低功耗藍(lán)牙BLE的功能和操作模式

藍(lán)牙已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，但是您知道的藍(lán)牙低功耗又稱為BLE嗎？由于開發(fā)低功耗的互聯(lián)設(shè)備已變得至關(guān)重要，因此物聯(lián)網(wǎng)制造商已設(shè)計(jì)出新技術(shù)來應(yīng)對此類環(huán)境挑戰(zhàn)。

1999年，出現(xiàn)了一種用于無線電波無線通信的新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，稱為藍(lán)牙。隨著時(shí)間的流逝，它已得到進(jìn)一步發(fā)展，成為我們許多日常設(shè)備的一部分。僅十年后，藍(lán)牙低功耗（BLE）隨核心規(guī)范4.0版一起發(fā)布。它具具有以前相同的功能，但進(jìn)行了優(yōu)化以減少能耗。

藍(lán)牙低功耗功能和操作模式

BLE，Bluetooth LE或Bluetooth Smart（其注冊商標(biāo)）。最初，它是由諾基亞以Wibree的名義設(shè)計(jì)的，直到最終由GIS（藍(lán)牙特殊利益組織）實(shí)施。其實(shí)施的主要目標(biāo)是優(yōu)化能耗。該BLE技術(shù)提供了一種簡單且可靠的接口，它是深受消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商，移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)商和工程師的青睞。它已越來越適合與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）有關(guān)的所有事務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今快速發(fā)展的行業(yè)。

藍(lán)牙4.0BLE的特點(diǎn)：

1）高可靠、高安全

2）低功耗、低成本

3）快速啟動(dòng)、瞬間連接

4）傳輸距離極大提高

應(yīng)用場景：

運(yùn)動(dòng)手環(huán)、手表、血壓計(jì)、電子秤、藍(lán)牙燈、插座等

低功耗藍(lán)牙與其他藍(lán)牙兼容性：

BR:Basic Rate ,基本碼率

EDR:Enhanced Data Rata,增強(qiáng)碼率

單模藍(lán)牙：

Bluetooth Smart:藍(lán)牙燈、藍(lán)牙插座等，可以和雙模藍(lán)牙連接

雙模藍(lán)牙：

Bluetooth Smart Ready:

既支持單模藍(lán)牙又支持傳統(tǒng)藍(lán)牙，例如：手機(jī)

操作模式

BLE設(shè)備有不同類型的連接。BLE連接的項(xiàng)目可能具有多達(dá)4種不同的功能：

"廣播者"應(yīng)作為一個(gè)服務(wù)器。因此，其目的是定期將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備，但它不支持任何傳入連接。

"觀察者"：可以只監(jiān)視并讀取由"廣播"發(fā)送的數(shù)據(jù)。在這種情況下，對象無法將任何連接發(fā)送到服務(wù)器。

該"中心"通常由一個(gè)智能手機(jī)或平板電腦。該設(shè)備提供兩種不同類型的連接：廣告模式或連接模式。它觸發(fā)了數(shù)據(jù)傳輸，從而引領(lǐng)了整個(gè)流程。

該"外圍"設(shè)備允許連接和數(shù)據(jù)與中央周期性基礎(chǔ)上傳送。該系統(tǒng)的目標(biāo)是通過使用標(biāo)準(zhǔn)過程來確保通用數(shù)據(jù)傳輸，以便其他設(shè)備也可以讀取和理解數(shù)據(jù)。

廣告和連接模式

藍(lán)牙設(shè)備傳輸塊以允許廣播數(shù)據(jù)：這稱為廣播。這些是31字節(jié)的塊，可包含特定于發(fā)送者的信息。它們還用于連接其他設(shè)備（通常是掃描儀）。為了提供廣泛的不同功能，存在幾種類型的廣告包（用于具有或不具有連接的直接或間接廣告）。

BLE根據(jù)主/從原理啟用兩個(gè)設(shè)備的連接。這定義了在線模式。在這種情況下，經(jīng)常使用GATT協(xié)議（"通用ATTribute"的縮寫）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該協(xié)議定義了兩個(gè)BLE設(shè)備如何交互以交換數(shù)據(jù)。"服務(wù)和功能"的兩個(gè)概念都可以描述共享信息：

服務(wù)可能包括一系列功能

功能包括描述，值和定義其值的信息。

藍(lán)牙4.2的某些頻率專用于廣告，而其他頻率則專用于連接模式。

藍(lán)牙允許使用UHF無線電波并在2.4 GHz頻段上進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。有40個(gè)物理信道分配用于時(shí)間和頻率復(fù)用，每個(gè)物理信道之間的距離為2 MHz（即2.4 GHz至2.48 GHz）。一些通道用于藍(lán)牙廣播（37、38、39），而另一些通道則用于連接目的。

藍(lán)牙使用與Wi-Fi相同的頻率范圍，但沒有更多相似之處。藍(lán)牙，尤其是BLE技術(shù)，功耗更低。但是，其范圍和速度均遠(yuǎn)低于Wi-Fi。

BLE的優(yōu)勢

每個(gè)協(xié)議都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。以下是BLE的一些優(yōu)勢：

從用戶的角度來看：它是由行業(yè)巨頭（IBM，Microsoft，Intel等）的聯(lián)盟開發(fā)的，確實(shí)保證了它的流行和高水平的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性。它已經(jīng)集成在所有智能手機(jī)中，以便于部署。

從安全角度來看：該協(xié)議允許管理多個(gè)安全級別。

藍(lán)牙的發(fā)展：

藍(lán)牙4.2提升了BLE數(shù)據(jù)傳輸速度，單包數(shù)據(jù)最大支持255個(gè)字節(jié)

藍(lán)牙5.0繼續(xù)提升了性能，具有比4.2大兩倍的數(shù)據(jù)速率、4倍的覆蓋范圍和8倍的廣播能力

在高速模式下最大支持2Mbit的數(shù)據(jù)速率，在遠(yuǎn)距離模式下：通過500kbps和125kps實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊

藍(lán)牙5.2 增加了定向功能