低功耗蓝牙(BLE)学习记录
RW_BLE_CORE记录
传输信道
BLE的传输信道在2.4G频段有40个channel。包括2种物理信道：广播信道和数据信道。数据帧中设置Access Address用于标识该信道，防止信道碰撞。Channel MAP如下：
数据帧通信
蓝牙帧结构如下：
Preamble：根据Access Address而定，假如AA的LSB（最右bit）bit为1，则前导便是10101010b，反之则为01010101b。
Access Address：广播帧的AA为：0x8E89BED6。其他情况可以是一个32bit的随机数。AA需满足以下条件
·不超过连续6个1或者0。
·与广播帧的AA不同bit超过1个。
·不能4byte相同。
·0 1跳变不能超过24次
·MSB 6bit 0 1跳变超过2次。
以下逐个介绍PDU。
一、Advertising Channel PDU
蓝牙广播帧帧结构
其中Header的帧格式如下：
其中，
a、广播帧类型（PDU Type）分为以下几类：
?ADV_IND: connectable undirected advertising event
?ADV_DIRECT_IND: connectable directed advertising event
?ADV_NONCONN_IND: non-connectable undirected advertising
event
?ADV_SCAN_IND: scannable undirected advertising event
b、Length：3~37bytes
广播帧分为很多种，其区别就是payload所代表的意义不同，以下分别对几种广播帧作分别阐释：
1、ADV_IND
ADV_IND的payload格式如下：
在广播帧帧头中的TxAdd位是广播地址的标示位：
TxAdd==0：AdvA地址为公用地址；
TxAdd==1：AdvA地址为随机地址。
AdvData则是广播HOST的广播数据。
2、ADV_DIRECT_IND
这种帧用于直接接入的广播事件。
ADV_DIRECT_IND的payload帧格式如下：
其中AdvA的意义与ADV_IND相同。
InitA为广播发起者地址：
RxAdd==0：发起者地址是公用地址；
RxAdd==1：发起者地址是随机地址。
注意：该帧不包含任何HOST数据。
3、ADV_NONCONN_IND
用于不可接入不直达（non-connectable undirected）的网络。其payload意义与ADV_IND 类似。
4、ADV_SCAN_IND
用于可扫描不直达网络。Payload意义与ADV_IND类似。
二、Scaning PDUs
1）SCAN_REQ：
这是扫描请求帧，处于广播状态的接收设备接收这种帧。
此处，
ScanA为扫描者的地址，其地址由TxAdd控制是公共地址还是随机地址。
AdvA为该扫描帧的目的地址。由RxAdd控制意义。
2）SCAN_RSP
扫描确认。处于广播状态的设备在收到扫描请求后，需要回复扫描确认帧。AdvA地址意义由TxAdd确定。ScanRspData为广播端的附带数据。
三、Initiating PDU
该部分为连接发起协议。发起的帧格式仅一种：CONNECT_REQ。由发起方发送该帧，广播方接收该帧。
1）CONNECT_REQ
CONNECT_REQ帧格式如下：
TxAdd确认InitA地址为公共地址还是随机地址；
RxAdd确认AdvA地址为公共地址还是随机地址。
LLData的数据格式如下：
AA：AccessAddress
CRCInit：CRC校验的初始值，它应该是LinkLayer产生的一个随机值。
WinSize：发送窗长度参数。transmitWindowSize=WinSize*1.25ms。WinOffset：发送窗起始偏移量。TransmitWindowOffset=WinOffset*1.25ms。
上述两个window意义如下：
Interval：确定connect interval的时间长度。connInterval = Interval * 1.25 ms。Latency：connSlaveLatency =Latency。
TimeOut：connSupervisionTimeout= Timeout * 10 ms（100ms~32s之间），当两帧数据之间的时间间隔超过6*connInterval或者connSupervisionTimeout时，则认为连接丢失。
ChM：即ChannelMAP，一共0~36个信道。LSB代表channel0，哪一个是1，则哪一个信道有效。Channel 37~39保留。
Hop：5~16之间的随机值，用于设置HopIncrement。用于计算不使用的信道编号。
unmappedChannel= (lastUnmappedChannel+ hopIncrement) mod 37
如果计算结果是属于保留信道，则通过下式计算：
remappingIndex= unmappedChannel mod numUsedChannels
SCA：设置Master睡眠时钟精确度的最大值。对应表如下：
四、Data Channel PDU
数据信道的帧格式如下：
其中包括16bit Header，长度可变的Payload，和一个信号完整性确认字段（MIC）。
1、关于Header和MIC
Header的数据格式如下：
每个字段的意义如下：
MIC字段使用的时候，有两个条件：1、不能使用于非加密的数据帧；2、数据帧payload长度不能为0。字长为4byte。
2、关于Payload
Payload分为两类，LL Data PDU和LL Control PDU（LLID==11b）。LL Data PDU里面又分为两类，一类是完整数据帧或帧碎片起始帧（LLID==10b），另一类是帧碎片（LLID==01b）。其中，帧碎片帧的帧长度可以为0，而完整（起始）帧的长度不可以为0。
下面具体介绍LL Control PDU：
LL Control PDU的帧格式如下：
其帧长度不能为0，其中包含两个字段：Opcode和CtrData。
Opcode用于确定控制帧类型：
假如收到的LLC PDU格式不支持或者是无用帧，则回复LL_UNKNOWN_RSP PDU，此时的Type字段需设置成收到的无用的opcode。
LL_CONNECTION_UPDATA_REQ：
该帧的帧格式如下：
这些信息的意义在下一章的四中有详述。
LL_CHANNEL_MAP_REQ：
LL_TERMINATE_IND:
这个ErrorCode在蓝牙协议中有具体制定意义。[Vol2 Part D]
LL_ENC_REQ:
和加密相关的请求帧
LL_ENC_RSP:
和加密相关的回复帧LL_START_ENC_REQ:
没有CtrData字段
LL_START_ENC_RSP:
没有CtrData字段
LL_UNKNOWN_RSP:
LL_FEATURE_REQ:
LL_FEATURE_RSP:
LL_PAUSE_ENC_REQ:
没有CtrData字段
LL_PAUSE_ENC_RSP:
没有CtrData字段
LL_VERSION_IND:
LL_REJECT_IND:
关于蓝牙通信协议的理解
一、时钟要求
Active状态下小于±50ppm。
Sleep Mode下小于±500ppm。
二、设备过滤
除了仅支持不可连接的广播系统（non-connectable advertising），其他模式均需支持设备过滤。广播、扫描、连接发起均具有各自独立的过滤机制。如果芯片不支持这几种模式的话，那就可以不支持设备过滤。设备过滤是为了尽量减少不必要的数据通信。
设备过滤时需要具备一个白名单，白名单内容包括不过滤设备的地址和地址类型（公共或随机）。白名单内容由HOST设置。以下对各种过滤模式作一个介绍：
1、广播过滤
支持过滤方式如下，一次仅支持一种方式：
·广播设备仅处理来自白名单的设备的扫描、连接请求。
·广播设备处理一切设备的扫描、连接请求。（复位值）
·广播设备处理所有设备的扫描请求，仅处理白名单的连接请求。
·广播设备处理所有设备的连接请求，仅处理白名单的扫描请求。
2、扫描过滤
支持过滤方式如下：
·扫描设备仅处理来自白名单设备的广播帧。
·扫描设备处理一切设备的广播帧。
假如广播方已经过滤该扫描设备的话，通信不能成功。
