物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中常用的低功耗自組網(wǎng)無(wú)線傳輸方案（二）_藍(lán)牙模塊篇

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用BLE藍(lán)牙模塊

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用BLE藍(lán)牙模塊的原因主要有以下幾點(diǎn)：

低功耗特性

延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航：BLE（Bluetooth Low Energy）藍(lán)牙模塊的主要優(yōu)勢(shì)在于其低功耗設(shè)計(jì)。它通過減少無(wú)線電的喚醒時(shí)間、縮短連接時(shí)間、使用較小的數(shù)據(jù)包以及在不活躍時(shí)進(jìn)入睡眠模式等方式，極大地降低了能耗，從而延長(zhǎng)了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而無(wú)需頻繁充電或更換電池的設(shè)備尤為重要。

優(yōu)化編碼與協(xié)議：BLE支持高效率的編碼方式，能夠用更少的時(shí)間發(fā)送同等數(shù)量的數(shù)據(jù)，同時(shí)使用較短的啟動(dòng)時(shí)間和占用較少的資源，進(jìn)一步降低了功耗。

廣泛的兼容性和互操作性

多平臺(tái)支持：BLE藍(lán)牙模塊得到了主設(shè)備制造商的廣泛采用，如安卓、iOS、Windows 10、Linux等主流操作系統(tǒng)均原生支持BLE低功耗藍(lán)牙。這使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠與市場(chǎng)上絕大多數(shù)的智能設(shè)備進(jìn)行連接和通信。

標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議：BLE作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，確保了不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備之間的互操作性，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建提供了便利。

可靠的連接和數(shù)據(jù)傳輸

穩(wěn)定連接：BLE提供了可靠的連接性能，確保了數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性，減少了數(shù)據(jù)丟失的可能性。這對(duì)于需要連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

高效數(shù)據(jù)傳輸：BLE允許設(shè)備之間進(jìn)行快速且頻繁的數(shù)據(jù)交換，這對(duì)于需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的應(yīng)用來(lái)說(shuō)尤為重要。例如，在生產(chǎn)線上的即時(shí)故障檢測(cè)和預(yù)防性維護(hù)等領(lǐng)域，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集能夠幫助提高生產(chǎn)效率并減少停機(jī)時(shí)間。

成本效益

低成本部署：BLE模塊通常體積小且易于集成，可以以相對(duì)較低的成本部署到各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。這使得物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)和擴(kuò)展變得更加經(jīng)濟(jì)高效。

靈活性和可擴(kuò)展性

與其他技術(shù)集成：BLE技術(shù)可以輕松地與其他無(wú)線技術(shù)（如Wi-Fi、Zigbee等）集成，形成混合型網(wǎng)絡(luò)，從而增強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。這意味著可以根據(jù)特定的需求定制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)保持與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性。

廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：BLE藍(lán)牙模塊在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用非常廣泛，包括智能門鎖、汽車電子、設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。這些應(yīng)用場(chǎng)景充分展示了BLE藍(lán)牙模塊在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的重要性和價(jià)值。其他場(chǎng)景還包括：

智能家居：如智能燈泡、智能插座、智能門鎖等，通過BLE模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP控制。

智能穿戴：如智能手表、智能手環(huán)等，通過BLE模塊與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步和交互。

醫(yī)療設(shè)備：如心率監(jiān)測(cè)器、血壓計(jì)等，通過BLE模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)或云端進(jìn)行分析和管理。

資產(chǎn)管理：如RFID標(biāo)簽、資產(chǎn)跟蹤器等，通過BLE模塊實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和追蹤。

工業(yè)控制：如傳感器網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等，通過BLE模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用BLE藍(lán)牙模塊是出于其低功耗、廣泛兼容性、可靠連接、成本效益、靈活性和可擴(kuò)展性等多方面考慮。這些優(yōu)勢(shì)使得BLE藍(lán)牙模塊成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。

本文會(huì)再為大家詳解藍(lán)牙模塊家族中的一員——BLE藍(lán)牙模塊。

1.BLE藍(lán)牙模塊的定義

BLE藍(lán)牙模塊，全稱為Bluetooth Low Energy模塊，是指支持藍(lán)牙協(xié)議4.0或更高版本的無(wú)線通信模塊。它最大的特點(diǎn)是成本和功耗的降低，特別適用于實(shí)時(shí)性要求較高但數(shù)據(jù)速率相對(duì)較低的產(chǎn)品，如遙控類設(shè)備（鼠標(biāo)、鍵盤）、傳感設(shè)備（心跳帶、血壓計(jì)、溫度傳感器）等。BLE藍(lán)牙模塊因其低功耗特性，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域成為了一項(xiàng)重要的技術(shù)，為大量設(shè)備提供了長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行能力。

