工程師筆記|關(guān)于STM32WB的藍牙資格認證介紹

2、藍牙認證流程

藍牙認證流程是通過使用藍牙認證工具 Launch Studio 來 完成。而 Launch Studio 中有兩種認證流程。

? 無需測試的資格認證流程

? 需要測試的資格認證流程

使用哪個流程取決于產(chǎn)品是使用新的設計還是現(xiàn)有的藍牙設計。下面分別對兩種資格認證流程做進一步介紹。

2.1. 無需測試的資格認證流程

如果您的產(chǎn)品使用已經(jīng)通過認證的芯片或設計（End Product 或 Subsystem 產(chǎn)品類

型），并且沒有任何設計更改，或者您只是轉(zhuǎn)售已經(jīng)通過資格認證的產(chǎn)品，您就無需進行額外的測試。比如直接使用 STM32WB 的模塊，而不做任何修改。包括以下：

? 在產(chǎn)品中使用先前合格的藍牙終端產(chǎn)品或子系統(tǒng)，而沒有更改或添加其它的藍牙

設計。

? 購買由第三方制造的藍牙產(chǎn)品，并使用自己的名稱或徽標（稱為“白標”）。

? 創(chuàng)建僅涉及先前合格的藍牙終端產(chǎn)品或子系統(tǒng)的組合，產(chǎn)品沒有更改設計。

2.1.1. 無需測試的資格認證流程的具體步驟

使用 Launch Studio（藍牙認證工具）列出設計信息并添加相關(guān)產(chǎn)品，具體步驟：

1. 注冊項目并提供基本信息（Project Basics），包括任何現(xiàn)有的 QDID（Qualified Design IDs）

2.提交詳細的產(chǎn)品聲明

3.購買聲明 ID（Declaration IDs (DID)）

4.確保所有步驟都已完成，驗證信息并將產(chǎn)品提交給 BQTF(Bluetooth Qualification Test Facilities)，比如 TUV,SGS 等認證機構(gòu)做認證，簽署聲明。

2.2. 需要測試的資格認證流程

此流程適用于創(chuàng)建新的藍牙設計或有對先前合格藍牙設計有做修改的產(chǎn)品。比如產(chǎn)品直接使用 STM32WB 芯片設計 BLE 產(chǎn)品。包括以下：

? 新的產(chǎn)品設計或組合，其包含先前合格的藍牙終端產(chǎn)品或子系統(tǒng)以外的設計。

? 更改了先前合格的藍牙設計的核心配置/功能。

? 使用先前合格的藍牙組件（Component）產(chǎn)品類型設計的產(chǎn)品。

2.2.1. 需要測試的資格認證流程的具體步驟

使用藍牙認證工具 Launch Studio 列出設計信息、生成測試計劃、上傳測試證據(jù)并添加相關(guān)產(chǎn)品。具體包含以下步驟：

1. 注冊項目并提供項目基本信息（Project Basics），包括任何現(xiàn)有的 QDID

2. 選擇與項目相關(guān)的協(xié)議層

3. 選擇相關(guān)的 ICS

4. 下載測試計劃和測試程序以在 PTS 中運行

5. 通過 BOTF 比如 TUV,SGS 等認證機構(gòu)參考 TCRL 執(zhí)行測試并上傳證據(jù)

6.提交詳細的產(chǎn)品聲明

7.購買聲明 ID

8.確保所有步驟都已完成，驗證信息并提交產(chǎn)品進行資格認證。簽署聲明

2.3. 關(guān)于藍牙測試文件的說明

選擇需要測試的資格認證流程時，通過在 Launch Studio 網(wǎng)頁中 ICS Selection 選擇需要的測試用例，這些測試的目的是為了保證該藍牙的設計的合規(guī)性以及互聯(lián)互操作性。有關(guān)測試用例的信息，可在最新的 TCRL 測試規(guī)范以及測試套件文檔中查看：

https://www.bluetooth.com/zh-cn/specifications/qualification-test-requirements；也可以從 Launch Studio 網(wǎng)頁下載。常見的測試文件如下：