3、发起过滤
支持过滤方式如下：
·被发起设备处理来自白名单内所有设备的连接发起请求。
·被发起设备忽略白名单，仅处理host给出设备的连接发起请求。
三、非连接状态简述
1、standby
Standby是复位后的芯片初始状态，由它可以进入广播、扫描和连接状态。
2、advertising
进入广播状态后，便开始发送广播帧。在发送完一帧广播帧以后，advertising event将被关闭，来适应其他功能。广播事件有以下几种类型：
第一帧广播帧应该在channel index中的最低的广播信道发送。
广播事件是否有回复帧由广播帧类型决定，具体如下表：
当收到错误的返回帧时，广播端会在下一个广播信道发送广播帧，或直接停止广播事件。
广播事件间隔必须是625us的倍数，范围在20ms~10.24s，其设置方式如下：
T_advEvent = advInterval+ advDelay
scannable undirected和non-connectable undirected事件，advInterval长度必须大于100ms；connectable undirected事件，advInterval长度必须大于等于20ms 。advDelay 是0~10ms的伪随机数。连续广播帧发送示意图如下：
如图4.5接收到CONNECT_REQ之后，广播方便退出广播状态，进入Slave状态。
c）Scannable Undirected Event Type
d）Non-connectable Undirected Event Type
1、scanning
检测状态是用来监听广播帧的，其状态由HOST控制，分为主动扫描和被动扫描。
扫描状态下有两个参数scanWindow、scanInterval用于设置一次扫描的时间。扫描时间不能长与10.24s，scanWindow 被动扫描（Passive Scanning）：只接收帧，不发送帧。 主动扫描（Active Scanning）：监听广播帧，根据广播帧格式，回复相应帧。 ADV_IND/ADV_SCAN_IND ->SCAN_REQ ADV_DIRECT_IND PDU/ADV_NONCONN_IND不回复SCAN_REQ 扫描需进行退避操作。具体看文档吧，就不贴进来了。 2、initiating initiating没有channel index的限制。 当收到一个在过滤白名单内的ADV_IND或ADV_DIRECT_IND，发起者将会发送一个CONNECT_REQ给广播方。发送完CONNECT_REQ后退出发起状态，进入连接状态。 四、连接状态简述： 当发起者发送CONNECT_PDU或者广播方收到CONNECT_REQ，则认为连接被创建，但此时并非认为已经建立连接。只有当正式开始数据通信后，才认为连接已经被建立。 连接建立后，连接中有两个角色：Master和Slave。Master主控connection event的时序。每次connection event便是Master和Slave的一次同步结点。 1、连接事件（Connection Events） 一次连接时间，使用同一个channel index。每次连接至少进行一次数据传输。Slave端 在接收到来自Master的数据帧后，无论CRC是否正确，均需要回复数据，除非多次连续CRC 不正确。Master也是不管Slave发过来的帧是否正确，均需回复数据，没有除非。无论CRC 是否正确，我们都认为Header是对的。Master收不到来自Slave的数据，则关闭connection event。Master和Slave都能关闭此次connection。 连接事件持续时间长度由connInterval和connSlaveLatency决定。 每次连接事件的起始点称作anchor point。在anchor point，Master开始发送数据，Slave 开始接收数据。connInterval便是本次连接的持续时间。Master必须确保本次连接时间在下次anchor point之前间隔T_IFS的时间关闭。connInterval长度必须是1.25ms的倍数，长度在7.5ms~4.0s不等。connInterval由发起者通过CONNNECT_REQ传送给广播方。 connSlaveLatency是Slave端允许的监听延时时间，其长度范围如下： 0~((connSupervisionTimeout/ connInterval) - 1)且必须小于500。 也就是说，假如connSlaveLatency=0，则Slave需要在每个anchor point时刻监听。没收到设置connSlaveLatency的帧时，亦如是。 Master和Slave均有一个16bit的计数器connEventCounter每有一次connection event，计数器就加一，假如溢出则循环。它是用于LinkLayer作同步时用。Slave在等待connSlaveLatency时，该计数器亦计数。 2、连接超时（Supervision Timeout） 蓝牙系统为了检测连接丢失，便设置了一个SupervisionTimeout计数器T LLconnSupervision。每次接收到数据帧，则计数器清零。Supervision Time超过以下几个范围则认为超时： ·大于6 * connInterval ·大于connSupervisionTimeout connSupervisionTimeout为10ms的倍数，范围是100ms~32s，并且小于(1 + connSlaveLatency) * connInterval。 Timeout以后，设备停止发送，进入Standby状态，并且上报中断。 3、发送窗（Transmit Window） Transmit Window的信息包含在CONNECT_REQ中，传送给发起者。 发送窗起始是在收到CONNECT_REQ之后transmitWindowOffset+ 1.25ms，transmitWindowSize定义发送窗的宽度。 transmitWindowOffset范围1.25ms的倍数，0 ms~connInterval。transmitWindowSize范围1.25ms的倍数，1.25ms~10ms|connInterval - 1.25 ms。4、主设备（Master Role） 建立连接后，发起的一方成为Master。 连接状态建立以后，Master重新设置T LLconnSupervision，LinkLayer确认连接已经建立。随后Master在transmit window时间内开始发送第一个数据帧，Master的第一帧长度可以超过 transmit window。Master决定第一个anchor point， 下一个anchor point=connInterval+first anchor point。 以下是一个例子： 5、从设备（S l ave Role） 建立连接后，广播的一方成为Slave。 Slave一方也相同，重新设置T LLconnSupervision，LinkLayer确认连接已经建立。连接建立后的第一帧，无论CRC是否收对，都把它作为第一次连接事件的anchor event。 假如第一个transmit window没有收到数据帧，则准备在下一个transmit window下接收数据，而此时事件同步计数器connEventCount亦加一。 6、关闭连接事件（Closing Connection Events） Header中的MD位标识是否该次事件之后还有数据发送。假如MD置位，则Master接着发，Slave接着收。任何一方收不到对方的帧了，均关闭连接事件。 连续两次收到数据CRC不对，也关闭连接事件。总结如下： 7、发送窗拓宽（Window Widening） 由于发送端接收端都存在晶振频偏，所以可能会导致Slave端anchor point不同步，因此Slave每次接收完一个数据帧，均需同步一次anchor point。 接收端需要根据发送端的频偏MasterSCA和接收端频偏SlaveSCA来计算接收端的接收窗拓宽参数，以保证数据成功接收。计算方式如下： 其值应小于((connInterval/2) - T_IFS us)。假如到达这个值，则认为连接丢失。 8、信道列表选择（Data Channel Index Selection） Master端需要给此次连接的信道分类：使用信道和不使用信道。