一文讀懂低功耗藍(lán)牙的應(yīng)用

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于2010年推出了藍(lán)牙4.0規(guī)范，其中低功耗藍(lán)牙的出現(xiàn)滿足了小型電池供電設(shè)備進(jìn)行低功耗無(wú)線連接的需求，因此得到廣泛應(yīng)用。本文章將帶你深入了解低功耗藍(lán)牙的應(yīng)用。

?低功耗藍(lán)牙簡(jiǎn)介

2010年,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟SIG將低功耗無(wú)線技術(shù)重新命名為“藍(lán)牙低功耗”（Bluetooth LE），推出藍(lán)牙4.0規(guī)范。藍(lán)牙低功耗（Bluetooth Low Energy）技術(shù)，也稱(chēng)為Bluetooth Smart，從藍(lán)牙V4.0開(kāi)始作為核心規(guī)范的一部分，是專(zhuān)門(mén)針對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備構(gòu)建的功能和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的藍(lán)牙版本，最大的特點(diǎn)是降低了成本和功耗。它可以滿足小型電池供電的設(shè)備進(jìn)行低功耗無(wú)線連接的要求，并大大延長(zhǎng)電池壽命，甚至僅需紐扣電池即可工作幾年。目前，藍(lán)牙低功耗技術(shù)已被廣泛使用，主要應(yīng)用包括：定位標(biāo)簽，資產(chǎn)跟蹤，運(yùn)動(dòng)及健身傳感器，醫(yī)療傳感器，智能手表，遙控器，玩具等。

廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，推出了多個(gè)系列低功耗藍(lán)牙模組，包括ZLG52810系列從機(jī)藍(lán)牙模組、ZM52820系列主從藍(lán)牙模組 和ZM8258系列主從藍(lán)牙模組。產(chǎn)品滿足小型電池供電的設(shè)備進(jìn)行低功耗無(wú)線通信的需求，并且支持兩種低功耗模式，最低功耗可達(dá)到nA級(jí)別。用戶可根據(jù)設(shè)備使用場(chǎng)景，通過(guò)AT指令配置合適自身設(shè)備工作的功耗模式。

普通休眠模式：串口停止工作，模組功耗達(dá)uA級(jí)別，協(xié)議棧可正常運(yùn)行，通過(guò)喚醒引腳喚醒或模組收到BLE數(shù)據(jù)喚醒。

深度休眠模式：大部分外設(shè)關(guān)閉，協(xié)議棧停止運(yùn)行，進(jìn)入深度休眠模式，最低功耗功耗可達(dá)到nA級(jí)別，如需設(shè)備工作可通過(guò)喚醒引腳喚醒藍(lán)牙模組。

?低功耗藍(lán)牙如何實(shí)現(xiàn)低功耗？

1. 更短的廣播時(shí)間

BLE有40個(gè)信道，其中37、38、39為廣播信道，也叫作主廣播信道。主廣播信道最大廣播31個(gè)字節(jié)，其余37個(gè)是數(shù)據(jù)信道也叫作次廣播信道，當(dāng)需要廣播發(fā)送大數(shù)據(jù)包時(shí)，就要通過(guò)次廣播信道發(fā)送長(zhǎng)度介于0-255字節(jié)的數(shù)據(jù)包。為實(shí)現(xiàn)低功耗，藍(lán)牙廣播一般在3個(gè)主廣播信道上各廣播一次，每次廣播時(shí)射頻的開(kāi)啟時(shí)間也由傳統(tǒng)的22.5ms減少到0.6-1.2ms。

2. 更低的待機(jī)功耗

低功耗藍(lán)牙設(shè)計(jì)了用深度休眠狀態(tài)來(lái)替換傳統(tǒng)藍(lán)牙的空閑狀態(tài)，在深度休眠狀態(tài)下，主機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于超低的負(fù)載循環(huán)狀態(tài)，同時(shí)休眠狀態(tài)關(guān)閉了很多接口，只在需要運(yùn)作時(shí)由控制器來(lái)啟動(dòng)，節(jié)省了最多的能源，實(shí)現(xiàn)了深度休眠。

