如今,藍牙4.0(BLE)催生了眾多智能硬件,BLE技術為何如此受人青睞?
藍牙4.0帶來的熱潮,影響著智能設備的興起與創(chuàng)新,并向著物聯網領域延伸。我們知道,現在移動設備上使用的藍牙大多是藍牙4.0,而藍牙4.0標準又包含了低功耗藍牙(BLE),相較于傳統藍牙,BLE技術最重要的特點有三個:低延遲、低功耗、低吞吐量。
藍牙4.0(BLE)工作在2.4GHz ISM頻段,采用跳頻技術與GFSK調制技術,廣播頻段均避開Wi-Fi頻段,確保不受Wi-Fi信號影響。BLE具有40個頻段,其中有只有3個廣播頻段,37個連接頻段,大大縮短設備建立連接的時間,又能保證的數據的魯棒性。
一、藍牙4.0(BLE)協議棧簡介
藍牙4.0(BLE)協議棧包含兩部分:主機和控制器,如圖1所示。協議定義的是一系列的通信標準,通信雙方需要共同按照這一標準進行通信。
圖1 藍牙4.0(BLE)體系架構
控制器部分包括:物理層,鏈路層、主機控制接口層。
1. 物理層:從2400MHz~2480MHz,間隔大小為2MHz的40個頻段,其中3個廣播頻段,37個連接頻段。
2. 鏈路層:控制設備的狀態(tài)。設備可以有五種狀態(tài):就緒、廣播、搜索、初始化和連接。一個處于連接狀態(tài)的設備會有一個角色:master(主)和slave(從)。
3. 主機控制接口層:主機和控制器之間的一個標準接口。這一層可以是軟件或者硬件接口,如UART、SPI、USB等。
主機部分包括:邏輯鏈路控制及自適應協議層、安全管理層、屬性協議層、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協議層:為上層提供封裝傳輸數據的服務,允許邏輯上的點對點數據通信。
2. 安全管理層:定義了配對和秘鑰分配方式,為協議棧其他層與另一個設備之間的安全連接和數據交換提供服務。
3. 屬性協議層:允許設備向另外一個設備展示一塊特定的數據,稱之為“屬性”。展示“屬性”的設備稱為服務器,與之配對的設備稱為客戶端。
4. 通用屬性配置層:定義了使用屬性協議層的服務框架,用于已連接的藍牙設備之間的數據通信。
5. 通用訪問配置層:負責處理設備訪問模式和程序,包括設備發(fā)現、建立連接、終止連接、初始化安全特性和設備配置。
這就像上世紀的老式電話機,要經過調頻、撥號、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)藍牙功能,就要先完成這些基本的協議棧上的工作,才到應用層的開發(fā),這樣一來是否會覺得十分復雜,頗費心神?
藍牙4.0(BLE)的出現帶來低功耗的同時也增加了藍牙的開發(fā)難度,為了減小藍牙的開發(fā)難度,ZLG致遠電子基于NXP的藍牙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)的藍牙4.0(BLE)模塊——AW824BPT。
二、產品特征
l 32位ARM? Cortex?-M0+內核處理LPC824;
l 32KB片內Flash,8KB片內SRAM;
l 支持用戶基于AMetal快速二次開發(fā);
l 3路UART(可分配給任意IO管腳),4路I2C,2路SPI,12路ADC,6路PWM;
l 支持主從模式,主機最多連接8個從機;
l 高達50kbps數據傳輸速率;
l 支持藍牙4.0(BLE);
l 寬工作電壓2.4~3.6V;
l 接收靈敏度:-93dBm;
l 發(fā)射功率:-20dbm ~ 4dbm,通過AT指令可調;
l 天線類型:PCB天線。
圖2 比一元硬幣還小的AW824BPT
三、藍牙4.0(BLE)在智能血壓計上的應用
AW824BPT藍牙核心板內置完整的藍牙4.0(BLE:Bluetooth Low Energy)標準協議,用戶無需了解任何與無線協議有關的內容即可快速使用,可廣泛應用于各類智能單品或者有實時性要求的場合,如智能家居、移動支付、藍牙防丟器、醫(yī)療設備等。
圖3 藍牙4.0(BLE)的應用
藍牙電子血壓計即是在原有血壓計的基礎上,增加低功耗藍牙透傳模塊,通過串口通信,實現血壓計與智能手機的藍牙連接記錄各血壓參數值,為用戶提供分析、評估。如此簡單的就可以為您的設備增加上了藍牙傳輸功能,是否覺得不可思議呢?
圖4 藍牙電子血壓計
AW824BPT藍牙核心板不僅內置藍牙4.0(BLE)協議并支持用戶二次開發(fā),還可實現1對8一主多從模式,實現多個設備間的信息交互。在通信過程中不僅考慮了數據的穩(wěn)定傳輸,做到不錯、不亂、不丟,還能保證用戶數據的安全保密,滿足AES數據加密規(guī)范,確保您的數據不會被第三方識別和獲取。