? 測試用例參考列表（TCRL）：針對所有 Bluetooth SIG 成員的資格認證參考文件，這是一份動態(tài)文件，用于介紹新的測試用例、刪除測試用例和對測試用例進行分類。會員只能使用這些文件參考來認證其 Bluetooth 啟用產(chǎn)品。

? 實施一致性聲明（ICS）：提供了一種標準化方法來定義產(chǎn)品所支持的藍牙功能。

? Bluetooth 測試套件（TS）：定義了每個基本 Bluetooth 功能驗證的目的、順序和判定。每個測試套件都包含一個測試用例映射表（TCMT），該表根據(jù) ICS 聲明

中指定的支持能力，確定所有需要的相關(guān)測試用例。

? 針對測試的實現(xiàn)額外信息（IXIT）：通常包含有關(guān)測試的物理設置和連接的信息，

這些信息不是協(xié)議或配置文件的一部分。這可能是有關(guān)被測系統(tǒng)的硬件、套接字或電話號碼的信息，或其他信息，以使測試更靈活，并實現(xiàn)可重復性等。若沒有IXIT，則意味著 IXIT 沒有隨該行中的其他文件一同發(fā)布。不過請注意，這并不排除測試工具要求遵循 IXIT，以便正確配置用于測試特定設備的測試儀。

TCRL、ICS、TS、IXIT 是 Bluetooth 資格認證要求鏈中的基本文件。

下圖以 ICS 選擇舉例。

2.4. 關(guān)于藍牙認證中協(xié)議層(Core Layer）及產(chǎn)品類型的說明

藍牙技術(shù)是通過軟硬件結(jié)合來實現(xiàn)的，通常我們稱軟件部分為 Host，硬件部分為Controller。目前藍牙規(guī)范中，最普遍的兩種應用是經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙（BLE）。而雙模芯片則會同時支持這兩種應用模式。

每種應用模式都會有對軟件（Host）部分和硬件（Controller）部分的最低核心配置要求來組合實現(xiàn)完整的藍牙無線傳輸方案。下圖分別對應每種不同藍牙產(chǎn)品類型以及常見所需的核心層（Controller Subsystems，Host Subsystems, 和 End Product）：

2.4.1. 藍牙產(chǎn)品類型的定義

“Product Type” 是由產(chǎn)品支持的核心規(guī)范所決定的。“Product Type”不是成員公司的產(chǎn)品類別或者產(chǎn)品描述，而是用于反映這個藍牙設計所支持的協(xié)議層，如上一頁介紹。“Product Type”是在 Launch Studio 中的需要測試的資格認證中的 Project Basics 里選擇的。

“Product Type”產(chǎn)品類型主要分為：Component ，Subsystem 以及 End product。見下表：

后面會看到 STM32WB 主要采用 Component 和 Profile Subsystem 的產(chǎn)品類型認證。

2.4.2. 關(guān)于組件（Component）的資格認證

從上面藍牙產(chǎn)品類型定義中可知，組件（Component）是用來在資格認證過程中被集成以創(chuàng)建一個新的 End Product 或 Subsystem。

該資格認證過程必須在 Launch Studio 中選擇需要測試的資格認證流程（Qualification Process with Required Testing）。組件（Component）使得其他會員公司在資格認證中有更多的靈活性：既可以對原來經(jīng)過認證的藍牙設計進行修改，然后進行更新 ICS（Implementation Conformance Statement），同時可以繼承原來組件（Component）中未被修改部分的測試證據(jù)（test evidence）。?