2.原理

BLE藍(lán)牙模塊的實(shí)現(xiàn)原理主要基于BLE技術(shù)，旨在通過智能手段最大限度地降低功耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。BLE通過多種方式實(shí)現(xiàn)低功耗，包括減少無(wú)線電的喚醒時(shí)間、縮短連接時(shí)間、使用較小的數(shù)據(jù)包等。BLE協(xié)議棧是連接芯片和應(yīng)用的橋梁，主要由物理層（PHY）、鏈路層（LL）、通用訪問配置文件（GAP）等組成，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)、射頻通道選擇、數(shù)據(jù)包識(shí)別、數(shù)據(jù)完整性保證等任務(wù)。

3.分類

BLE藍(lán)牙模塊按照藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的不同，大致可以分為BLE4.0模塊、BLE4.2模塊、BLE5.0模塊等。其中，BLE5.0模塊在傳輸速度、連接數(shù)量、廣播容量等方面較之前版本有所提升，并支持藍(lán)牙Mesh技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多對(duì)多的設(shè)備通信。

4.選型參數(shù)

在BLE藍(lán)牙模塊選型時(shí)，需要考慮以下參數(shù)：

藍(lán)牙版本：如BLE4.0、BLE4.2、BLE5.0等，不同版本在傳輸速度、連接數(shù)量、廣播容量等方面有所不同。

供電方式：包括電池供電、USB供電等，需要根據(jù)設(shè)備的使用場(chǎng)景和需求進(jìn)行選擇。

尺寸和重量：對(duì)于便攜式設(shè)備來(lái)說(shuō)，模塊的尺寸和重量是重要的考慮因素。

接收靈敏度和發(fā)射功率：影響模塊的通信距離和穩(wěn)定性。

Flash和RAM：決定模塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力。

功耗：包括廣播、連續(xù)傳輸、深度睡眠、待機(jī)狀態(tài)等不同狀態(tài)下的功耗值。

連接距離：根據(jù)實(shí)際需求選擇適合的通信距離。

接口：包括UART、SPI、GPIO等，需要根據(jù)設(shè)備的硬件接口進(jìn)行選擇。

5.使用注意事項(xiàng)

數(shù)據(jù)發(fā)送速度：BLE模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送速度會(huì)因距離的增加而衰減，且以輪詢連接的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，因此在多連接情況下建議增加數(shù)據(jù)包之間的延時(shí)。

抗干擾性：如果發(fā)現(xiàn)BLE模塊與2.4G無(wú)線模塊相互干擾，建議錯(cuò)開它們的頻率。

二次開發(fā)支持：BLE藍(lán)牙模塊一般支持二次開發(fā)，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試。

兼容性測(cè)試：在將BLE模塊集成到設(shè)備中之前，需要進(jìn)行充分的兼容性測(cè)試，以確保設(shè)備能夠穩(wěn)定地與其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信。

6.廠商

BLE藍(lán)牙模塊的廠商眾多，包括但不限于Nordic Semiconductor、Texas Instruments（TI）、STMicroelectronics、Dialog Semiconductor等。這些廠商提供的BLE藍(lán)牙模塊在性能、功耗、成本等方面各有優(yōu)勢(shì)，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的廠商和產(chǎn)品。需要注意的是，在選擇廠商時(shí)，除了考慮產(chǎn)品的性能和質(zhì)量外，還需要關(guān)注廠商的技術(shù)支持、售后服務(wù)等因素。

供應(yīng)商A：億佰特

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊(cè) （芯片方案：nRF52832）

（2）主推型號(hào)1：E104-BT5032A

對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

芯片方案：nRF52832

工作頻率：2.402~2.480GHz

藍(lán)牙協(xié)議：BLE5.0

通信距離：60m

接口類型：UART

產(chǎn)品凈量：0.8±0.1g

產(chǎn)品簡(jiǎn)介：E104-BT5032A 是一款基于藍(lán)牙協(xié)議 5.0 版本的串口轉(zhuǎn) BLE 藍(lán)牙主從一體模塊，體積小、功耗低，工作在 2.4GHz 頻段。

性能參數(shù)

無(wú)法復(fù)制加載中的內(nèi)容

引腳定義

硬件參考設(shè)計(jì)

研發(fā)設(shè)計(jì)注意使用事項(xiàng)

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

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審核編輯 黃宇