一聊蓝牙IC的测试要求以及ATE测试计划；；；；；；；；

三、BLE测试需求

1. 蓝牙测试中要害手艺点先容

（1）蓝牙协议栈

Generic Access Profile（GAP）

前面Link Layer虽然对毗连建设的历程做了界说，，，，，但它并没有体现到Application（或者Profile）层面，，，，，而GAP则是直接与应用程序或设置文件通讯的接口，，，，，它实现了如下功效：界说GAP层的蓝牙装备角色（role），，，，，界说GAP层的用于实现种种通讯的操作模式（Operational Mode）和历程（Procedures），，，，，界说User Interface有关的蓝牙参数，，，，，包括蓝牙地点、蓝牙名称、蓝牙的PIN码等；；；；；；；；

主机控制接口层（Host Controller Interface，，，，，简写 HCI）：界说Host（主机）和Controller（控制器）之间的通讯协议，，，，，这一层可以是软件或者硬件接口，，，，，如UART、SPI、USB等。。。。。。。。

Link Layer用于控制装备的射频状态，，，，，装备将处于Standby（待机）、Advertising（通告）、Scanning（扫描）、Initiating（初始化）、Connection（毗连）这五种状态中的一种。。。。。。。。

由于BLE属于无线通讯，，，，，则其通讯介质是一定频率规模下的频带资源（Frequency Band）；；；；；；；；BLE的市场定位是个体和民用，，，，，因此使用免费的ISM频段（频率规模是2.400-2.4835 GHz）；；；；；；；；为了同时支持多个装备，，，，，将整个频带分为40份，，，，，每份的带宽为2MHz，，，，，称作RF Channel。。。。。。。。

（2） BLE物理通道

经由上面的界说之后，，，，，BLE的物理通道已经出来了，，，，，即“频道划分是‘f=2402 +k * 2 MHz, k=0, … ,39’，，，，，带宽为2MHz”的40个RF Channel。。。。。。。。

在链路层，，，，，将40个信道分为广播信道和数据信道，，，，，有3个信道是advertising channel（广播通道），，，，，划分是37、38、39，，，，，用于发明装备（Scanning devices）、初始化毗连（initiating a connection）和广播数据（broadcasting date）；；；；；；；；剩下的37个信道为data channel（数据通道），，，，，用于两个毗连的装备间的通讯。。。。。。。。

广播信道疏散在距离较远的频段上，，，，，太过的集中会导致若是该频段受滋扰严重，，，，，可能广播就无法举行的情形，，，，，疏散的目的是为了增添容错率。。。。。。。。

（3）蓝牙包名堂

? 常见蓝牙数据包类型许多，，，，，可是通常只有DH (Data High-rate) and DM (Data Medium-rate) 两种类型会被应用于生产测试中。。。。。。。。

? DH、DM均有三种品级，，，，，划分为单时隙、3倍时隙和5倍时隙，，，，，每个DM或DH数据包后标有响应的数字，，，，，用来指示该数据包的长度。。。。。。。。

? Standard Data Rate (1Mbps)

? DH1, DH3, DH5

? DM1, DM3, DM5

? EDR 2Mbps Data Rate (pi/4-DQPSK modulation)

? 2-DH1, 2-DH3, 2-DH5

? 2-DM1, 2-DM3, 2-DM5

? EDR 3Mbps Data Rate (8DPSK modulation)

? 3-DH1, 3-DH3, 3-DH5

? 3-DM1, 3-DM3, 3-DM5

（4）蓝牙有用载荷类型（payload）

在生产测试中有三种差别的payload（有用载荷）类型，，，，，每一种payload着重device 的一种测试：

? PRBS9

? 发送频谱漫衍靠近现实信号的伪随机序列，，，，，测试device事情性能；；；；；；；；

? 10101010

? 针对调制滤波器�？？？？？�；；；；；；；；

? 通过显著改变频谱形状对发射机输出能力举行压力测试；；；；；；；；

? 11110000

? 主要用来检测DUT内部高斯滤波器；；；；；；；；

（5）蓝牙自顺应跳频手艺

蓝牙手艺是事情在2.4GHz免费工业频段上的短距离无线通讯手艺，，，，，同时势情在2.4G频率上的尚有其他无线通讯标准，，，，，例如802.11。。。。。。。。我们知道若是两种频率同时势情在统一个频率段，，，，，那么就会爆发相互滋扰，，，，，造成数据传输质量降低。。。。。。。。因此早期的蓝牙设计者思量了这些问题后，，，，，决议接纳调频的手艺阻止和802.11的频率竞争，，，，，即在每一个牢靠的频率上只驻留很短的时间然后在换一个频率举行数据的通讯。。。。。。。。