使用信道最少为两个。信道分类由HOST产生。而Slave的Channel Map通过CONNECT_REQ帧接收到本地。 连续的connection event每次需要获取两个参数unmappedChannel和lastUnmappedChannel。前者是此次连接没有使用过的信道列表，后者是前一次连接未用过的信道编号。 未用信道编号计算方法如下： unmappedChannel= (lastUnmappedChannel+ hopIncrement) mod 37 假如unmappedChannel为used Channel的话，则此次的Channel Index则根据这个unmappedChannel得到该次connection所使用的Channel。 假如unmappedChannel为unused Channel，则根据下面公式计算得到一个remappingIndex。 remappingIndex= unmappedChannel mod numUsedChannels 总结如下图： 9、确认机制和数据流控制（Acknowledgement and Flow Control） 数据的确认依靠transmitSeqNum（SN）和nextExpectedSeqNum（NESN）来控制。NESN用于确认前一帧是否接收正确，是否需要重发。刚刚进入连接状态，SN和NESN 均需设置成0。控制方式如下图： NESN在一种情况下不会被更新，就是接收BUFFER不够的情况。这会使发送端重传该帧，如此实现数据流控制。 五、LinkLayer控制描述 LLCP（LinkLayer Control Protocol）是用来控制两个LinkLayer之间的控制和协商的。其中包括连接控制，加密控制等等。 1、LinkLayer连接更新和ChannelMap更新 每次进入连接状态后，设备均需更新connInterval, connSlaveLatency和connSupervisionTimeout。Master通过发送LL_CONNECTION_UPDATE_REQ帧来实现参数更新，Slave不能发送这种格式的帧，它通过使用L2CAP信道回复更新确认来确认参数更新。参数更新之前使用老的参数，更新之后使用新参数。 Slave端收到LL_CONNECTION_UPDATE_REQ之后，假如 connEventCount mod 65535小于32767，并且不等于本地的connEventCount，此时它需监听所有的Connection Event，直到确认Master收到自己的REQ ACK。Slave在确认两边connEventCount相等之前的Connection Event均需要监听。 假如connEventCount mod 65535大于32767，则Slave认为与Master丢失连接，回到Standby状态，并上报主机。 Master这边，需要在第一个Transmit Window内发送数据，它发送的这帧数据作为此次Connection的anchor point。Master在这个anchor point以后更新它的connInterval，并清零T LLconnSupervision计数。 假如使用自动发送LL_CONNECTION_UPDATE_REQ，则Timeout参数不跟新，与前次LL_CONNECTION_UPDATE_REQ或者CONNECT_REQ设置时相同。其他参数亦如是。 自动更新机制用于Master由于其他需求，需要更改anchor point时间。 ChannelMap的更新由LL_CHANNEL_MAP_REQ完成， 2、加密 加密参数设置通过LL_ENC_REQ和LL_ENC_RSP 开始加密： LL_START_ENC_REQ 和LL_START_ENC_RSP 结束加密： LL_PAUSE_ENC_REQ or LL_TERMINATE_IND PDUs Empty PDUs or LL_PAUSE_ENC_RSP orLL_TERMINATE_IND 3、Feature Set Exchange 进入连接状态以后，蓝牙设备之间需要交换各自所支持的功能参数。该过程通过 LL_FEATURE_REQ PDU和LL_FEATURE_RSP PDU交换信息。数据帧交换时间关系如下： 具体的Feature对应位如下图所示： 4、Version Exchange 主从之间交换设备所支持的蓝牙协议版本信息，通过LL_VERSION_IND来交换信息。其信息包括： VersNr：所支持的蓝牙协议 CompId：认证信息 SubVersNr：Controller的实现版本号。 5、Termination Procedure 终止通信，通过LL_TERMINATE_IND来交换信息。 IP架构 以下是几个理解上的难点： 一、关于ExchangeTable和ControlStructure ExchangeMemory是一个动态的存储器件，其中包括了ExchangeTabel、ControlStructure、T/RxDescriptor、T/RxBuffer，它们之间的连接都是由指针完成。关系大概如下： 首先需要将ControlStructure和TRXDescriptor在EM中配置完成后，再配置ExchangeTabel。其可配置的空间如下图所示： 也就是说首先需要在0x0050~0xFFFF地址内配置ControlStructure、Descriptor和DataBuffer，然后在0x0000~0x001F内配置ControlStructurePtr0的指针，指向ControlStructure 的首地址。这样在下次PreFetch的时候，BLE_CORE就能够读取相应ControlStructure等等的值了。 BLE_CORE会根据下图，对ExchangeTabel进行扫描，其中菱形为PreFetch时间点，黑色坐标为event发生时间： 1、一次扫描3个ET：ET_n,ET_n+1,ET_n+2。根据这3个状态是否是有效可读来判断接下来 要做什么，方式如下图所示。 2、当扫描到ET_n+2为ET有效入口，则立即终止当前的event，终止时间最短不能小于 蓝牙连接可实现超低功耗 ULP(超低功率)蓝牙以往被称为Wibree技术，并于今年6月纳入蓝牙技术联盟(SIG)。这项低功率无线技术可用于小型设备之间的简单数据传输，仅需一枚钮扣大小的电池供电就可运行10年之久。这意味着，ULP能提供一种全新的蓝牙连接特性，可以满足各种细分产品的通信需求，如手表、训练鞋、电视遥控器、医疗传感器等。 ULP蓝牙采用具有搜索次分级功能的搜索模式，标准蓝牙也是采用这种模式来实现低功率运行。其区别在于，ULP 蓝牙从连接开始就采用这种模式。这就是说，每个ULP蓝牙连接均自动处于次分级的搜索模式，因而能自动以极低功率运行。 在成本方面，ULP蓝牙设备可采用现有的标准CMOS加工技术制造。由于通信时间要求不如标准蓝牙那样紧迫，因此可以采用较低成本的晶体制造，这使得ULP蓝牙在外部材料的成本费用方面就要比标准蓝牙低。ULP蓝牙的设计也十分可靠，它采用跳频技术，确保能从单频闭塞系统中恢复，不会受到其他跳频器干扰。 蓝牙自诞生以来就具备低功率的特点。而超低功率形式的蓝牙经过优化，其功率将更低。考虑到蓝牙设备大部分时 候并不是连续地彼此通信，而只是闲置一旁，等待接受指令，因此，对于一个有99%的时间被闲置的设备来说，优化其闲置状态下的功耗非常必要。ULP蓝牙的功耗优化主要是通过采用比传统蓝牙更少的频率来实现的，占用时间随之减少，接通时的功耗也更低。 标准蓝牙采用32种频率进行连接，而ULP蓝牙仅采用3种频率。因此，标准蓝牙的负载率是1%，而ULP蓝牙的负 载率仅为0.1%。ULP蓝牙设备还以通告的方式主动与周围的其他设备进行通信，然后迅速接收反馈，看是否有其他设备可以连接，如果没有，ULP蓝牙设备将自行长时间关闭，直至发出下一次通告。 既然ULP蓝牙的功率控制得这么好，为什么还要采用标准蓝牙呢？事实上，在优化ULP蓝牙以实现极低功耗的同时，我们也不得不做出一些牺牲。对于ULP蓝牙来说，这些损失包括立体声音频应用所需的较高数据传输速率和极低的延时。不仅如此，ULP蓝牙也只能通告自己的数据，例如，传 感器只需报告温度，而没有必要建立连接或进行SDP记录，而扫描设备只是发现温度传感器，得到的也仅仅是温度数据。 