3. 軟件層面的優(yōu)化

• 高效率的編碼方式可以用更少的時(shí)間發(fā)送同等數(shù)量的數(shù)據(jù)從而降低功耗；
• 與傳統(tǒng)藍(lán)牙相比，低功耗藍(lán)牙支持超短數(shù)據(jù)包，這使得發(fā)送時(shí)所需的時(shí)間更少，同時(shí)較快的啟動(dòng)時(shí)間縮短發(fā)射和接收的等待時(shí)間；
• 占用較少的資源，低功耗藍(lán)牙僅采用一個(gè)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)，名稱(chēng)發(fā)現(xiàn)，信息的讀取和寫(xiě)入，比采用多個(gè)協(xié)議的經(jīng)典藍(lán)牙所需的開(kāi)銷(xiāo)更少，從而降低功耗；

低功耗藍(lán)牙協(xié)議中采用了客戶端-服務(wù)器架構(gòu)，將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通信開(kāi)銷(xiāo)。

?常見(jiàn)的低功耗應(yīng)用場(chǎng)景1.智能門(mén)鎖

在智能門(mén)鎖的應(yīng)用場(chǎng)景中，通過(guò)門(mén)鎖內(nèi)安裝藍(lán)牙模塊，人們可以通過(guò)APP實(shí)時(shí)讀取智能鎖的藍(lán)牙信息，然后進(jìn)行配對(duì)，向服務(wù)器發(fā)送解鎖請(qǐng)求，服務(wù)器將解鎖命令發(fā)送給手機(jī)，手機(jī)接收到解鎖信息后，通過(guò)門(mén)鎖里面的藍(lán)牙模塊把指令發(fā)送給智能鎖門(mén)，開(kāi)鎖方便、快捷、安全。

2. 智慧醫(yī)療目前健康醫(yī)療設(shè)備通常是可穿戴產(chǎn)品，通過(guò)藍(lán)牙模塊，可接收和分析接收到的健康數(shù)據(jù)，起到對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用。典型產(chǎn)品如：手環(huán)、手表、健康體重秤、血糖計(jì)、血壓計(jì)、脈搏血氧儀、心率帶、活動(dòng)傳感器等。

3. 智能照明

低功耗藍(lán)牙智能MESH燈，利用低功耗藍(lán)牙技術(shù)和MESH組網(wǎng)技術(shù)，只需在智能手機(jī)上安裝一個(gè)app，即可實(shí)現(xiàn)燈光的智能組網(wǎng)控制更加方便，靈活，同時(shí)支持遙控器設(shè)備。

4. HID設(shè)備的應(yīng)用采用低功耗藍(lán)牙技術(shù)，相較傳統(tǒng)藍(lán)牙鍵盤(pán)鼠標(biāo)，具有功耗更低、配對(duì)連接更加快速方便的特點(diǎn)。在客戶現(xiàn)有的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)上可以增加BLE實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速升級(jí)。

5. 智能家電

在傳統(tǒng)家電上，例如豆?jié){機(jī)、電飯煲等，通過(guò)低功耗藍(lán)牙控制，將其升級(jí)為更加智能的家電設(shè)備。通過(guò)智能手機(jī)對(duì)家電進(jìn)行開(kāi)關(guān)、預(yù)約等各種控制，還可以對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行故障自檢、固件升級(jí)等功能。

6. iBeacon應(yīng)用

iBeacon基于低功耗藍(lán)牙廣播給手機(jī)發(fā)送信息，能幫助商家優(yōu)化經(jīng)營(yíng)策略，利用用戶的地理位置提供服務(wù)。采用低功耗藍(lán)牙性能更穩(wěn)定可靠，功耗更低，讓設(shè)備保持更長(zhǎng)的工作時(shí)間。