當(dāng)前位置:首頁(yè) > 學(xué)習(xí)資源 > 講師博文 > 低功耗藍(lán)牙(BLE)及其特點(diǎn)
藍(lán)牙技術(shù),如今越來(lái)越多的出現(xiàn)在人們生活中的方方面面。從形狀各異的藍(lán)牙耳機(jī),到各種藍(lán)牙連接的智能手表、手環(huán),從花樣繁多的藍(lán)牙鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、游戲手柄,再到家里體脂秤、智能藍(lán)牙音箱,對(duì)了,還有街邊的各種共享單車(chē),感覺(jué)藍(lán)牙連接無(wú)處不在。為什么在眾多的無(wú)線連接技術(shù)中,藍(lán)牙能脫穎而出?這和藍(lán)牙技術(shù)不斷的進(jìn)步,是分不開(kāi)的。
1994年,瑞典電信巨頭愛(ài)立信公司提出了藍(lán)牙技術(shù)的概念,并于1998年聯(lián)合諾基亞、IBM、東芝和英特爾成立了藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group, SIG),正式啟動(dòng)了藍(lán)牙技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。到1999年,首個(gè)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)1.0發(fā)布,標(biāo)志著藍(lán)牙技術(shù)正式進(jìn)入商用。最初的版本,最大傳輸速度為721 kbps,通信距離最大100米,但存在一些兼容性問(wèn)題。后來(lái),經(jīng)過(guò)10年左右的發(fā)展,到了2010年,藍(lán)牙4.0帶來(lái)了低功耗(LE)技術(shù),大幅降低能耗,使其適用于低功耗設(shè)備。以此為分界點(diǎn),藍(lán)牙4.0之前的藍(lán)牙技術(shù)稱(chēng)之為“經(jīng)典藍(lán)牙”,4.0版本以后的技術(shù)稱(chēng)之為“低功耗藍(lán)牙”,簡(jiǎn)稱(chēng) BLE。與經(jīng)典藍(lán)牙相比,低功耗藍(lán)牙有如下的特點(diǎn)。
低功耗:與經(jīng)典藍(lán)牙相比,BLE顯著降低了能耗,例如,遵循藍(lán)牙5.2標(biāo)準(zhǔn)的Nordic nRF5340,3V供電條件夏,0dBm的發(fā)射功率僅為3.4mA,休眠功耗僅為1.3μA,這使得它非常適用于電池供電的小型設(shè)備,如健身追蹤器、智能手表等。
穩(wěn)定性、安全性和可靠性:眾所周知,藍(lán)牙使用的是2.4G的公共頻段,與WiFi等無(wú)線通信技術(shù)同屬一個(gè)頻段,但有賴(lài)于藍(lán)牙技術(shù)采用的自適應(yīng)跳頻(AFH)技術(shù),從而確保低功耗藍(lán)牙可以在住宅、工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用的“嘈雜”RF環(huán)境中保持穩(wěn)定的傳輸。又因?yàn)榈凸乃{(lán)牙使用了安全連接(Security Connection)協(xié)議,提供加密和身份驗(yàn)證功能,能最大限度的保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸安全。
快速連接:低功耗藍(lán)牙支持安全簡(jiǎn)單配對(duì)(Secure Simple Pairing,SSP)可以迅速建立連接,通常在3毫秒以?xún)?nèi),這使得設(shè)備之間的交互更為快捷和高效。讓人再也不愿意想起之前的藍(lán)牙外設(shè)如果需要建立連接,還需要手動(dòng)輸入配對(duì)碼。
廣播模式:BLE支持廣播模式,在這種模式下,設(shè)備不需要建立連接就可以發(fā)送信息。這對(duì)于信標(biāo)(beacon)應(yīng)用特別有用,比如商場(chǎng)內(nèi)的位置服務(wù)。
多種工作模式:低功耗藍(lán)牙通常基于連接到多個(gè)從屬設(shè)備的主設(shè)備,并且一個(gè)設(shè)備可以同時(shí)進(jìn)行掃描和廣播。同時(shí),它可以連接到中央或外圍設(shè)備,并且可以同時(shí)廣播。從設(shè)備可以通知它需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到主設(shè)備,廣播消息還包括活動(dòng)或度量。
數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離的提升:雖然BLE主要用于傳輸少量數(shù)據(jù),但它的數(shù)據(jù)傳輸速率也在不斷提升,在藍(lán)牙5.0版本后,理論最大傳輸速度已經(jīng)由經(jīng)典藍(lán)牙3.0的24Mbp翻倍到48Mbps,且最大通信距離也達(dá)到了讓人吃驚的300米(就算是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),我也服!)。
兼容性:盡管BLE和經(jīng)典藍(lán)牙在協(xié)議上有所不同,但是許多現(xiàn)代的藍(lán)牙芯片都支持兩者,這意味著它們可以在同一設(shè)備中共存并根據(jù)需要進(jìn)行切換。
芯片集成度高:BLE芯片集成了射頻前端、基帶處理器、協(xié)議棧等組件,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并降低了成本,使其能被更廣泛的應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、醫(yī)療設(shè)備、智能家居、健身追蹤等領(lǐng)域。
基于藍(lán)牙低功耗技術(shù)的藍(lán)牙模塊可以應(yīng)用于多種場(chǎng)景,像移動(dòng)擴(kuò)展設(shè)備、汽車(chē)電子設(shè)備、保健和醫(yī)療用品(如心跳帶、血壓計(jì)等)、定位應(yīng)用(如室內(nèi)定位、地下定位等)、近距離數(shù)據(jù)收集(如無(wú)線復(fù)制儀表、無(wú)線遙測(cè)、溫度和濕度傳感器等)、數(shù)據(jù)傳輸(如智能家居控制、藍(lán)牙調(diào)光、打印機(jī)等)等。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,它將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。