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主要文章：蓝牙协议栈和蓝牙协议蓝牙被定义为协议层架构，包括核心协议、电缆替代协议、电话传送控制协议、选用协议。所有蓝牙堆栈的强制性协议包括：LMP、L2CAP和SDP。此外，与蓝牙通信的设备基本普遍都能使用HCI和 RFCOMM这些协议。1 LMP：链路管理协议（LMP）用于两个设备之间无线链路的建立和控制。应用于控制器上。2 L2CAP逻辑链路控制与适配协议（L2CAP）常用来建立两个使用不同高级协议的设备之间的多路逻辑连接传输。
提供无线数据包的分割和重新组装。在基本模式下，L2CAP能最大提供64kb的有效数据包，并且有672字节作为默认MTU（最大传输单元），以及最小48字节的指令传输单元。在重复传输和流控制模式下，L2CAP可以通过执行重复传输和CRC校验（循环冗余校验）来检验每个通道数据是否正确或者是否同步。蓝牙核心规格附录1 在核心规格中添加了两个附加的L2CAP模式。
这些模式有效的否决了原始的重传和流控模式。 增强型重传模式（Enhanced Retransmission Mode，简称ERTM）：该模式是原始重传模式的改进版，提供可靠的L2CAP 通道。 流模式（Streaming Mode，简称SM）：这是一个非常简单的模式，没有重传或流控。该模式提供不可靠的L2CAP 通道。 其中任何一种模式的可靠性都是可选择的，并/或由底层蓝牙BDR/EDR空中接口通过配置重传数量和刷新超时而额外保障的。
顺序排序是是由底层保障的。只有ERTM 和 SM中配置的 L2CAP通道才有可能在AMP逻辑链路上运作。3 SDP服务发现协议（SDP）允许一个设备发现其他设备支持的服务，和与这些服务相关的参数。比如当用手机去连接蓝牙耳机（其中包含耳机的配置信息、设备状态信息，以及高级音频分类信息（A2DP）等等）。并且这些众多协议的切换需要被每个连接他们的设备设置。
每个服务都会被全局独立性识别号（UUID）所识别。根据官方蓝牙配置文档给出了一个UUID的简短格式（16位）。4 RFCOMM射频通信（RFCOMM）常用于建立虚拟的串行数据流。RFCOMM提供了基于蓝牙带宽层的二进制数据转换和模拟EIA-232（即早前的的RS-232）串行控制信号，也就是说，它是串口仿真。RFCOMM向用户提供了简单而且可靠的串行数据流。类似TCP。
它可作为AT指令的载体直接用于许多电话相关的协议，以及通过蓝牙作为OBEX的传输层。许多蓝牙应用都使用RFCOMM由于串行数据的广泛应用和大多数操作系统都提供了可用的API。所以使用串行接口通讯的程序可以很快的移植到RFCOMM上面。5 BNEP网络封装协议（BNEP）用于通过L2CAP传输另一协议栈的数据。主要目的是传输个人区域网络配置文件中的IP 封包。
BNEP在无线局域网中的功能与SNAP类似。6AVCTP音频/视频控制传输协议（AVCTP）被远程控制协议用来通过L2CAP传输AV/C指令。立体声耳机上的音乐控制按钮可通过这一协议控制音乐播放器。7 AVDTP音视频分发传输协议（AVDTP）被高级音频分发协议用来通过L2CAP向立体声耳机传输音乐文件。适用于蓝牙传输中的视频分发协议。8 TCS电话控制协议–二进制（TCS BIN）是面向字节协议，为蓝牙设备之间的语音和数据通话的建立定义了呼叫控制信令。
此外，TCS BIN 还为蓝牙TCS设备的的群组管理定义了移动管理规程。TCS-BIN仅用于无绳电话协议，因此并未引起广泛关注。9采用的协议采用的协议是由其他标准制定组织定义、并包含在蓝牙协议栈中，仅在必要时才允许蓝牙对协议进行编码。采用的协议包括： 点对点协议（PPP）：通过点对点链接传输IP数据报的互联网标准协议 TCP/IP/UDP:TCP/IP 协议组的基础协议 对象交换协议（OBEX）：用于对象交换的会话层协议，为对象与操作表达提供模型 无线应用环境/无线应用协议（WAE/WAP）:WAE明确了无线设备的应用框架，WAP是向移动用户提供电话和信息服务接入的开放标准。
根据不同的封包类型，每个封包可能受到纠错功能的保护，或许是1/3速率的前向纠错（FEC） ，或者是2/3速率。此外，出现CRC错误的封包将会被重发，直至被自动重传请求（ARQ）承认。 任何可发现模式下的蓝牙设备都可按需传输以下信息： 设备名称 设备类别 服务列表 技术信息（例如设备特性、制造商、所使用的蓝牙版本、时钟偏移等） 任何设备都可以对其他设备发出连接请求，任何设备也都可能添加可回应请求的配置。
但如果试图发出连接请求的设备知道对方设备的地址，它就总会回应直接连接请求，且如果有必要会发送上述列表中的信息。设备服务的使用也许会要求配对或设备持有者的接受，但连接本身可由任何设备发起，持续至设备走出连接范围。有些设备在与一台设备建立连接之后，就无法再与其他设备同时建立连接，直至最初的连接断开，才能再被查询到。
每个设备都有一个唯一的48-位的地址。然而这些地址并不会显示于连接请求中。但是用户可自行为他的蓝牙设备命名（蓝牙设备名称），这一名称即可显示在其他设备的扫描结果和配对设备列表中。多数手机都有蓝牙设备名称（Bluetooth name），通常默认为制造商名称和手机型号。多数...
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