藍芽學習1

    低功耗藍芽即ble是藍芽4.0的核心規範，該技術最大特點是擁有超低的


執行功耗和待機功耗。
    BLE是一種標準，該標準定義了短距離、低資料傳輸速率無線通訊所需要


的一系列通訊協議。基於BLE的無線網路所使用的工作頻段為868MHz、915MHz


和2.4GHz，最大的資料傳輸速率為250kbps。
    CC2540是BLE單模晶片，屬於Smart，所以只能和Smart Ready 或者 


Smart 之間連線和通訊，CC2540是不相容傳統藍芽的。
    Bluetooth Low Energy (BLE)同時支援BR和 BLE 的裝置為dual-mode (


雙模)裝置為dual-mode（雙模）裝置，也就是這裡討論的Smart Ready 。


Smart Ready 是藍芽4.0裡的主體，一般具有穩定電源供電的裝置，Smart 


Ready 功耗很大，而Smart 功耗低。Smart的最主要特點是低功耗和低速率。


1.3 Bluetooth Low Energy
    
    BLE規範中定義了GAP(Generic Access Profile)和GATT(Generi 


Attribute)兩個基本配置檔案。
    1）協議中的GAP層負責裝置訪問模式和程式，包括裝置發現，建立連線


，終止連線。初始化安全特徵和裝置配置。
    2）協議棧中的GATT層用於已連線的藍芽裝置之間的資料通訊。




    低功耗藍芽支援兩種部署方式：雙模式和單模式，一般智慧機上採用雙


模式，外設一般採用BLE單模。TI公司推出的相容BluetoothLE協議的SoC晶片


CC254X，外接幾個電阻容器件構成的濾波電路和PCB天線即可實現網路節點的


構建。


    傳統藍芽裝置的待機耗電量一直是其缺陷之一，這與傳統藍芽技術採用


16至32個頻道進行廣播有很大關係，而低功耗藍芽僅適用3個廣播通道，且每


次廣播時射頻的開啟時間也有傳統的22.5ms減少到0.6-1.2ms，兩個協議規範


的改變，大幅降低了因為廣播資料導致的待機功耗。
  


    低功耗藍芽設計用深度睡眠狀態來替換傳統藍芽的空閒狀態，在深度睡


眠狀態下，主機Host 長時間處於超低的負載迴圈Duty Cycle 狀態，只在需


要運作時由控制器來啟動，由於主機較控制器消耗的能源更多，因此這樣的


設計也節省了更多的能源。


快速啟動、瞬間連線
    2.1版本的藍芽連線需要6s時間，而藍芽4.0版本僅需要3ms即可完成。


傳輸距離
    傳統藍芽傳輸距離一般2-10m，藍芽4.0的距離達到60-100。
高安全性
    使用AES-128 CCM加密演算法進行資料包加密認證。




功耗
    終端節點在資料傳送期間需要的瞬時電流是29mA;
    資料接收期間所需要的瞬時電流為24mA。




1.4 BLE 無線網路通訊通道分析


    發射時，把高頻電流轉換為電磁波發射出去；接收時，將電磁波轉換為


高頻電流。


    除了ISM頻帶外，在我國，低於135kHz，在北美、日本等地，低於400KHz


的頻帶也是免費頻段。


    BLE工作在ISM頻帶，定義了兩個頻段，2.4GHz頻段和 896/915MHz頻帶。


在IEEE802.15.4中共規定了27個通道：
    1）在2.4GHz頻段，共有16個通道，通道通訊速率為250kbps:
    2) 在915MHz頻段，共有10個通道，通道通訊速率為40kbps:
    3）在868MHz頻段，有1個通道，通道通訊速率20kbps:




    BLE工作在2.4GHz頻段，僅適用3個廣播通道，適用所有藍芽規範版本通


用的自適應調頻技術。


    自適應調頻技術是建立在自動通道質量分析基礎上的一種頻率自使用和


功率自適應控制相結合的技術，他能使調頻通訊過程中自動避開被干擾的調


頻點並以最小的發射功率、最低的被截獲概率，達到在無干擾的調頻通道上


長時間保持優質通訊的目的。
 
    
1.5 BLE無線網路拓撲結構
    
    BLE網路可以點對點或者點對多點，一個ble主機可以連線多個ble從機，


組成星型網路，還有一種有廣播裝置和多個掃描裝置組成的廣播組結構。