比较而言，连接移动耳机和电话是标准蓝牙的一种更为典型的应用。与ULP蓝牙相比，这种应用要求较低延时和较高带宽的连接。由此可见，ULP蓝牙的设计目的在于迅速高效地传输少量数据，而标准蓝牙的设计目的是传输大量数据。 RW_BLE_CORE记录 传输信道 BLE的传输信道在2.4G频段有40个channel。包括2种物理信道：广播信道和数据信道。数据帧中设置Access Address用于标识该信道，防止信道碰撞。Channel MAP如下： 数据帧通信 蓝牙帧结构如下： Preamble：根据Access Address而定，假如AA的LSB（最右bit）bit为1，则前导便是10101010b，反之则为01010101b。 Access Address：广播帧的AA为：0x8E89BED6。其他情况可以是一个32bit的随机数。AA需满足以下条件 ·不超过连续6个1或者0。 ·与广播帧的AA不同bit超过1个。 ·不能4byte相同。 ·0 1跳变不能超过24次 ·MSB 6bit 0 1跳变超过2次。 以下逐个介绍PDU。 一、Advertising Channel PDU 蓝牙广播帧帧结构 其中Header的帧格式如下： 其中， a、广播帧类型（PDU Type）分为以下几类： ?ADV_IND: connectable undirected advertising event ?ADV_DIRECT_IND: connectable directed advertising event ?ADV_NONCONN_IND: non-connectable undirected advertising event ?ADV_SCAN_IND: scannable undirected advertising event b、Length：3~37bytes 广播帧分为很多种，其区别就是payload所代表的意义不同，以下分别对几种广播帧作分别阐释： 1、ADV_IND ADV_IND的payload格式如下： 在广播帧帧头中的TxAdd位是广播地址的标示位： TxAdd==0：AdvA地址为公用地址； TxAdd==1：AdvA地址为随机地址。 AdvData则是广播HOST的广播数据。 2、ADV_DIRECT_IND 这种帧用于直接接入的广播事件。 ADV_DIRECT_IND的payload帧格式如下： 了解低功耗蓝牙SOC芯片应用需求 评估低功耗蓝牙SOC芯片时考虑应用需求是很重要的。大多数供应商都试图以负责任的态度来展示他们器件的数值，但是对于一个可能要支持多种不同应用的器件而言，所提供的数值显然不可能适合所有应用案例。在这种情况下终端应用的知识就变得至关重要。 选择低功耗蓝牙SOC芯片时，工作电流和睡眠电流是关键指标。必须将这些电流数值置入与应用环境紧密匹配的模型中，以产生对平均功耗的合理评估。此类模型通常包括开/关占空比，我们知道低占空比更适合使用具有最低深度睡眠电流的SoC，而高占空比则更适合具有最低工作电流的SoC。 另一个重要参数可能是终端产品的环境温度。低功耗蓝牙SOC芯片在25℃时的漏电流与85℃或更高温度时的漏电流明显不同。高温下的漏电流是工业应用中的关键选择标准，例如子计量表，因为其需要在高温下确保电池寿命。 在25℃时的低功耗蓝牙SOC芯片的漏电流与85℃或更高温度时的漏电流有显著差异。电流在很大程度上取决于SoC时钟频率。内部直流-直流（DC-DC）转换器在3V供电时的芯片电流。 应用的另一个重要元素在于所使用的电池技术类型（在电池供电的终端产品中）。电池要为集成在最新低功耗蓝牙SOC芯片中的片上DC-DC转换器供电。使用DC-DC转换器将显著降低整个SoC的工作电流消耗。一些复杂的SoC可能会为射频和CPU集成独立的DC-DC转换器。这种做法提供了一种优化的解决方案，但趋势显然是只使用一个转换器，从而最小化SoC的成本。 使用dc-dc转换器将显著降低整个SoC的工作电流消耗。一些复杂的SoC可能会为射频和CPU集成独立的dc-dc转换器。这种做法提供了一种优化的解决方案，但趋势显然是只使用一个转换器，从而最小化SoC的成本。 最后了解如何使用片内或片外存储器也很重要。低功耗蓝牙终端节点的一个常见需求是执行软件的无线（OTA）更新。根据传输的固件映像的大小，使用外接闪存可能成本更低。但事实证明其增加的功耗和潜在的安全问题可能比使用片上闪存要高得多。对OTA更新进行详细分析将有助于确定最合适的内存物料清单。 近年来低功耗蓝牙SOC芯片大幅降低了总工作电流消耗，同时保持了更低的深度睡眠电流。原因是硅技术从较大的尺寸迁移到了更优化的工艺节点。 例如当禁用片上dc-dc转换器而从片上闪存运行Coremark时，Arm Cortex-M33CPU需要54μA/MHz的功耗。当激活同一个dc-dc转换器时，相同的操作仅需要37μA/MHz的功耗。 在深度睡眠模式下，保留的ram至关重要，因为它是大部分功耗预算的来源，而 Nordic超低功耗蓝牙芯片nRF8001 11月18日，2010年中国无线世界暨物联网大会在京正式举行，C114中国通信网为本届会议的独家战略合作媒体，进行现场全程直播报道。 主持人：下面有请来自Nordic Semiconductor ASA的Sebastien Mackaie-Blanchi先生做演讲，题目是《纽扣电池续航的蓝牙技术》。 Sebastien Mackaie-Blanchi：今天早晨大家听到了关于蓝牙技术的演进路线，下面我给大家更多地介绍一下蓝牙技术低功耗的特点，特别是在纽扣上面低功耗的技术。 今天我给大家介绍一下纽扣电池为什么需要蓝牙技术呢？在设计这样的设备的时候要有什么考虑呢？ 首先我们可以看到纽扣电池已经存在很多年了，比如像你的手表上也会用到纽扣电池，有一些体育运动设备，比如说测量仪表也会使用这个纽扣技术，现在蓝牙技术，特别是4.0的规范给我们提供了很多可能性。无论是什么样的规范我们都在看，而且蓝牙技术也是其中一个选择。蓝牙的低功耗技术将会更好地支持我们的纽扣电池，比如说一些玩具、体育用品以及其他的东西，可能使用的不仅仅是蓝牙技术。我们来看一看到底这个纽扣电池是什么样的呢？它有不同的类型，它们有时候容量很大，有时候容量很小。 请看一下我们的CR1216，它是25毫安，它的容量非常好，这是表标准使用的纽扣电池。大家可以看到，它的平均电流对寿命有着非常大的影响。其中一个非常重要的特征请大家记住，基于25毫安，如果使用这样的功耗的话，每天24小时运行，每周7天来运行，它可以用一年的时间，我们要保证它的平均电流要尽量地低，如果要使用一年的时间，你要保证它的电流要低于25毫安，而且它的峰值电流也是非常重要的，有的时候峰值电流可能是比较高的，如果峰值电流比较高的话，会影响电池的容量。如果它的峰值电流越高的话，它的电池寿命越短。大家在使用纽扣电池的时候，如果它的峰值电流低的话，也意味着它的功耗比较低。在温度不同的情况下使用，它的寿命也是不一样的。所以说在设计纽扣电池的时候我们要考虑两个重要的指标，一个是平均电流，一个是峰值电流。 我们有一个中心的设备，大家可以看到在中间，还有其他的一些外设设备，关键的是可以看到中间的设备它将会保证和传感器的连接，将这个设备连接的时候，中央的设备将会是连接的核心，因为中心的设备将会影响连接的参数，它会决定比如说和传感器多长时间交换一下数据，要和交换器交换多少数据。所以不仅要看传感器的问题，也取决于你的设备，它是不是使用屏幕或者是其他的功能，它的功耗肯定会有所不同。关键的要素在于，如果来看手机的话，它有应用在运行，它就会决定你的连接参数，它会确定出来多快的时间会影响你的功耗。蓝牙技术应该尽量少地使用电能，它们也可以增加包交换的时延，它并不是针对大流量的应用设计的。所以说纽扣电池并不是要以这样的应用，我们只是针对一些非常简单的应用，尽量频率要少的交换数据，比如一些远程的控制或者是其他的一些非常简单的设备。像耳机之类的，这些可能只能使用可充电电池而不能使用纽扣电池。如果从一个设备到另外一个设 蓝牙5.0，几款低功耗蓝牙模块介绍 蓝牙5.0是蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group)于2016年6月16日发布的新一代蓝牙标准。新标准将比蓝牙4.2有全面的提升，无论是通信速度、通信距离还是通信容量都有大幅度的改善。 