作為萬物互聯(lián)的無線連接方式，藍(lán)牙低功耗（Bluetooth? Low Energy，或稱Bluetooth? LE、BLE）是藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟設(shè)計(jì)和銷售的一種個人局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，旨在用于醫(yī)療保健、運(yùn)動健身、信標(biāo)（Beacon）、安防、家庭娛樂等領(lǐng)域的新興應(yīng)用。相較經(jīng)典藍(lán)牙，藍(lán)牙低功耗技術(shù)旨在保持同等通信范圍的同時顯著降低功耗和成本，由于低功耗的關(guān)系，所以經(jīng)常用在各種常見的可穿戴裝置與物聯(lián)網(wǎng)裝置上，使用鈕扣電池就可執(zhí)行數(shù)月至數(shù)年，小體積、低成本，并與現(xiàn)有的大部分手機(jī)、平板和電腦兼容。

一、待機(jī)功耗的減少

傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備的待機(jī)耗電量大一直是為人所詬病的缺陷之一，這與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)采用16～32個頻道進(jìn)行廣播不無關(guān)系，而低功耗藍(lán)牙僅使用3個廣播通道，且每次廣播時射頻的開啟時間也由22.5ms減少到0.6～1.2ms，這兩個規(guī)范上的改變顯然大大降低了廣播數(shù)據(jù)導(dǎo)致的功耗。

此外低功耗藍(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)，因此這樣的設(shè)計(jì)也節(jié)省了最多的能源。

在深度睡眠狀態(tài)下，協(xié)議也針對此通訊模式進(jìn)行了優(yōu)化，數(shù)據(jù)發(fā)送間隔時間也增加到0.5～4s，傳感器類應(yīng)用程序發(fā)送的數(shù)據(jù)量較平常要少很多，而且所有連接均采用先進(jìn)的嗅探性（Sniff-Subrating）功能模式，因此此時的射頻能耗幾乎可以忽略不計(jì)，綜合以上因素，低功耗藍(lán)牙的待機(jī)功耗較傳統(tǒng)藍(lán)牙大大減少。

二、快速連接的實(shí)現(xiàn)

低功耗藍(lán)牙的機(jī)制和理念在于連接是瞬態(tài)實(shí)現(xiàn)的，需要發(fā)送命令或傳送狀態(tài)時，可以極快的建立連接，完成后迅速斷開連接。

通過連接機(jī)制的改善，低功耗藍(lán)牙下的設(shè)備連接建立過程已可控制在3ms內(nèi)完成，幾乎瞬間即可完成，并以數(shù)毫秒的傳輸速度完成經(jīng)認(rèn)可的數(shù)據(jù)傳遞后并立即關(guān)閉連結(jié)。而傳統(tǒng)藍(lán)牙協(xié)議下，即使只是建立鏈路層連接都需要花費(fèi)100ms，建立L2CAP（邏輯鏈路控制與適應(yīng)協(xié)議）層的連接建立時間則更長，通常需要幾秒鐘的時間。

快速連接對于許多低功耗設(shè)備而言是一個極大的福音，可以顯著大幅度降低功耗，并大大降低低功耗產(chǎn)品開發(fā)的門檻。甚至于在一些特定的應(yīng)用場景，可以無需電池供電，而采用能量回收的方式提供能量。（能量回收是近年來出現(xiàn)的為低功耗設(shè)備提供供電的方式，包括光能，機(jī)械能，以及溫差等）。

按照傳統(tǒng)藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范，若某一藍(lán)牙設(shè)備正在進(jìn)行廣播，則它不會響應(yīng)當(dāng)前正在進(jìn)行的設(shè)備掃描。低功耗藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范允許正在進(jìn)行廣播的設(shè)備連接到正在掃描的設(shè)備上，這就有效避免了重復(fù)掃描。

三、峰值功耗的降低

射頻物理層進(jìn)行了低功耗設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得在發(fā)射和接收時的峰值電流與經(jīng)典藍(lán)牙相比，大為降低。

調(diào)制方式傳統(tǒng)藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙都使用高斯頻移鍵控（GFSK）調(diào)制。但是低功耗藍(lán)牙使用的調(diào)制系數(shù)為0.5（接近高斯最小頻移鍵控GMSK方案），而傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)制系數(shù)為0.35。這種調(diào)制方式的變化有利于降低功耗和提高BLE的通信距離。

四、以時間來換取能量

時間的使用對于低功耗藍(lán)牙來說是實(shí)現(xiàn)低功耗的關(guān)鍵，由于無線電處于發(fā)射及接收狀態(tài)時對于能量的使用和消耗是較多的，因此通過以下幾個方面減少無線電部分的活動時間：