即在集成一個 Component 來創(chuàng)建新的 End Product 或 Subsystem 時，原來 Component資格認證的測試證據(jù)可在新的 End Product 或 Subsystem 的測試計劃中被引用。這就使得其他會員公司可以修改之前已經(jīng)過認證的 Component 而無需重復測試未受影響的測試用例。

2.4.3. 藍牙產(chǎn)品類型 End Product/Subsystem 與（已測試）Component 認證的區(qū)別

如果一個已認證的藍牙設計被其他會員公司使用到其產(chǎn)品中時，在資格認證中，產(chǎn)品類型的選擇將對該會員公司的認證產(chǎn)生極其重大的影響。如果使用藍牙技術(shù)的產(chǎn)品中的核心設計部分不會被其他客戶修改，建議將此產(chǎn)品作為 End Product 或 Subsystem 認證；如果對核心藍牙功能或配置可能被修改，則產(chǎn)品需作為 Component 完成認證。

下表對選擇不同產(chǎn)品類型的優(yōu)劣勢做了大概對比，以方便客戶選擇：

2.5. 關(guān)于 QDID 和 DID

Qualified Design IDs (QDID) :合格的設計 ID（QDID）是指完成資格認證過程后，分配給新的藍牙設計的認證 ID。QDID 可被其他成員公司在認證過程中引用（僅可被引用至 EndProduct 或 Subsystem 的產(chǎn)品類型）。

例如，如果一家會員公司的一款藍牙模組，被另一家會員公司應用到他們生產(chǎn)的消費產(chǎn)品中，該模組需要作為一個 End Product 通過需要測試的資格認證。該認證過程完成后會產(chǎn)生一個 QDID，用以提供給購買該模組的會員公司。購買該模組的會員公司可以直接引用該模組生產(chǎn)方會員公司提供的 QDID，并選擇無需測試的資格認證流程。

DID(Declaration ID) :聲明 ID（DID）是一種無論產(chǎn)品選擇何種方式完成資格認證都需要被獲取的識別標識。完成需要測試的資格認證過程會獲得一個新的 QDID（系統(tǒng)自動生成）和一個新的 DID（購買），以對應其產(chǎn)品列名（listing）。完成無需測試的資格認證過程將會獲得一個新的 DID（購買）并引用一個或多個 QDID 以對應產(chǎn)品列名。可以理解為 一個 DID 可以包含一個或多個 QDID，一個 QDID 也可以被一個或多個 DID 引用。

聲明 ID（DID）可在 Launch Studio 的 Manage My Declaration IDs 頁面購買，或在資格認證過程的 Declaration ID 那一步購買。

2.6. 在資格認證/聲明中添加產(chǎn)品

一個聲明（Declaration）可以包含多個產(chǎn)品，前提是這些產(chǎn)品都使用相同的且未經(jīng)修改的合格設計（QDID）。若原（QDID）的規(guī)范版本沒有被廢止（withdrawn），則可以在現(xiàn)有聲明（Declaration）DID 中免費添加(Listing)產(chǎn)品。在 Launch Studio 中向產(chǎn)品列表（Product List）添加新產(chǎn)品時，需要聲明所添加的產(chǎn)品所集成的藍牙設計與原規(guī)范或者產(chǎn)品相同的符合性聲明（DoC）。

從上表部分的 QDID 可以看出 STM32WB 系列不同封裝產(chǎn)品認證類型基本是以組件(Components )的產(chǎn)品類型認證,只有 Profile stack 是 Subsystem 類型。組件(Components )可以方便客戶靈活根據(jù)應用需求對 STM32WB 的藍牙核心功能進行修改。而原來 Component 資格認證的測試證據(jù)可以在新的 End Product 或 Subsystem 的測試計劃中被引用。這就是說客戶可以修改之前已經(jīng)過認證的 STM32WB Component 而無需重復測試未受影響的測試用例。當然，客戶也可以不做修改，直接引用。

注意：使用 STM32WB Component 的資格認證過程必須選擇需要測試的資格認證流程，上面提到的只是未受影響的測試用例不用重復測試。STM32WB 組件(Components )產(chǎn)品類型的 RF_PHY, BLE _STACK 以及 Subsystem 類型的 Profile STACK 的 QDID 在下面會分別做介紹。

