【揭秘】隐藏在你身边的蓝牙4.0 BLE

2017-11-21来源: ZLG致远电子关键字:蓝牙4.0  BLE

如今,蓝牙4.0(BLE)催生了众多智能硬件,BLE技术为何如此受人青睐?


蓝牙4.0带来的热潮,影响着智能设备的兴起与创新,并向着物联网领域延伸。我们知道,现在移动设备上使用的蓝牙大多是蓝牙4.0,而蓝牙4.0标准又包含了低功耗蓝牙(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、蓝牙4.0(BLE)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 蓝牙4.0(BLE)体系架构


控制器部分包括:物理层,链路层、主机控制接口层。


  1. 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。

  2. 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)。

  3. 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。


  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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。

  5. 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。


这就像上世纪的老式电话机,要经过调频、拨号、接线、等待、通话等等一系列的过程。而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,才到应用层的开发,这样一来是否会觉得十分复杂,颇费心神?


蓝牙4.0(BLE)的出现带来低功耗的同时也增加了蓝牙的开发难度,为了减小蓝牙的开发难度,ZLG致远电子基于NXP的蓝牙4.0(BLE)芯片和MCU芯片开发的一款低功耗、高性能,支持二次开发的蓝牙4.0(BLE)模块——AW824BPT。


二、产品特征


  • 32位ARM® Cortex®-M0+内核处理LPC824;

  • 32KB片内Flash,8KB片内SRAM;

  • 支持用户基于AMetal快速二次开发;

  • 3路UART(可分配给任意IO管脚),4路I2C,2路SPI,12路ADC,6路PWM;

  • 支持主从模式,主机最多连接8个从机;

  • 高达50kbps数据传输速率;

  • 支持蓝牙4.0(BLE);

  • 宽工作电压2.4~3.6V;

  • 接收灵敏度:-93dBm;

  • 发射功率:-20dbm ~ 4dbm,通过AT指令可调;

  • 天线类型:PCB天线。


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图2 比一元硬币还小的AW824BPT


三、蓝牙4.0(BLE)在智能血压计上的应用


AW824BPT蓝牙核心板内置完整的蓝牙4.0(BLE:Bluetooth Low Energy)标准协议,用户无需了解任何与无线协议有关的内容即可快速使用,可广泛应用于各类智能单品或者有实时性要求的场合,如智能家居、移动支付、蓝牙防丢器、医疗设备等。

 

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图3 蓝牙4.0(BLE)的应用


蓝牙电子血压计即是在原有血压计的基础上,增加低功耗蓝牙透传模块,通过串口通信,实现血压计与智能手机的蓝牙连接记录各血压参数值,为用户提供分析、评估。如此简单的就可以为您的设备增加上了蓝牙传输功能,是否觉得不可思议呢?


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图4 蓝牙电子血压计


AW824BPT蓝牙核心板不仅内置蓝牙4.0(BLE)协议并支持用户二次开发,还可实现1对8一主多从模式,实现多个设备间的信息交互。在通信过程中不仅考虑了数据的稳定传输,做到不错、不乱、不丢,还能保证用户数据的安全保密,满足AES数据加密规范,确保您的数据不会被第三方识别和获取。


关键字:蓝牙4.0  BLE

编辑:冀凯 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/wltx/article_2017112117973.html
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