为何低功耗蓝牙会应用广泛且看本文

发布时间:2019年04月11日 14:04    发布者:云里物里
BLE 低功耗蓝牙模块一般是指蓝牙4.0模块以上的模块,BLE 低功耗蓝牙模块催生了众多智能硬件,这得益于BLE 低功耗技术,BLE技术为何如此受欢迎而且应用非常广泛?

蓝牙4.0标准包含了低功耗蓝牙(BLE),相较于传统蓝牙,BLE技术最重要的特点有三个:低延迟、低功耗、低吞吐量。

蓝牙4.0(BLE)工作在2.4GHz ISM频段,采用跳频技术与GFSK调制技术,广播频段均避开Wi-Fi频段,确保不受Wi-Fi信号影响。

BLE具有40个频段,其中有只有3个广播频段,37个连接频段,大大缩短设备建立连接的时间,又能保证的数据的鲁棒性。

一、BLE 低功耗蓝牙协议栈简介

蓝牙4.0(BLE)协议栈包含两部分:主机和控制器,如图1所示。协议定义的是一系列的通信标准,通信双方需要共同按照这一标准进行通信。

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图1  BLE 低功耗蓝牙体系架构

控制器部分包括:物理层,链路层、主机控制接口层。

物理层:从2400MHz~2480MHz,间隔大小为2MHz的40个频段,其中3个广播频段,37个连接频段。

链路层:控制设备的状态。设备可以有五种状态:就绪、广播、搜索、初始化和连接。一个处于连接状态的设备会有一个角色:master(主)和slave(从)。

主机控制接口层:主机和控制器之间的一个标准接口。这一层可以是软件或者硬件接口,如UART、SPI、USB等。

主机部分包括:逻辑链路控制及自适应协议层、安全管理层、属性协议层、通用属性配置层、通用访问配置层。

逻辑链路控制及自适应协议层:为上层提供封装传输数据的服务,允许逻辑上的点对点数据通信。

安全管理层:定义了配对和秘钥分配方式,为协议栈其他层与另一个设备之间的安全连接和数据交换提供服务。

属性协议层:允许设备向另外一个设备展示一块特定的数据,称之为“属性”。展示“属性”的设备称为服务器,与之配对的设备称为客户端。

通用属性配置层:定义了使用属性协议层的服务框架,用于已连接的蓝牙设备之间的数据通信。

通用访问配置层:负责处理设备访问模式和程序,包括设备发现、建立连接、终止连接、初始化安全特性和设备配置。

如果由工程师来开发蓝牙功能,就要先完成这些基本的协议栈上的工作,才能到应用层的开发。蓝牙4.0(BLE)的出现带来低功耗的同时也进一步增加了蓝牙的开发难度。
为了减小蓝牙设备的开发难度,云里物里基于Nordic的蓝牙4.0(BLE)芯片nrf51822开发的一款低功耗、高性能的透传模块—MS49SF2C。
BLE蓝牙模块MS49SF2C不仅内置蓝牙4.0(BLE)协议并支持用户简单接线就可以当UART口使用,www.minewtech.com开发APP还可实现1对7一主多从模式,实现多个设备间的信息交互。

二、BLE低功耗蓝牙模块应用场景

1.蓝牙灯控方案

蓝牙灯控解决方案主要蓝牙模块为基础,实现智能蓝牙LED灯的色彩控制等功能。

蓝牙灯控方案说明:手机蓝牙和彩灯上的蓝牙模块MS102SF6进行配对,实现APP命令控制彩灯蓝牙,实现不同的功能,比如可以通过色板、声音调节喜欢的颜色、亮度等。

2.BLE蓝牙智能锁方案

智能门禁锁是在原有门禁系统的基础上,增加低功耗蓝牙透传模块,实现手机蓝牙协议对接。智能手机通过APP调用蓝牙服务,发送指令,智能门禁锁接收蓝牙指令,继而控制智能门禁锁的开关。

蓝牙智能锁方案说明:智能锁中内置BLE蓝牙模块MS48SF1C,手机通过APP读取智能锁蓝牙信息,尝试配对,并发送开锁请求到服务器端,服务器端向手机发送开锁指令,手机接受到指令,通过蓝牙再把指令发送给智能锁进行解锁。

3.蓝牙MAC地址扫描打印解决方案

蓝牙MAC地址扫描打印解决方案,例如包含蓝牙MAC地址读取设备、MAC地址读取软件、MAC地址管理软件、二维码生成软件、二维码打印驱动。

蓝牙MAC地址扫描打印解决方案说明:把低功耗蓝牙模块充当主机角色,扫描周边设备,根据广播名称过滤,筛选出周边信号最强的设备,获取MAC地址;获取MAC地址后,通过串口将数据发送给标签打印机,标签打印机打印出符合要求的二维码。

以二维码的形式将蓝牙MAC地址打印出来,方便蓝牙产品对蓝牙MAC地址进行读取,能够有效提高工作效率。

4.蓝牙Mesh组网方案

蓝牙Mesh网络是用于建立多对多(many:many)设备通信的低能耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,也称为Bluetooth LE)新的网络拓扑。

它允许您创建基于多个设备的大型网络,网络可以包含数十台,数百甚至数千台蓝牙Mesh设备,这些设备之间可以相互进行信息的传递,无疑这样一种应用形态为楼宇自动化,无线传感器网络,资产跟踪和其他解决方案提供了理想的选择。有了蓝牙Mesh,智能家居便涌现出很多新的应用可能性。

蓝牙Mesh组网方案说明:有了蓝牙Mesh之后,只需用一台控制设备,就可以同时、轻松、高效地控制智能家居系统内的所有功能。蓝牙Mesh的强大架构还可以进行扩展,满足办公室、工厂、工业环境甚至城市的需求,将数以百万计的节点连接起来,而不会产生故障。

5.蓝牙Beacon室内定位方案

Beacon是建立在低功耗蓝牙协议基础上的一种广播协议,同时它也是拥有这个协议的一款低功耗蓝牙从机设备。Beacon设备,通常放在室内的某个固定位置,每隔一定时间广播一个数据包到周围。

或者通过当前接收发送信号强度指示值(RSSI)、和MAC地址解析等来进行复杂的数据运算,进而对顾客进行室内定位。

蓝牙Beacon室内定位方案说明:室内定位配合Beacon这一技术,将Beacon节点布在适当的位置,在配合丰富的APP应用,可以很方便地为用户提供室内位置服务。

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