3.1. STM32WB RF_PHY QDID

ST 各種封裝的 STM32WB 都已通過 RF_PHY 認證，獲得相應的 QDID 。ST 一般會建議客戶仔細遵循硬件設計指南并盡可能復制 ST 提供的參考設計，這樣可以最大限度地減少測試。

因為每個新的最終 BLE 產(chǎn)品都必須在其環(huán)境中進行測試并符合 BLE 的要求。現(xiàn)有的RF_PHY QDID 只能在使用 STM32WB 模塊（硬件不做任何修改）時重復使用。意思是說與使用STM32WB 系列芯片方案進行設計產(chǎn)品相比，以 STM32WB5MMG 模塊開發(fā)的產(chǎn)品會更有優(yōu)勢，它的開發(fā)成本會更低，上市時間也更短。因為它可以參考相應的模塊的 QDID,無需重新驗證RF_PHY。當然對于 BLE 藍牙認證，客戶即使是使用 STM32WB5MMG 模塊仍然需要提交產(chǎn)品聲明并購買聲明 DID。而使用 STM32WB 芯片方案設計則還需要重新過 RF_PHY 認證。

這里需要說明，一般使用模塊開發(fā)產(chǎn)品，比如將 STM32WB 的模塊貼到客戶的 PCB 板上，它的 RF 性能也可能會改變，嚴格意義上對產(chǎn)品整機，建議重做 RF 部分的測試。至于具體哪些測試用例不需要重復測試，需要在測試時咨詢 BQTF（如 TUV,SGS 這類藍牙認證機構(gòu)）。

下圖是 STM32WB 過了 BLE5.2 認證的 RF_PHY 的 QDID 號。

還有一點需要注意的是

RF_PHY 的 QDID 只能適用于特定的芯片或模組型號。如果用STM32WB 不同的 MCU 型號相互替代，除非在數(shù)據(jù)手冊另有說明，否則最終產(chǎn)品將被視為新產(chǎn)品，這就需要通過適當?shù)臏y試重新驗證 RF_PHY 標準。這樣它生成的 QDID 才可以在后續(xù)產(chǎn)品聲明中被引用。

3.2. STM32WB BLE_STACK 的 QDID

ST 提供經(jīng)過認證的 BLE 協(xié)議棧，并獲得對應的 QDID。如果協(xié)議棧是客戶自己定制的，則需要重新做協(xié)議棧部分的藍牙資格認證。客戶可以對 BLE 上層協(xié)議棧進行更改，但保留 HCI以下的協(xié)議棧不變。

如下圖，STM32WB 四種 BLE 無線協(xié)議棧都過了 BLE5.2 認證

我們知道 STM32WB 是 Cortex-M4(CPU1)和 Cortex-M0+(CPU2)雙核架構(gòu)的 MCU。M4主要運行應用程序，而 M0+運行無線協(xié)議棧。ST 提供經(jīng)過認證的 BLE 協(xié)議棧就運行在 M0+核上。一般 M0+核對客戶而言是個黑盒子，不會被修改。所以 STM32WB 無線協(xié)議棧的 QDID，客戶可以直接引用。但如果需要對軟件協(xié)議棧層進行任何定制，比如客戶將主機(Host)層移至M4，而將 HCI 協(xié)議棧留在 M0+ 上。這樣被改變的層就要重新測試和認證。

如下圖 STM32WB雙核架構(gòu)的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，左圖為 ST 過認證時的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，右圖為客戶將 Host 層移動到 M4 后的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。

3.3. STM32WB Profile STACK 的 QDID

ST 提供的許多 BLE Profile 也過了藍牙資格認證，而且客戶如果沒有對 BLE 的 profile 做修改，可以直接引用其 QDID。

這里 Profile STACK 的產(chǎn)品認證類型是 Subsystem。如下圖是STM32WB Profile 的 QDID 號，除了眾多常用的 BLE profile (包含在STM32Cube_FW_WB 軟件包里)，還有專門針對 BLE MESH 的 QDID.