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藍(lán)牙技術(shù)|藍(lán)牙（BLE）低功耗你所不了解的特性

2021-08-20 10:53 作者:倫茨科技 0人讀過 | 我要投稿

藍(lán)牙是藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟設(shè)計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。

藍(lán)牙（BLE）低功耗特性

1．低功耗
從外形設(shè)計到使用方式，一切皆以最低功耗為設(shè)計目標(biāo)。為了減少功耗，低功耗藍(lán)牙設(shè)備大部分時間會處于睡眠模式。當(dāng)活動發(fā)生時，設(shè)備會自動被喚醒并且向網(wǎng)關(guān)、個人電腦或智能手機(jī)發(fā)送一則短訊。使用時的功耗被降低到傳統(tǒng)藍(lán)牙的十分之一。

2．高成本效益與兼容性
為了兼容傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)并實現(xiàn)小型電池供電設(shè)備的成本效益，有兩種芯片組可供選擇：
具備低功耗藍(lán)牙技術(shù)與傳統(tǒng)藍(lán)牙功能的雙模技術(shù)。
以低成本與低功耗為主的專為小型電池供電設(shè)備優(yōu)化的純低功耗藍(lán)牙技術(shù)

3．穩(wěn)定性、安全性與可靠性
低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)相同的自適應(yīng)跳頻（AFH）技術(shù)，因而能確保低功耗藍(lán)牙能夠在住宅、工業(yè)與醫(yī)療應(yīng)用中的“嘈雜”射頻環(huán)境中維持穩(wěn)定的傳輸。為了最大程度地減少使用AFH的成本與功耗，低功耗藍(lán)牙技術(shù)已將通道數(shù)量從傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的79個1兆赫茲寬通道減少至40個2兆赫茲的寬通道。

4．無線共存
藍(lán)牙技術(shù)、無線LAN、IEEE 802．15．4／無線個域網(wǎng)以及許多專有的無線電均使用無需認(rèn)證許可的2．4千兆赫工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ISM）頻帶。由于共享這一無線電波空間的技術(shù)過多，因此無線性能會因干擾所引發(fā)的錯誤修正與重復(fù)傳送而下降（例如延遲時間增加和吞吐量減少等）。在要求嚴(yán)格的應(yīng)用中，可通過頻率規(guī)劃與特殊的天線設(shè)計減少干擾。由于傳統(tǒng)藍(lán)牙與低功耗藍(lán)牙均使用AFH這項可以最大程度減少其他無線電技術(shù)干擾的技術(shù)，因此藍(lán)牙傳輸具有出色的穩(wěn)定性與可靠性。

5．連接范圍
低功耗藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)制與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)略有不同。這一不同的調(diào)制以10毫瓦分貝的無線芯片組（低功耗藍(lán)牙最大功率）實現(xiàn)了高達(dá)300米的連接范圍。

6．易用性和集成性

低功耗藍(lán)牙一般基于一臺與多臺從設(shè)備連接的主設(shè)備。所有設(shè)備要么是主設(shè)備，要么是從設(shè)備，但無法同時當(dāng)主設(shè)備和從設(shè)備。主設(shè)備控制從屬設(shè)備的通信頻率，而從屬設(shè)備只能根據(jù)主設(shè)備的要求進(jìn)行通信。相比傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)，低功耗藍(lán)牙技術(shù)所增加的一項新功能就是“廣播”功能。通過這項功能，從設(shè)備可以告知其需要向主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。廣播消息還包括活動或測量值。

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256KB 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。

倫茨科技擁有自主研發(fā)無線射頻和低功耗藍(lán)牙BLE5.2芯片并具有全球知識產(chǎn)權(quán)，針對AIoT物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域和個人消費者，提供藍(lán)牙主控全集成芯片的「軟硬件共性」解決方案及核心器件，配套全方位APP軟件平臺定制開發(fā)。所設(shè)計的藍(lán)牙芯片方案應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備、藍(lán)牙室內(nèi)導(dǎo)航、智能家居、醫(yī)療健康、運動建身、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程控制、個人外設(shè)及AIoT物聯(lián)網(wǎng)等場景。