【揭秘】隱藏在你身邊的藍牙4.0 BLE

　　如今，藍牙4.0(BLE)催生了眾多智能硬件，BLE技術(shù)為何如此受人青睞?

　　藍牙4.0帶來(lái)的熱潮，影響著(zhù)智能設備的興起與創(chuàng )新，并向著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域延伸。我們知道，現在移動(dòng)設備上使用的藍牙大多是藍牙4.0，而藍牙4.0標準又包含了低功耗藍牙(BLE)，相較于傳統藍牙，BLE技術(shù)最重要的特點(diǎn)有三個(gè)：低延遲、低功耗、低吞吐量。

　　藍牙4.0(BLE)工作在2.4GHz ISM頻段，采用跳頻技術(shù)與GFSK調制技術(shù)，廣播頻段均避開(kāi)Wi-Fi頻段，確保不受Wi-Fi信號影響。BLE具有40個(gè)頻段，其中有只有3個(gè)廣播頻段，37個(gè)連接頻段，大大縮短設備建立連接的時(shí)間，又能保證的數據的魯棒性。

　　一、藍牙4.0(BLE)協(xié)議棧簡(jiǎn)介

　　藍牙4.0(BLE)協(xié)議棧包含兩部分：主機和控制器，如圖1所示。協(xié)議定義的是一系列的通信標準，通信雙方需要共同按照這一標準進(jìn)行通信。

　　圖1 藍牙4.0(BLE)體系架構

　　控制器部分包括：物理層，鏈路層、主機控制接口層。

　　1.物理層：從2400MHz~2480MHz，間隔大小為2MHz的40個(gè)頻段，其中3個(gè)廣播頻段，37個(gè)連接頻段。

　　2.鏈路層：控制設備的狀態(tài)。設備可以有五種狀態(tài)：就緒、廣播、搜索、初始化和連接。一個(gè)處于連接狀態(tài)的設備會(huì )有一個(gè)角色：master(主)和slave(從)。

　　3.主機控制接口層：主機和控制器之間的一個(gè)標準接口。這一層可以是軟件或者硬件接口，如UART、SPI、USB等。

　　主機部分包括：邏輯鏈路控制及自適應協(xié)議層、安全管理層、屬性協(xié)議層、通用屬性配置層、通用訪(fǎng)問(wèn)配置層。

　　1.邏輯鏈路控制及自適應協(xié)議層：為上層提供封裝傳輸數據的服務(wù)，允許邏輯上的點(diǎn)對點(diǎn)數據通信。

　　2.安全管理層：定義了配對和秘鑰分配方式，為協(xié)議棧其他層與另一個(gè)設備之間的安全連接和數據交換提供服務(wù)。

　　3.屬性協(xié)議層：允許設備向另外一個(gè)設備展示一塊特定的數據，稱(chēng)之為“屬性”。展示“屬性”的設備稱(chēng)為服務(wù)器，與之配對的設備稱(chēng)為客戶(hù)端。

　　4.通用屬性配置層：定義了使用屬性協(xié)議層的服務(wù)框架，用于已連接的藍牙設備之間的數據通信。

　　5.通用訪(fǎng)問(wèn)配置層：負責處理設備訪(fǎng)問(wèn)模式和程序，包括設備發(fā)現、建立連接、終止連接、初始化安全特性和設備配置。

　　這就像上世紀的老式電話(huà)機，要經(jīng)過(guò)調頻、撥號、接線(xiàn)、等待、通話(huà)等等一系列的過(guò)程。而如果由工程師來(lái)開(kāi)發(fā)藍牙功能，就要先完成這些基本的協(xié)議棧上的工作，才到應用層的開(kāi)發(fā)，這樣一來(lái)是否會(huì )覺(jué)得十分復雜，頗費心神?

　　藍牙4.0(BLE)的出現帶來(lái)低功耗的同時(shí)也增加了藍牙的開(kāi)發(fā)難度，為了減小藍牙的開(kāi)發(fā)難度，ZLG致遠電子基于NXP的藍牙4.0(BLE)芯片和MCU芯片開(kāi)發(fā)的一款低功耗、高性能，支持二次開(kāi)發(fā)的藍牙4.0(BLE)模塊——AW824BPT。

　　二、產(chǎn)品特征

　　32位ARM? Cortex?-M0+內核處理LPC824;

　　32KB片內Flash，8KB片內SRAM;

　　支持用戶(hù)基于A(yíng)Metal快速二次開(kāi)發(fā);

　　3路UART(可分配給任意IO管腳)，4路I2C，2路SPI，12路ADC，6路PWM;

　　支持主從模式，主機最多連接8個(gè)從機;

　　高達50kbps數據傳輸速率;

　　支持藍牙4.0(BLE);

　　寬工作電壓2.4~3.6V;

　　接收靈敏度：-93dBm;

　　發(fā)射功率：-20dbm ~ 4dbm，通過(guò)AT指令可調;

　　天線(xiàn)類(lèi)型：PCB天線(xiàn)。

　　圖2 比一元硬幣還小的AW824BPT

　　三、藍牙4.0(BLE)在智能血壓計上的應用

　　AW824BPT藍牙核心板內置完整的藍牙4.0(BLE：Bluetooth Low Energy)標準協(xié)議，用戶(hù)無(wú)需了解任何與無(wú)線(xiàn)協(xié)議有關(guān)的內容即可快速使用，可廣泛應用于各類(lèi)智能單品或者有實(shí)時(shí)性要求的場(chǎng)合，如智能家居、移動(dòng)支付、藍牙防丟器、醫療設備等。

　　圖3 藍牙4.0(BLE)的應用

　　藍牙電子血壓計即是在原有血壓計的基礎上，增加低功耗藍牙透傳模塊，通過(guò)串口通信，實(shí)現血壓計與智能手機的藍牙連接記錄各血壓參數值，為用戶(hù)提供分析、評估。如此簡(jiǎn)單的就可以為您的設備增加上了藍牙傳輸功能，是否覺(jué)得不可思議呢?

　　圖4 藍牙電子血壓計

　　AW824BPT藍牙核心板不僅內置藍牙4.0(BLE)協(xié)議并支持用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)，還可實(shí)現1對8一主多從模式，實(shí)現多個(gè)設備間的信息交互。在通信過(guò)程中不僅考慮了數據的穩定傳輸，做到不錯、不亂、不丟，還能保證用戶(hù)數據的安全保密，滿(mǎn)足AES數據加密規范，確保您的數據不會(huì )被第三方識別和獲取。