（1）高效率編碼

高效率的編碼方式可以用更少的時間發(fā)送同等數(shù)量的數(shù)據(jù)。

（2）短數(shù)據(jù)包格式

與經(jīng)典藍(lán)牙相比，低功耗藍(lán)牙支持超短數(shù)據(jù)包（8～27Byte），這使得發(fā)送時所需的時間更少。

（3）較快的發(fā)射和接收啟動時間

較快的啟動時間縮短發(fā)射和接收的等待時間。

（4）占用較少的資源

協(xié)議越復(fù)雜，相應(yīng)占用的資源就會多，在同等情況下對于功耗的需要就會增加。低功耗藍(lán)牙僅采用一個協(xié)議來實(shí)現(xiàn)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)，名稱發(fā)現(xiàn)，信息的讀取和寫入，這比采用多個協(xié)議的經(jīng)典藍(lán)牙所需的開銷少得多，從而也對降低功耗作出了貢獻(xiàn)。

（5）非對稱架構(gòu)的設(shè)計(jì)

低功耗藍(lán)牙在架構(gòu)采用了非對稱設(shè)計(jì)，這對于低功耗來說是十分重要的，即從設(shè)備主要從事一些簡單的操作，而無需進(jìn)行復(fù)雜的處理，這樣可以有效的降低功耗并降低成本；主設(shè)備端要負(fù)責(zé)加密，系統(tǒng)同步定時等復(fù)雜的操作及任務(wù)。

（6）客戶端-服務(wù)器架構(gòu)

低功耗藍(lán)牙協(xié)議中采用了大家所熟知的客戶端-服務(wù)器架構(gòu)，它是軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過它可以充分利用兩端環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器端來實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通信開銷。

ST17H66藍(lán)牙BLE5.2芯片是倫茨科技最新推出的16腳藍(lán)牙BLE芯片， 具有512KB Flash +（96KB ROM）+64KB SRAM，藍(lán)牙協(xié)議棧固化，不再占用Flash空間。64KB的SRAM，分區(qū)使用，可以在待機(jī)時保存更多用戶數(shù)據(jù)，可以設(shè)置大容量緩沖區(qū)，支持更加復(fù)雜的功能。符合SIG規(guī)范的自組網(wǎng)應(yīng)用。包括多節(jié)點(diǎn)的控制，以及2主4從的同時工作。

ST17H66有10 x GPIO，-103dBm @BLE 125Kbps。單端天線輸出，可以無匹配電路。支持天線矩陣切換，支持外掛LNA信號放大。

最大的優(yōu)勢是功耗降低。上一代產(chǎn)品藍(lán)牙接收峰值電流>13mA; MCU的功耗~0.5mA/MHz；低功耗模式下平均電流>40uA。新產(chǎn)品的藍(lán)牙接收峰值電流8.6mA，MCU的功耗<90uA/MHz。低功耗模式下平均電流可降低到20uA~30uA。BLE5的廣播數(shù)據(jù)包更加靈活，最多可包含200Byte數(shù)據(jù)，BLE4只有32Byte。傳輸速率更快，BLE5可以達(dá)到20~30KB/s；BLE4一般在4~5KB/s。

應(yīng)用場景：

• 對功耗控制要求比較嚴(yán)格的應(yīng)用，比如高檔的防丟器，電子標(biāo)簽等。

• 對數(shù)據(jù)傳輸有一定要求的客戶，比如用于云臺自拍的透傳模塊，希望藍(lán)牙OTA更加可靠的客戶。

• 方便靈活的電子標(biāo)簽應(yīng)用。如商品標(biāo)簽，資產(chǎn)防盜，生物追蹤。

（文章部分內(nèi)容來源于：千家網(wǎng)，轉(zhuǎn)載請注明）

倫茨科技擁有自主研發(fā)數(shù)傳應(yīng)用芯片BLE 5.0和高速傳輸芯片BLE 5.2并具有全球知識產(chǎn)權(quán) ，針對企業(yè)用戶和個人消費(fèi)者，提供智能音頻類全套量產(chǎn)產(chǎn)品的解決方案，配套全方位APP軟件平臺定制開發(fā)。隨著物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施逐漸布局，倫茨科技已在共享經(jīng)濟(jì)、人臉識別，美顏/美妝，直播云臺、智慧醫(yī)療、個人洗護(hù)，人機(jī)交互等多個領(lǐng)域獨(dú)具優(yōu)勢。

最新推出的ST17H66藍(lán)牙BLE5.2芯片，支持藍(lán)牙Mesh，支持一對多，多對多等控制模式，為企業(yè)提供“交鑰匙”式解決方案，備有全面詳細(xì)的參考設(shè)計(jì)，方便客戶快速開發(fā)產(chǎn)品和面市，第一時間搶占物聯(lián)網(wǎng)先機(jī)。

BLE5.2 ST17H66藍(lán)牙芯片特征