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【揭秘】隱藏在你身邊的藍(lán)牙4.0 BLE

作者:ZLG致遠(yuǎn)電子 時(shí)間:2017-11-17 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  如今,()催生了眾多智能硬件,技術(shù)為何如此受人青睞?

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/201711/371681.htm

  帶來的熱潮,影響著智能設(shè)備的興起與創(chuàng)新,并向著物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域延伸。我們知道,現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備上使用的藍(lán)牙大多是,而藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)又包含了低功耗藍(lán)牙(),相較于傳統(tǒng)藍(lán)牙,BLE技術(shù)最重要的特點(diǎn)有三個(gè):低延遲、低功耗、低吞吐量。

  藍(lán)牙4.0(BLE)工作在2.4GHz ISM頻段,采用跳頻技術(shù)與GFSK調(diào)制技術(shù),廣播頻段均避開Wi-Fi頻段,確保不受Wi-Fi信號(hào)影響。BLE具有40個(gè)頻段,其中有只有3個(gè)廣播頻段,37個(gè)連接頻段,大大縮短設(shè)備建立連接的時(shí)間,又能保證的數(shù)據(jù)的魯棒性。

  一、藍(lán)牙4.0(BLE)協(xié)議棧簡介

  藍(lán)牙4.0(BLE)協(xié)議棧包含兩部分:主機(jī)和控制器,如圖1所示。協(xié)議定義的是一系列的通信標(biāo)準(zhǔn),通信雙方需要共同按照這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。

    

  圖1 藍(lán)牙4.0(BLE)體系架構(gòu)

  控制器部分包括:物理層,鏈路層、主機(jī)控制接口層。

  1.物理層:從2400MHz~2480MHz,間隔大小為2MHz的40個(gè)頻段,其中3個(gè)廣播頻段,37個(gè)連接頻段。

  2.鏈路層:控制設(shè)備的狀態(tài)。設(shè)備可以有五種狀態(tài):就緒、廣播、搜索、初始化和連接。一個(gè)處于連接狀態(tài)的設(shè)備會(huì)有一個(gè)角色:master(主)和slave(從)。

  3.主機(jī)控制接口層:主機(jī)和控制器之間的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。這一層可以是軟件或者硬件接口,如UART、SPI、USB等。

  主機(jī)部分包括:邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議層、安全管理層、屬性協(xié)議層、通用屬性配置層、通用訪問配置層。

  1.邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議層:為上層提供封裝傳輸數(shù)據(jù)的服務(wù),允許邏輯上的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。

  2.安全管理層:定義了配對(duì)和秘鑰分配方式,為協(xié)議棧其他層與另一個(gè)設(shè)備之間的安全連接和數(shù)據(jù)交換提供服務(wù)。

  3.屬性協(xié)議層:允許設(shè)備向另外一個(gè)設(shè)備展示一塊特定的數(shù)據(jù),稱之為“屬性”。展示“屬性”的設(shè)備稱為服務(wù)器,與之配對(duì)的設(shè)備稱為客戶端。

  4.通用屬性配置層:定義了使用屬性協(xié)議層的服務(wù)框架,用于已連接的藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。

  5.通用訪問配置層:負(fù)責(zé)處理設(shè)備訪問模式和程序,包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)、建立連接、終止連接、初始化安全特性和設(shè)備配置。

  這就像上世紀(jì)的老式電話機(jī),要經(jīng)過調(diào)頻、撥號(hào)、接線、等待、通話等等一系列的過程。而如果由工程師來開發(fā)藍(lán)牙功能,就要先完成這些基本的協(xié)議棧上的工作,才到應(yīng)用層的開發(fā),這樣一來是否會(huì)覺得十分復(fù)雜,頗費(fèi)心神?

  藍(lán)牙4.0(BLE)的出現(xiàn)帶來低功耗的同時(shí)也增加了藍(lán)牙的開發(fā)難度,為了減小藍(lán)牙的開發(fā)難度,ZLG致遠(yuǎn)電子基于NXP的藍(lán)牙4.0(BLE)芯片和MCU芯片開發(fā)的一款低功耗、高性能,支持二次開發(fā)的藍(lán)牙4.0(BLE)模塊——AW824BPT。

  二、產(chǎn)品特征

  32位ARM? Cortex?-M0+內(nèi)核處理LPC824;

  32KB片內(nèi)Flash,8KB片內(nèi)SRAM;

  支持用戶基于AMetal快速二次開發(fā);

  3路UART(可分配給任意IO管腳),4路I2C,2路SPI,12路ADC,6路PWM;

  支持主從模式,主機(jī)最多連接8個(gè)從機(jī);

  高達(dá)50kbps數(shù)據(jù)傳輸速率;

  支持藍(lán)牙4.0(BLE);

  寬工作電壓2.4~3.6V;

  接收靈敏度:-93dBm;

  發(fā)射功率:-20dbm ~ 4dbm,通過AT指令可調(diào);

  天線類型:PCB天線。

    

  圖2 比一元硬幣還小的AW824BPT

  三、藍(lán)牙4.0(BLE)在智能血壓計(jì)上的應(yīng)用

  AW824BPT藍(lán)牙核心板內(nèi)置完整的藍(lán)牙4.0(BLE:Bluetooth Low Energy)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,用戶無需了解任何與無線協(xié)議有關(guān)的內(nèi)容即可快速使用,可廣泛應(yīng)用于各類智能單品或者有實(shí)時(shí)性要求的場(chǎng)合,如智能家居、移動(dòng)支付、藍(lán)牙防丟器、醫(yī)療設(shè)備等。

    

  圖3 藍(lán)牙4.0(BLE)的應(yīng)用

  藍(lán)牙電子血壓計(jì)即是在原有血壓計(jì)的基礎(chǔ)上,增加低功耗藍(lán)牙透?jìng)髂K,通過串口通信,實(shí)現(xiàn)血壓計(jì)與智能手機(jī)的藍(lán)牙連接記錄各血壓參數(shù)值,為用戶提供分析、評(píng)估。如此簡單的就可以為您的設(shè)備增加上了藍(lán)牙傳輸功能,是否覺得不可思議呢?

    

  圖4 藍(lán)牙電子血壓計(jì)

  AW824BPT藍(lán)牙核心板不僅內(nèi)置藍(lán)牙4.0(BLE)協(xié)議并支持用戶二次開發(fā),還可實(shí)現(xiàn)1對(duì)8一主多從模式,實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備間的信息交互。在通信過程中不僅考慮了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸,做到不錯(cuò)、不亂、不丟,還能保證用戶數(shù)據(jù)的安全保密,滿足AES數(shù)據(jù)加密規(guī)范,確保您的數(shù)據(jù)不會(huì)被第三方識(shí)別和獲取。



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