官方表示，全新蓝牙5.0标准在性能上将远超目前的版本，也就是蓝牙4.2LE版本，包括在有效传输距离上将是4.2LE版本的4倍，也就是说，理论上，蓝牙发射和接收设备之间的有效工作距离可达300米。而传输速度是4.2LE版本的2倍，速度上限为24Mbps。 下面小编就为你介绍几款低功耗的蓝牙5.0、蓝牙4.2模块。 MS88SF2 MS88SF2是采用Nordic nRF52840设计的贴片蓝牙5.0模块。它是一款高性价比、低功耗的片上系统(Soc)解决方案，适合蓝牙低功耗的应用，它降低了建立网络节点的成本。它有一个ARM内核Cortex-M4F的RF收发器，MCU有更快的运行速度，内核运行速度达到64Mhz，它能够实现更强大的运算能力以及浮点运算的技术，能实现非常复杂的算法。1MB FLASH程序空间、256KB RAM和其它功能强大的配套资源。它适用于低功耗系统、超低的睡眠电流及运行时的低功耗。 MS50SFB MS50SFB是采用Nordic nRF52832设计的贴片5.0模块，该模块可采用PCB天线，陶瓷天线，带IPEX端子三种方式。它有一个ARM内核Cortex-M4F的RF收发器，MCU有更快的运行速度，它适用于低功耗系统、超低的睡眠电流及运行时的低功耗。 MS50SF6 MS50SF6是采用Nordic nRF52832的WLCSP封装设计的贴片蓝牙4.2模块。它有一个ARM 内核Cortex-M4F的RF收发器，MCU有更快的运行速度，内核运行速度达到64Mhz，它能够实现更强大的运算能力以及浮点运算的技术，能实现非常复杂的算法。512KB FLASH程序空间、64KB RAM和其它功能强大的配套资源。 日本語 | English | 繁體中文 | ??? 近年来，以智能手机为代表的很多信息设备搭载的 Bluetooth?无线方式已渐成标配，而随着新版本v 4.0 Low Energy 的发布，已有向更广泛的应用领域扩展的趋势。对于新兴市场的开拓被寄予厚望，如计步器、活动量仪、血压计等可用于每日健康管理的医疗保健产品、以及多功能里程表、心率监测仪等应用了各种传感器的健身产品等。另外，由于 Bluetooth? v4.0 的功能改善，一直以来搭载 Bluetooth?的键盘和鼠标等现有的 PC 外设，也有望成为Bluetooth? Low Energy 的产品领域。无论在哪一个领域，急速渗透市场的智能手机和平板电脑终端可作为网络HUB发挥功能的新创造的服务发挥着核心作用。 制定 Bluetooth?无线通信标准的Bluetooth? SIG※，为了普及并促进这些新产品的智能化，重新确定了商标：Bluetooth? Smart / Bluetooth? Smart Ready。 ※Bluetooth? SIG是指对 Bluetooth 标准的制定与 Bluetooth 技术的利用进行认证的团体。 以往，以计算器、电子玩具和遥控器为代表的设备中一般使用的纽扣电池CR2032 ( 容量230mAh ) 等，因其电池所具有的放电特性而无法支持以往无线通信LSI所需的耗电量 ( 数十mA以上 )。但是，此次LAPIS Semiconductor、将以往多年积累的对低功耗RF电路技术的追求又更进一步，成功实现了10mA以下的无线通信工作。 可以说，无线通信的核心——RF电路设计是LAPIS Semiconductor独力研发的集大成产品。 LAPIS Semiconductor的面向ZigBee?注2产品注2等长年开发的RF电路设计技术，通过“ML7105”的开发，达成了收发数据时的电路电流目标。最大限度地发挥以往的技术积累，实现细致的电路电流的优化和RF电路结构的大幅变更。10mA以下的耗电量不仅可以延长相同容量电池的寿命，而且可以在使用更小的纽扣电池时，降低电池特有的内部电阻成分导致的电压下降的影响。 未来，支持Bluetooth? Low Energy的智能手机和平板电脑终端会更加普及，可以说，以往希望支持无线化却因耗电量的限制无法实现的客户也迎来了新的机会。LAPIS Semiconductor为了满足这类客户的需求，正在计划开发小型、低耗电量的模块。 作为可以发挥集团增效的领域，罗姆集团提出传感器、微控制器以及无线通信的融合与应用。无论哪种产品，低功耗都是最大的特点，罗姆正在不断完善用于传感器网络注3和泛在产品注4的商品阵容。 术语解说通信用LSI 低功耗微控制器 ARM微控制器 语音合成LSI 面向便携式设备的Audio LSI 图象LSI P2ROM DRAM 显示用驱动器 电池监视IC 传感器 BLE INTRODUCTION Edison 2020蓝牙超低功耗方案与应用 深圳市海博思科技有限公司智能家居、智能厨房、综合方案商与供应商， 研发 设计 生产 一条龙服务 Shenzhen Hypersynes Co., Ltd specialized in developing and manufacturing different types of thermometers,smart home ,smart kitchen, including indoor/outdoor Cooking thermometer, oven thermometer, meat thermometer, candy thermometer, Kamado Thermometer with Bluetooth Wireless 4.0 Bluetooth 5.0.It is comprised of engineers, technicians, and staff members with abundant experiences in the field of optoelectronics, semiconductor and IC design. Now it has developed to be one of the leading manufacturers in this field. Hypersynes pursues the tenet that the quality is first and set up a strict QC system. All of its products are tested strictly to assure safety, accuracy, and reliability. Our products meet European CE, Germany LFGB, and USA FDA standards. Excellent quality and service had the company won a good reputation all over the world. In order to meet the demands in the domestic and overseas markets, Hypersynes also has been developing and researching to manufacture new products continuously. We are able to supply quite wide choices of thermometers to you. In addition, we also can manufacture the products according to your design or customized requirement. Hypersynes a manufacturer and supplier in Shenzhen China. Here you can find high-quality products in a competitive price. Also, we supply OEM ODM service of products for you. Shenzhen Hypersynes Co., Ltd focuses on designing and manufacturing. The company develops its own, Firmware, Hardware and Software Applications to enable a customers total solution. Its Bluetooth products range includes; SMT modules which can support either a SPP or HID (firmware) or SPP HFP, PBAP, AVRCP, A2DP to support our Multimedia modules . Its BLE Serial Adapters have US and EU patented firmware which bluetooth food thermometer act are true cable replacement solution and our USB adapter range come with either a Nano Footprint or Long Range External Antenna for use within food thermometer. 