三防設(shè)備中集成的藍(lán)牙4.0 BLE特點(diǎn)介紹
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發(fā)表時(shí)間2019-07-01 19:10:55
目前，研維三防生產(chǎn)的三防平板電腦、手持終端使用的藍(lán)牙還是BLE4.0，本文研維三防就安排工程師為大家介紹一下藍(lán)牙4.0 BLE特點(diǎn)，希望對大家有所幫助：
1、快速啟動(dòng)，瞬間連接
此前藍(lán)牙版本為人詬病的地方就在于啟動(dòng)速度方面，藍(lán)牙2.1版本的啟動(dòng)連接需要 6s 時(shí)間，而藍(lán)牙4.0版本僅僅需要3ms即可完成，幾乎是瞬間連接。
2、研維認(rèn)為明顯的特征：低成本、低功耗
低功耗藍(lán)牙支持兩種部署方式：雙模方式和單模方式。
（1）雙模方式，低功耗藍(lán)牙功能集成在現(xiàn)有的經(jīng)典藍(lán)牙控制器中，或在現(xiàn)有經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)（2.1+EDR/3.0+HS）芯片上增加低功耗堆棧，整體架構(gòu)基本不變，因此成本增加有限。
（2）單模方式，面向高度集成、緊湊的設(shè)備，使用一個(gè)輕量級連接層（Link Layer）提供超低功耗的待機(jī)模式操作。藍(lán)牙4.0BLE技術(shù)可以應(yīng)用于8bit MCU，目前TI公司推出的兼容藍(lán)牙4.0BLE協(xié)議的SoC芯片CC2540/CC2541，外接PCB天線和幾個(gè)阻容器件構(gòu)成的濾波電路即可實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建。
低功耗設(shè)計(jì)：藍(lán)牙4.0版本強(qiáng)化了藍(lán)牙在數(shù)據(jù)傳輸上的低功耗性能，功耗較傳統(tǒng)藍(lán)牙降低了百分之九十。
傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備的待機(jī)耗電量大一直是其缺陷之一，這與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)采用 16~32 個(gè)頻道進(jìn)行廣播不無關(guān)系，而低功耗藍(lán)牙僅使用了3個(gè)廣播通道，且每次廣播時(shí)射頻的開啟時(shí)間也由傳統(tǒng)的 22.5ms 減少到 0.6~1.2ms，這兩個(gè)協(xié)議規(guī)范的改變，大幅降低了因?yàn)閺V播數(shù)據(jù)導(dǎo)致的待機(jī)功耗。
低功耗藍(lán)牙設(shè)計(jì)了用深度睡眠狀態(tài)來替換傳統(tǒng)藍(lán)牙的空閑狀態(tài)，在深度睡眠狀態(tài)下，主機(jī)（Host）長時(shí)間處于超低的負(fù)載循環(huán)（Duty Cycle）狀態(tài)，只在需要運(yùn)作時(shí)由控制器來啟動(dòng)，由于主機(jī)較控制器消耗的能源更多，因此這樣的設(shè)計(jì)也節(jié)省了多的能源。
3、傳輸距離極大提高
傳統(tǒng)藍(lán)牙傳輸距離為 2~10m，而藍(lán)牙4.0的有效傳輸距離可達(dá)到 60~100m，傳輸距離提升了十倍，極大開拓了藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用前景。當(dāng)然，上述距離數(shù)值是在理想狀態(tài)下，實(shí)際使用過程中因?yàn)楦鞣N因素的影響，比如：空氣濕度、其他電磁信號干擾等等，導(dǎo)致實(shí)際距離可能達(dá)不到上述理論值，通過抗干擾等處理可以提高實(shí)際的傳輸距離。
4、高安全性、高可靠性
為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，使用AES-128 CCM加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證。
藍(lán)牙4.0BLE無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
藍(lán)牙4.0BLE網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為星型拓?fù)浜蛷V播組拓?fù)洹２煌木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，在藍(lán)牙4.0BLE的無線網(wǎng)絡(luò)中，不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的配置有不同的要求（藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的類型可以分為主機(jī)、從機(jī)，也可以分為服務(wù)器、客戶端，具體配置需要根據(jù)配置文件決定）。
對于無線通信而言，由于電磁波在傳輸過程中容易受很多因素的干擾，例如，障礙物的阻擋、天氣狀況等。因此，無線通信系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中，具有內(nèi)在的不可靠性。
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）在制定藍(lán)牙4.0規(guī)范時(shí)已經(jīng)考慮到了這種數(shù)據(jù)傳輸過程中的內(nèi)在的不確定性，所以在射頻、基帶協(xié)議、鏈路管理協(xié)議（LMP）中采用可靠性措施，包括：差錯(cuò)檢測和校正、進(jìn)行數(shù)據(jù)編解碼、差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)加噪等，極大地提高了藍(lán)牙無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ａ硗?，使用自適應(yīng)跳頻技術(shù)，大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線電波的串?dāng)_。
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