【揭秘】隱藏在你身邊的藍(lán)牙4.0 BLE

　　如今，藍(lán)牙4.0(BLE)催生了眾多智能硬件，BLE技術(shù)為何如此受人青睞?

　　藍(lán)牙4.0帶來(lái)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)牙大多是藍(lán)牙4.0，而藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)又包含了低功耗藍(lán)牙(BLE)，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(kāi)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(jiǎn)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(wèn)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(wèn)配置層：負(fù)責(zé)處理設(shè)備訪問(wèn)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(guò)調(diào)頻、撥號(hào)、接線、等待、通話等等一系列的過(guò)程。而如果由工程師來(lái)開(kāi)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(kāi)發(fā)，這樣一來(lái)是否會(huì)覺(jué)得十分復(fù)雜，頗費(fèi)心神?

　　藍(lán)牙4.0(BLE)的出現(xiàn)帶來(lái)低功耗的同時(shí)也增加了藍(lán)牙的開(kāi)發(fā)難度，為了減小藍(lán)牙的開(kāi)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(kāi)發(fā)的一款低功耗、高性能，支持二次開(kāi)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(kāi)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(guò)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(wú)需了解任何與無(wú)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(guò)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(jiǎn)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(jué)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(kāi)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(guò)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。