深圳市海博思科技有限公司涉及多种通讯产品，包括蓝牙产品，如烧烤温度计，WiFi 蓝牙吸烟者温度计，kamado 温度计，Smart domi 温度计，智能传感器。凭借其RD /工程设计能力和生产设施，Hypersynes Technology 还可以进一步开发OEM / ODM 蓝牙产品，WiFi 产品。Hypersynes 致力于为嵌入式蓝牙和WiFi IOT 连接提供最佳解决方案。 影响蓝牙BLE设备低功耗的四个因素 首先，应该明白蓝牙BLE设备的几个状态：从机处于待机，广播，连接状态中的一种，主机处于待机，扫描，连接状态的一种。connection interval是连接状态的参数，两设备没有连接，该参数就不会影响其这个状态的功耗。 再次，设备在不是在连接状态一般就处于广播状态，降低功耗，当然可以增大广播间隔。其原理是蓝牙设备每隔一定的周期（广播间隔）后唤醒发射广播报文，其余时间处于sleep状态，功耗为1uA（PM2模式），增大了广播间隔，睡眠时间长，自然就降低了功耗。 所以影响功耗的参数，包含ADV parameter和connection parameters，在不同的状态下发挥作用。下面云里物里科技就分析下影响BLE蓝牙设备低功耗的几个因素。 1、广播的间隔 在广播期间，每次发送广播数据的间隔也能影响BLE设备的功耗，所以可以将广播的间隔修改大一点以降低功耗。但是需要注意的的是，如果将广播的间隔修改大之后，相应地会影响BLE设备的连接速度，所以这里也不宜修改过大，最好广播默认20ms连接间隔最好。 2、广播持续的时间 在广播模式下，可以设置每次开始广播后的广播持续时间，理所当然，广播持续的时间越短则越省电。当然，具体的时间可以根据实际使用的场合而定。 3、连接间隔 当连接上蓝牙BLE设备时，蓝牙主机会向BLE设备发送连接事件(Connection Events)，BLE设备接收到连接事件后，会进行回复，以通知蓝牙主机连接通路正常。而这段时间真是BLE设备连接后最耗电的时候，所以增加连接间隔时间会降低BLE设备的功耗，但是需要注意的是，改变连接间隔时间就相应地会改变蓝牙的通讯速度，所以还需谨慎修改。 蓝牙低能耗与 ANT? 无线连接解决 方案 TI 推出蓝牙低功耗与 ANT? 技术 短距离无线通信 CC2540 蓝牙低能耗片上系统 低功耗蓝牙协议栈全面解答 协议栈框架 一般而言，我们把某个协议的实现代码称为协议栈（protocol stack），BLE协议栈就是实现低功耗蓝牙协议的代码，理解和掌握BLE协议是实现BLE协议栈的前提。在深入BLE协议栈各个组成部分之前，蓝牙模块厂家-云里物里科技带大家先看一下BLE协议栈整体架构。 如上图所述，要实现一个BLE应用，首先需要一个支持BLE射频的芯片，然后还需要提供一个与此芯片配套的BLE协议栈，最后在协议栈上开发自己的应用。可以看出BLE协议栈是连接芯片和应用的桥梁，是实现整个BLE应用的关键。那BLE协议栈具体包含哪些功能呢？简单来说，BLE协议栈主要用来对你的应用数据进行层层封包，以生成一个满足BLE协议的空中数据包，也就是说，把应用数据包裹在一系列的帧头（header）和帧尾（tail）中。具体来说，BLE协议栈主要由如下几部分组成： PHY层（Physical layer物理层）。PHY层用来指定BLE所用的无线频段，调制解调方式和方法等。PHY层做得好不好，直接决定整个BLE芯片的功耗，灵敏度以及selectivity等射频指标。 LL层（Link Layer链路层）。LL层是整个BLE协议栈的核心，也是BLE协议栈的难点和重点。像Nordic的BLE协议栈能同时支持20个link（连接），就是LL层的功劳。LL层要做的事情非常多，比如具体选择哪个射频通道进行通信，怎么识别空中数据包，具体在哪个时间点把数据包发送出去，怎么保证数据的完整性，ACK如何接收，如何进行重传，以及如何对链路进行管理和控制等等。LL 层只负责把数据发出去或者收回来，对数据进行怎样的解析则交给上面的GAP 或者ATT。 HCI（Host controller interface）。HCI是可选的（具体请参考文章：三种蓝牙架构实现方案（蓝牙协议栈方案），HCI主要用于2颗芯片实现BLE协议栈的场合，用来规范两者之间的通信协议和通信命令等。 GAP层（Generic access profile）。GAP是对LL层payload（有效数据包）如何进行解析的两种方式中的一种，而且是最简单的那一种。GAP简单的对LL payload进行一些规范和定义，因此GAP能实现的功能极其有限。GAP目前主要用来进行广播，扫描和发起连接等。 L2CAP层（Logic link control and adaptation protocol）。L2CAP对LL进行了一次简单封装，LL只关心传输的数据本身，L2CAP就要区分是加密通道还是普通通道，同时还要对连接间隔进行管理。 SMP（Secure manager protocol）。SMP用来管理BLE连接的加密和安全的，如何保证连接的安全性，同时不影响用户的体验，这些都是SMP要考虑的工作。 ATT（Attribute protocol）。简单来说，ATT层用来定义用户命令及命令操作的数据，比如读取某个数据或者写某个数据。BLE协议栈中，开发者接触最多的就是ATT。BLE引入了attribute概念，用来描述一条一条的数据。Attribute 除了定义数据，同时定义该数据可以使用的ATT命令，因此这一层被称为ATT 层。 GATT（Generic attribute profile）。GATT用来规范attribute中的数据内容，并运用group（分组）的概念对attribute进行分类管理。没有GATT，BLE 协议栈也能跑，但互联互通就会出问题，也正是因为有了GATT和各种各样的应用profile，BLE摆脱了ZigBee等无线协议的兼容性困境，成了出货量最大的2.4G无线通信产品。 迅通科技电子 11 月18日，2010年中国无线世界暨物联网大会在京正式举行，C114中国通信网为本届会议的独家战略合作媒体，进行现场全程直播报道。 主持人：下面有请来自Nordic Semiconductor ASA 的Sebastien Mackaie-Blanchi 先生做演讲，题目是《纽扣电池续航的蓝牙技术》。 Sebastien Mackaie-Blanchi：今天早晨大家听到了关于蓝牙技术的演进路线，下面我给大家更多地介绍一下蓝牙技术低功耗的特点，特别是在纽扣上面低功耗的技术。 今天我给大家介绍一下纽扣电池为什么需要蓝牙技术呢？在设计这样的设备的时候要有什么考虑呢？ 首先我们可以看到纽扣电池已经存在很多年了，比如像你的手表上也会用到纽扣电池，有一些体育运动设备，比如说测量仪表也会使用这个纽扣技术，现在蓝牙技术，特别是4.0的规范给我们提供了很多可能性。无论是什么样的规范我们都在看，而且蓝牙技术也是其中一个选择。蓝牙的低功耗技术将会更好地支持我们的纽扣电池，比如说一些玩具、体育用品以及其他的东西，可能使用的不仅仅是蓝牙技术。我们来看一看到底这个纽扣电池是什么样的呢？它有不同的类型，它们有时候容量很大，有时候容量很小。 迅通科技电子请看一下我们的CR1216，它是25毫安，它的容量非常好，这是表标准使用的纽扣电池。大家可以看到，它的平均电流对寿命有着非常大的影响。其中一个非常重要的特征请大家记住，基于25毫安，如果使用这样的功耗的话，每天24小时运行，每周7天来运行，它可以用一年的时间，我们要保证它的平均电流要尽量地低，如果要使用一年的时间，你要保证它的电流要低于25毫安，而且它的峰值电流也是非常重要的，有的时候峰值电流可能是比较高的，如果峰值电流比较高的话，会影响电池的容量。