? 自顺应跳频手艺（AFH）是建设在自动信道质量剖析基础上的一种频率自顺应和功率自顺应控制相团结的跳频手艺。。。。。。。。该手艺能使跳频通讯历程自动避开被滋扰的跳一再率点，，，，，并以最小的发射功率、最低的被截获概率，，，，，抵达在无滋扰的跳频信道上，，，，，长时间坚持优质的通讯；；；；；；；；

? 该功效主要通过SCAN举行测试，，，，，并且若是PLL测试通过就可以包管该功效可以事情；；；；；；；；

2. 蓝牙发射机特征测试（TX）：

? Output Power

通过Output Power测试，，，，，验证最大峰值功率清静均射频输出功率；；；；；；；；

初始条件：

DUT设置在最大功率下的直接TX模式；；；；；；；；

DUT的初始状态置为环回(Loop back)；；；；；；；；

链路为Frequency hopping，，，，，白噪声被关闭

仪表发射的有用负载为PRBS9；；；；；；；；

规范要求峰值功率<23dBm，，，，，平均功率<20dbm；；；；；；；；

若是DUT的功率品级为1，，，，，平均功率>0dbm；；；；；；；；

若是DUT的功率品级为2，，，，，-6dbm<平均功率<4bm；；；；；；；；

若是DUT的功率品级为3，，，，，平均功率<0dbm；；；；；；；；

? Modulation Characteristics

调制特征是一种频率误差丈量要领，，，，，主要是对调制指数的验证；；；；；；；；

初始条件：

调制方法接纳的是GFSK；；；；；；；；

DUT的初始状态置为环回(Loop back)；；；；；；；；

关闭Frequency hopping；；；；；；；；

两种差别类型的有用负载：

0xF0(11110000)：?f1

0x55(10101010)：?f2

测试log指数知足以下条件：

140kHz ≤ ?f1avg ≤ 175kHz（至少99.9%的?f1avg知足）

?f2max ≥ 115kHz（至少99.9%的 ?f2max知足）

?f2avg/?f1avg ≥ 0.8

? 20dB Bandwidth

测试验证在事情频率规模内的排放是否在限制规模内；；；；；；；；

初始条件：

DUT设置在最大功率下的直接TX模式；；；；；；；；

白噪声关闭，，，，，关闭跳频(Frequency hopping)；；；；；；；；

芯片划分事情在低、中、高三个频点；；；；；；；；

蓝牙测试仪扫频找到相对应的最大功率的频点；；；；；；；；

找到在最大功率左右两侧对应功率下降20dB时的fL和fH，，，，，20dB的?f=|fH-fL|，，，，，要求?f<1MHz；；；；；；；；

? In-band emissions

测试主要验证在装备使用的频率规模内，，，，，来自DPSK发射机的有害信号水平低于要求的水平；；；；；；；；

初始条件：

DUT设置为最大输出功率下直接TX模式；；；；；；；；

关闭白噪声、跳频，，，，，牢靠频率测试(fTX=2406MHz、2440MHz、2476MHz)；；；；；；；；

设置线损；；；；；；；；

DUT设置最大输出功率；；；；；；；；

有用负载为PRBS9数据名堂；；；；；；；；

测试评估的标准：

在fTX=2406MHz、2440MHz、2476MHz时，，，，，PTX≤20dBm(知足Out Power Classes即可)；；；；；；；；

在fTXz±2MHz时，，，，，PTX≤-20dBm；；；；；；；；

在fTXz±[3+n]MHz，，，，，n=0，，，，，1，，，，，2……时，，，，，PTX≤-30dBm；；；；；；；；

3. 蓝牙吸收器测试（RX）：

? Sensitivity -signal slot packets

测试目的：使用非理想发射机（单插槽数据包）测试迅速度。。。。。。。。此测试用例详细地界说了发送到IUT的信号。。。。。。。。IUT应知足该非理想信号所要求的迅速度。。。。。。。。

初始条件：

DUT的初始状态置为环回(Loop back)；；；；；；；；

关闭Frequency hopping；；；；；；；；

DUT以最大输出功率发送回测试器；；；；；；；；

测试仪的传输功率选择为使DUT吸收机的输入功率为-70dBm；；；；；；；；

? Sensitivity -multi slot packets

测试目的：多时隙数据包以迅速度级别发送到DUT。。。。。。。。（允许的最大长度）。。。。。。。。此测试用例详细地界说了发送到DUT的信号。。。。。。。。DUT应知足该非理想信号所要求的迅速度。。。。。。。。