蓝牙低功耗(BLE)，也被称为蓝牙智能，提供了高效的连接和互操作性必不可少的服饰，物联网的应用，与其他智能设备。对于设计师来说，这些设计中有限的电力预算继续挑战他们满足消费者对连通性和延长操作时间的需求。通过了解BLE的峰值功率要求，工程师可以满足严格的功率预算和有效的连接要求使用厂家包括Dialog半导体电路和模块，莱尔德嵌入式无线解决方案，村田电子，松下，德克萨斯文书，其中。

　　可穿戴设备和物联网设备的快速接受了高杠杆低功耗设计方法的能力，兴趣，包括能量回收，延长电池的使用寿命甚至完全消除。消费者对简易无线连接的需求继续挑战设计者平衡可用电源和一般应用程序和无线通信所需功率的能力。

　　在无线通信中，功率消耗是一组复杂因素的函数。在考虑设计的功率预算时，工程师不仅必须包括更为熟悉的设备对接收、传输和静态状态的当前要求，还应考虑到与通信协议本身相关的功率要求。一个简单的协议能够快速、快速地传输短时间的数据，并迅速返回睡眠状态，这通常会导致较低的总体功耗要求，而不是一个可能提供更复杂功能的协议，但需要更多的时间和精力。

　　对于某些应用程序，需要在指定的功率预算中实现传输范围和数据速率的特定目标，可以决定使用自定义通信协议。在这里，协议设计者可以减少开销——减少更长时间的灵活性、更高的吞吐量和更低的功耗，例如。然而，对于新兴的可穿戴和物联网应用，基于标准的通信是一个市场的基本要求，其中包括安装的产品基础，包括智能手机、平板电脑和其他移动设备。对这些产品进行通信，蓝牙已成为常见的连接选项和BLE已迅速成为连接设备和其他个人电子设备这些主机的优先选择。

　　小载荷

　　优化提供小的有效载荷尽可能快和效率，竹叶的目的是消耗最小的功率和通信的最大范围内的主机设备的最低可能的延迟。事实上，BLE能够达到260 kbps的数据速率，但在成本的增量更高功率的要求会迫使许多可穿戴设备和物联网应用超出其功率预算。需要更高的数据速率应用的连接选项，如蓝牙EDR BR /最好的服务。

　　可穿戴设备、物联网设备，大多数传感器应用花费其大部分在睡眠或静止状态时，由外部事件或周期性的定时器处理数据了。因此，静态功耗是至关重要的。同时，快速唤醒能力对于最大限度地提高电力利用率是非常重要的。功耗受限的设计无法承受冗长的初始化阶段或冗长的握手协议所消耗的能量来设置连接会话。

　　事实上，低功耗定义中的一个重要策略是尽可能地保持无线电波的关闭。当需要通信时，使用简单的通信方法来减少无线电操作时间。事实上，抽象设备只需要3毫秒来建立连接，完成通信事务，并返回静态状态。相比之下，蓝牙需要高达100毫秒才能完成链路级连接。

　　理解峰值功率

　　对于任何低功耗设计，无线通信可以规定峰值功率的要求，在能源收集设计驱动能源转换，电源管理和能源储存的额外要求。在操作过程中，通信事务的不同阶段需要不同但大致可预测的处理时间和连接事件的功率。例如，使用德克萨斯仪器CC2541典型设计将具有不同的峰值功率相唤醒，RX，TX有关，和处理(图1)。

　　德克萨斯仪器CC2541多峰值电流要求的图像

　　图1：一个单一的连接序列中，一个稳定装置如德克萨斯仪器CC2541具有多个峰值电流的要求，它接收和发送的数据包。(由凯利讯半导体提供)

　　对于图1所示的例子，唤醒阶段消耗约6毫安，大约需要400秒。(图中所示的初始峰值是由于突如其来的功耗由充电电容器在CC2541的内部电压调节器为它醒来--权力穗通过外部电容器。通常消除引起)后唤醒，设备经过处理小高原(7.4毫安，340秒后μ)通过通信初始化阶段，设备准备接收和发送电路。这个阶段会导致一个短暂的峰值(11 mA，80秒)，在整个接收阶段(17.5 mA，190秒)之前，设备从主节点监听数据包。在RX之后，该设备返回到基本功率平台(7.4 mA，105微米)，然后再次回到TX的峰值功率水平(17.5 mA，115秒)，当设备向主包发送数据包时。在TX之后，设备返回到其基本功率平台，以处理在很大程度上依赖于一般应用程序和数据有效载荷的持续时间。在这种情况下，处理阶段持续1280秒，消耗7.4毫安。最后，该设备在返回睡眠状态之前执行到睡眠(4.1 mA，160秒)的转换。

　　当然，具体的应用程序和抽象设备本身的具体细节将取决于功率配置文件。实际上，从应用程序到应用程序、设备到设备，甚至事件到事件，每个连接事件的总处理时间并不总是完全相同的。然而，接收和传输数据所需的时间和功率通常仍然非常稳定。然而，通过了解这种特性的功率剖面，工程师可以更好地优化功耗预算在电力有限的设计一般和能源收集设计，特别是。此外，通过预测高峰需求，设计师可以确定需要的能量存储设备，如超级电容器或可充电电池需要在环境供电设计提供备用电源的需要和要求的能力。

　　降低功耗

　　工程师可以找到比图1所示的更低功耗要求的解决方案。例如，德克萨斯仪器cc2640只有5.9毫安和6.1毫安达到RX TX(0 dBm)。TI的SimpleLink无线家族的一个成员，该cc2640结合ARM Cortex-M3 32位核心处理器与ARM Cortex-M0致力于无线业务。随着广泛的数字外设集，该设备包括TI的传感器控制器，包括ADC，比较器和其他模拟外设-所有能够收集模拟和数字数据自主，而其余的系统是在睡眠模式(图2)。其他连结装置，如钛cc2650，BLE与额外的连接选项，如ZigBee、6lowpan结合，和其他。

　　德克萨斯仪器cc2640 BLE设备的图像

　　图2：为cc2640 BLE设备，德克萨斯仪器结合多个ARM内核的数字和模拟的自主数据采集通过服饰和物联网应用需要一套广泛的外设。(由凯利讯半导体提供)

　　对话框半导体DA14580结合ARM Cortex-M0内核，双核心，和数字外设(如图3)，实现对RX只有4.9毫安的功耗和TX(0 dBm)。该装置只需要600钠在睡眠模式下，能够在电源电压低至0.9 V的DA14580的集成无线电收发器实现BLE协议的射频部分和与蓝牙4物理层提供93 dB射频链路的无线通信。

　　Dialog半导体的DA14580图像

　　图3：对话框半导体DA14580采用电源电压低至0.9 V，只需要600的Na在睡眠模式。(对话半导体)

　　随着专用的设备如钛cc2640和对话框DA14580，设计师可以找到BLE模块，结合滤波器、晶体、天线、和其它分立元件提供一个完整的下降可连接解决方案。例如，莱尔德450-0119 sable-x BLE模块建立在TI cc2640 IC解决方案的下降，而lbca2hnzyz村田电子模块和松下pan1740模块的对话框要求提供DA14580可解一滴其他元件结合。

　　结论

　　对可穿戴设备和物联网设备的设计，低功耗蓝牙无线通信提供了一个有吸引力的选择，结合无处不在的连接与一种低功耗性能所需的能量收集和电池供电设计。工程师们可以通过了解电力通信的详细功率要求，来解释有限功率设计中的峰值功率需求。使用可用的专用集成电路和完整的模块下降解决方案，工程师可以快速地添加到低功耗应用的无线通信。