如果它的峰值电流越高的话，它的电池寿命越短。大家在使用纽扣电池的时候，如果它的峰值电流低的话，也意味着它的功耗比较低。在温度不同的情况下使用，它的寿命也是不一样的。所以说在设计纽扣电池的时候我们要考虑两个重要的指标，一个是平均电流，一个是峰值电流。 我们有一个中心的设备，大家可以看到在中间，还有其他的一些外设设备，关键的是可以看到中间的设备它将会保证和传感器的连接，将这个设备连接的时候，中央的设备将会是连接的核心，因为中心的设备将会影响连接的参数，它会决定比如说和传感器多长时间交换一下数据，要和交换器交换多少数据。所以不仅要看传感器的问题，也取决于你的设备，它是不是使用屏幕或者是其他的功能，它的功耗肯定会有所不同。关键的要素在于，如果来看手机的话，它有应用在运行，它就会决定你的连接参数，它会确定出来多快的时间会影响你的功耗。蓝牙技术应该尽量少地使用电能，它们也可以增加包交换的时延，它并不是针对大流量的应用设计的。所以说纽扣电池并不是要以这样的应用，我们只是针对一些非常简单的应用，尽量频率要少的交换数据，比如一些远程的控制或者是其他的一些非常简单的设备。像耳机之类的，这些可能只能使用可充电电池而不能使用纽扣电池。如果从一个设备到另外一个设备，比如超过范围之内，你再回到这个范围之内再连接的话会花一些时间。 我们可以看到，这是一个蓝牙技术的规范，它可以减少负荷，也支持不同的服务水平，支持不同的信道，蓝牙技术的开销是非常小的。这是一个空包，它的负荷只有27个字节，这27个字节，如果大家看一下这个数据的交互量只有20个字节，所以说是非常有限的。这是一个不会消耗很多带宽的应用，是一个非常简单的应用，可以使用蓝牙低功耗的技术。 除了低功耗，另外一个非常重要的因素是连接时间。要把你的传感器尽快连接到你的电脑，包的大小也是非常重要的，我们可以看到不同的数据包，比如有时候只有8个字节，使用了蓝牙的技术，包更小。我们可以看到它可以把连接时间从214微秒降低到144微秒。安全特征也是非常重要的，加密是非常重要的，在蓝牙技术当中也是安全性非常强的，它比传统的蓝牙技术要强。CRC主要是确定这个包是否正确，在蓝牙中也有所增强，范围更大，消耗的能量更小。 因为我们谈到了纽扣电池，我谈到25毫安是一个非常重要的数据，特别是影响电池寿命的。给大家举两个例子，第一个，你想有一个连接到你手机的Heart belt，蓝牙技术非常适合 越来越多的厂商，积极参与低功耗蓝牙模块市场。因为超低功耗蓝牙技术，提供了将任何从设备连接到未来数十亿台智能手机、平板电脑和笔记本电脑的简单方法。 然而，无线物联网的无线连接技术，比如ZigBee和Wi-Fi，与低功耗蓝牙相比，谁更有优势吗？事实上，如果仅仅需要数据传输和长电池寿命的话，低功耗蓝牙有明显优势。 一、低功耗蓝牙（ble蓝牙）与经典蓝牙的区别： 蓝牙BLE与过去说到的经典蓝牙，虽然有相同的‘蓝牙’二字，但ble蓝牙在许多重要方面都有不同。 BLE(Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙)是对传统蓝牙BR/EDR技术的补充。尽管BLE和传统蓝牙都称之为蓝牙标准，且共享射频，但是，BLE是一个完全不一样的技术。BLE不具备和传统蓝牙 BR/EDR的兼容性。它是专为小数据率、离散传输的应用而设计的。通信距离上也有改变，传统蓝牙的传输距离几十米到几百米不等，BLE则规定为100米。 BLE的低功耗并非通过优化空中的无线射频传输实现，而是通过改变协议的设计来实现。一般来说，为了实现极低的功耗，BLE协议设计为：在不必要射频的时候，彻底将空中射频关断。与传统蓝牙BR\EDR相比，BLE有这三大特性，从而实现低功耗：缩短无线开启时间、快速建立连接、降低收发峰值功耗（具体由芯片决定）。 缩短无线开启时间的第一个技巧是只用3个“广告”信道，第二个技巧是通过优化协议栈来降低工作周期。一个在广告的设备可以自动和一个在搜索的设备快速建立连接，所以可以在3ms内完成连接的建立和数据的传输。 低功耗的设计会带来一些牺牲，例如：音频数据就无法通过BLE来进行传输。 BLE仍然是一种非常棒的技术。它依然支持跳频（37个数据信道），并且采用了一种改进的GFSK 调制方法来提高链路的稳定性。BLE也仍是非常安全的技术，因为在芯片级提供了128 bit AES加密。 单模设备可以作为Master或者Slave，但是不能同时充当两种角色。这意味着BLE只能建立简单的星状拓扑，不能实现散射网。 BLE的无线电规范中定义了低功耗蓝牙的最高数据率为305kbps，但是，这只是理论数据。在实际应用中，数据的吞吐量取决于上层协议栈。而UART的速度、处理器的能力和主设备都会影响数据吞吐能力。 高的数据吞吐能力的BLE只有通过私有方案或者基于ATT notification才能实现。事实上，如果是高数据率或高数据量的应用，蓝牙BR/EDR通常显得更加省电。 经典蓝牙提供永远在线的无线管道，并且支持高达3Mbps的数据速率，同时经典蓝牙也具有复杂的协议栈，建立和保持两个配对设备之间的连接时比较复杂。低功耗蓝牙则不同：它采用了一种简单的协议栈，连接的建立和断开特别快，采用间歇性地传送短脉冲数据机制。支持设备处于深度睡眠模式，即在大部分时间内，射频是断电状态。因而，它可以实现非常低的功耗，单粒钮扣电池可以工作数月甚至数年。 低功耗蓝牙与经典蓝牙都是处于2.4GHz频段，模块由天线和协议栈的某些组成部分。因此能够几乎较低成本地在经典蓝牙芯片中增加低功耗蓝牙功能。 万方数据 低功耗蓝牙设备的iOS应用开发 作者：罗显松 作者单位：南海东软信息技术职业学院计算机科学与技术系 广东佛山528225 刊名： 中国电子商务 英文刊名：Discovering Value 年，卷(期)：2013(14) 参考文献(14条) 1.查看详情 2.查看详情 3.Bin Yu Bluetooth Low Energy (BLE) based mobile electrocardiogram monitoring system 4.Sina-Dutch Biomed.& Inf.Eng.Scb 5.Lisheng Xu;Yongxu Li Information and Automtion (ICIA) 6.Xiaoyu Cheng Group Communication Application on the Apple iOS without Infrastructure 7.Wireless smartphone communication for medical telemetry systems 8.Asili,Mustafa;Topsakal,Erdem Department of Electrical and Computer Engineering 9.查看详情 10.查看详情 11.Broadcom公司官网 12.查看详情 13.查看详情 14.Texas Instruments CC2540/41 Bluetooth,(R) Low Energy Software Developer's Guide v1.3.1,Texas Instruments CC2540/41 引用本文格式：罗显松低功耗蓝牙设备的iOS应用开发[期刊论文]-中国电子商务 2013(14) 低功耗蓝牙的四种工作模式 对于BLE设备来讲，常见的蓝牙模块的工作模式有四种： 1、主设备模式 低功耗蓝牙模块支持主设备模式。在主机模式下的蓝牙模块可以对周围设备进行搜索并选择需要连接的从机进行连接。可以发送和接收数据，也可以设置默认连接从机的MAC地址，这样模块一上电就可以查找此从机模块并进行连接。 注：用户想要进行一对一的透明数据传输，就需要使用我们的主设备连接我们的从设备，暂不支持连接其他公司的从设备（因为内置的透传协议并不兼容）。但是我们的从设备支持标准的BLE协议，用户可以自己开发。 2、从设备模式 工作在此模式下的蓝牙模块只能被主机搜索，不能主动搜索。从设备跟主机连接以后，也可以和主机设备进行发送和接收数据。 3、广播模式 在这种模式下蓝牙模块可以进行一对多的广播。用户可以通过AT指令设置模块广播的数据，模块可以在低功耗的模式下持续的进行广播，应用于极低功耗，小数据量，单向传输的应用场合，比如信标、广告牌、室内定位、物料跟踪等。 4、Mesh组网模式 此模式下，可以简单的将多个模块加入到网络中来，利用星型网络和中继技术，每个网络可以连接超过65000个节点，网络和网络还可以互连，最终可将无数蓝牙模块通过手机或平板进行互联或直接操控。并且不需要网关，即使某一个设备出现故障也会跳过并选择最近的设备进行传输。整个联网过程只需要设备上电并设置通讯密码就可以自动组网，真正实现简单互联。 注：这种模式下会受到一定限制，首先是因为模块传输过程中需要不断切换模式，导致传输数据的量每次限制到20字节，并且传输速度会有几秒的延迟，这种场景类似于UDP的方式，并不能保证数据一定会被送达目的模块。 潜力堪比移动支付的物联网，吸引了众多技术公司涉猎参与，许多技术公司为用户提供一体化的物联网解决方案，如云里物里，致力于让更多用户享受新技术新事物，专注于IOT领域的研发创新，为客户提供有竞争力的IOT解决方案、产品和服务。目前，BLE蓝牙模块、蓝牙传感器、蓝牙解决方案、蓝牙网关等产品业务遍及全球80多个国家和地区。 iBeacon实验室管理应用案例 (MyBeacon) 深联致远（北京）科技有限公司 目录 一、MyBeacon技术介绍 (1) 二、实验室管理 (2) 2.1 应用背景 (2) 2.2 智能实验室管理系统技术功能如下智能实验室管理系统技术功能 (3) 2.3 功能介绍 (4) 2.4 深联MyBeacon产品技术参数 (4) 一、MyBeacon技术介绍 MyBeacon是一个体系，不特指某一个通信手段，一般是基于iBeacon协议的蓝牙发射基站，通过一个内置蓝牙4.0芯片，能够发射与接收2.4GHz的蓝牙信号，从而与范围60米内的智能手机交互。MyBeacon就像是室内的GPS，iPhone可以接收MyBeacon传输，并获得各种准确的定位信息。不过定位只是MyBeacon技术的一部分而已，MyBeacon还允许你的手机发出简单的“我在这”信号，这意味着MyBeacon技术可以完成更多事情。 MyBeacon技术可能也是苹果对NFC技术的回应，很多人都在想为什么苹果iPhone一直没有配备NFC芯片。原因很简单，苹果想要更好的技术作为移动支付系统，那就是低能耗蓝牙（Bluetooth LE），MyBeacon技术正是基于低能耗蓝牙。低能耗蓝牙支持的距离要大于NFC，与iPhone配合使用，用户还有可能通过指纹或其他方式付款。 设计精巧的MyBeacon可以放置在任何角落（如百货商场、教学楼、学校大门）；其多变的外形可以和任何装饰风格相搭配；其令人惊叹的低功耗设计，使它在只有一枚内置800mah电池的情况下可以持续使用2-4年。它能支持的手机有APPLE：IPHONE5S，IPHONE5，SAMSUNG：GalaxyS4，GALAXY Note 3，GALAXY Note 2，小米手机红米之后的所有机型。 蓝牙4.0，低功耗的秘密 低功耗蓝牙为何如此省电？根据SIG 官方发布会的资料，它和经典蓝牙技术相比，主要的改变集中体现在待机功耗的减少、高速连接的实现和峰值功率的降低三个方面。 待机功耗的下降 传统蓝牙设备的待机耗电量大一直是为人所诟病的缺陷之一，这与传统蓝牙技术动辄采用16～32 个频道进行广播不无关系，而低功耗蓝牙仅使用了3 个广播通道，且每次广播时射频的开启时间也由传统的22.5ms 减少到0.6～1.2ms，这两个协议规范上的改变显然大大降低了因为广播数据导致的待机功耗；此外低功耗蓝牙设计了用深度睡眠状态来替换传统蓝牙的空闲状态，在深度睡眠状态下，主机长时间处于超低的负载循环(DutyCycle)状态，只在需要运作时由控制器来启动，因主机较控制器消耗更多的能源，因此这样的设计也节省了最多的能源；在深度睡眠状态下，协议也针对此通讯模式进行了优化，数据发送间隔时间也增加到0.5～4s，传感器类应用程序发送的数据量较平常要少很多，而且所有连接均采用先进的嗅探性次额定(Sn i f f-Subrating)功能模式，因此此时的射频能耗几乎可以忽略不计，综合以上因素，低功耗蓝牙的待机功耗较传统蓝牙大大减少。 高速连接的实现 要明白这一过程，我们必须先介绍一下蓝牙设备和主机设备的连接步骤。 第一步：通过扫描，试图发现新设备 第二步：确认发现的设备没有而已软件，也没有处于锁定状况 第三步：发送IP 地址 第四步：收到并解读待配对设备发送过来的数据 第五步：建立并保存连接 按照传统的蓝牙协议的规范，若某一蓝牙设备正在进行广播，则它不会响应当前正在进行的设备扫描，而低功耗蓝牙协议规范允许正在进行广播的设备连接到正在扫描的设备上，这就有效避免了重复扫描，而通过对连接机制的改善，低功耗蓝牙下的设备连接建立过程已 应用广泛的三种低功耗蓝牙解决方案 随着互联网、物联网、大数据等各种技术的成熟应用，中国市场涌现出越来越多的智能产品，消费电子、家用设备等传统设备也纷纷呈现出智能化的趋势。 蓝牙是物联网技术的重要组成部分之一，它能为各类设备提供无线传输功能。蓝牙模块是蓝牙技术的载体，嵌入低功耗蓝牙模块的传统设备可以无线地与PC机的蓝牙设备相连，也可以与智能手机之间的数据互通，避免了繁琐的线缆连接，实现了智能升级。 下面，云里物里为大家介绍几个传统设备通过嵌入低功耗蓝牙模块实现智能升级的解决方案。 RGB灯控解决方案 RGB灯控解决方案是专门为传统灯具量身打造的智能升级的解决方案，该方案通过灯具内嵌低功耗蓝牙模块MS102SF6与APP连接，可实现手机或其他移动终端对灯光的智能控制。 方案功能：控制开关、灯光强弱、灯光颜色、灯光节奏 蓝牙车位锁解决方案 蓝牙车位锁解决方案是专门为传统车位锁量身打造的智能升级解决方案。该方案通过车位锁内嵌低功耗蓝牙模块MS49SF2与APP连接，可实现手机或其他移动终端对车位的智能管理。 方案功能：遥控开锁、云端管理、在线预定 智能门锁解决方案 蓝牙智能门锁解决方案是专门为各类门锁量身打造的智能升级解决方案。该方案通过电子门锁内嵌的低功耗蓝牙模块MS48SF2C与APP连接，实现手机或其他移动终端对门锁的智能控制。 方案功能：一键开锁、秘钥开锁、开门记录查询 以上这些低功耗蓝牙解决方案具备以下特点： 蓝牙控制，智能便捷 加密传输，数据安全 超小尺寸，节省空间 超低功耗，续航持久 蓝牙模块可广泛应用于智能家居、智能穿戴设备、消费电子、智慧医疗、安防设备、汽车设备、运动健身设备、仪器仪表、远程遥控等需要低功耗蓝牙系统的领域。云里物里自主研发的低功耗蓝牙模块具有低功耗、抗干扰、尺寸小、距离远、成本低等特点，能为大小家电、照明设备、安防设备、按摩仪器、消费电子等多类产品提供专业的蓝牙功能嵌入方案，轻松实现传统设备的智能化升级。蓝牙连接可实现超低功耗
低功耗蓝牙(BLE)学习记录
了解低功耗蓝牙SOC芯片应用需求
Nordic超低功耗蓝牙芯片nRF8001
蓝牙5.0,几款低功耗蓝牙模块介绍
世界最低功耗的Bluetooth v4.0 Low Energy 蓝牙4.0
智能蓝牙4.0低功耗方案市场应用
影响蓝牙BLE设备低功耗的四个因素
蓝牙低功耗与ANT无线解决方案
TI 推出业界首款完整型蓝牙 (Bluetooth?) 低能耗解决方案与最高集成型 ANT? 网络处理器，进一步扩展在无线连接领域 的领先地位。 面向消费类医疗、移动附件、运动以及保 健应用的超低功耗短距无线技术。 CC2540 单模式蓝牙低能耗片上系统与 CC257x ANT? 网络处理器 (CC257x) 可使目标应用通过一颗纽扣电池连续工作超过 1 年。 加上 WiLink6.0 及 7.0，TI 可为传感器应用与移动手持外设提供全面测 试的高稳健型产业环境。
距离
专有低功耗无线电
1000m
游戏 计算机外设 音频 抄表 楼宇管理 汽车
100m
ZigBee PRO / RF4CE
楼宇自动化 智能能源／ 智能能源／电表 RC／消费类电子 ／ 医疗 PAN 电信
10m
耳机 计算机外设 PDA／移动电话 ／
Wi-Fi/802.11
PC 网络 家庭网络 视频分配
1m 10cm 1k
低能耗 移动电话配件 游戏／ 游戏／HID／遥控 ／ 运动、医疗、 运动、医疗、消费类保健产品
UWB
无线 USB 视频／ 视频／音频链路
RFid NFC
数据数率 (bps)
10k
100k
1M
10M低功耗蓝牙协议栈全面解答
nRF8001纽扣电池续航的超低功耗蓝牙4.0技术
低功耗蓝牙模块的设计使用经验谈
低功耗蓝牙设备的iOS应用开发
低功耗蓝牙的四种工作模式
低功耗蓝牙4.0—iBeacon实验室管理应用案例
蓝牙4.0低功耗的原因
应用广泛的三种低功耗蓝牙解决方案