【揭秘】隱藏在你身邊的藍(lán)牙4.0 BLE

　　如今，藍(lán)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(lán)牙4.0帶來的熱潮，影響著智能設(shè)備的興起與創(chuàng)新，并向著物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域延伸。我們知道，現(xiàn)在移動設(shè)備上使用的藍(lán)牙大多是藍(lán)牙4.0，而藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)又包含了低功耗藍(lán)牙(BLE)，相較于傳統(tǒng)藍(lán)牙，BLE技術(shù)最重要的特點(diǎn)有三個：低延遲、低功耗、低吞吐量。

　　藍(lán)牙4.0(BLE)工作在2.4GHz ISM頻段，采用跳頻技術(shù)與GFSK調(diào)制技術(shù)，廣播頻段均避開Wi-Fi頻段，確保不受Wi-Fi信號影響。BLE具有40個頻段，其中有只有3個廣播頻段，37個連接頻段，大大縮短設(shè)備建立連接的時間，又能保證的數(shù)據(jù)的魯棒性。

　　一、藍(lán)牙4.0(BLE)協(xié)議棧簡介

　　藍(lán)牙4.0(BLE)協(xié)議棧包含兩部分：主機(jī)和控制器，如圖1所示。協(xié)議定義的是一系列的通信標(biāo)準(zhǔn)，通信雙方需要共同按照這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。

　　圖1 藍(lán)牙4.0(BLE)體系架構(gòu)

　　控制器部分包括：物理層，鏈路層、主機(jī)控制接口層。

　　1.物理層：從2400MHz~2480MHz，間隔大小為2MHz的40個頻段，其中3個廣播頻段，37個連接頻段。

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

　　3.主機(jī)控制接口層：主機(jī)和控制器之間的一個標(biāo)準(zhǔn)接口。這一層可以是軟件或者硬件接口，如UART、SPI、USB等。

　　主機(jī)部分包括：邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議層、安全管理層、屬性協(xié)議層、通用屬性配置層、通用訪問配置層。

　　1.邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議層：為上層提供封裝傳輸數(shù)據(jù)的服務(wù)，允許邏輯上的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)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設(shè)備之間的安全連接和數(shù)據(jù)交換提供服務(wù)。

　　3.屬性協(xié)議層：允許設(shè)備向另外一個設(shè)備展示一塊特定的數(shù)據(jù)，稱之為“屬性”。展示“屬性”的設(shè)備稱為服務(wù)器，與之配對的設(shè)備稱為客戶端。

　　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(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。

　　5.通用訪問配置層：負(fù)責(zé)處理設(shè)備訪問模式和程序，包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)、建立連接、終止連接、初始化安全特性和設(shè)備配置。

　　這就像上世紀(jì)的老式電話機(jī)，要經(jīng)過調(diào)頻、撥號、接線、等待、通話等等一系列的過程。而如果由工程師來開發(fā)藍(lán)牙功能，就要先完成這些基本的協(xié)議棧上的工作，才到應(yīng)用層的開發(fā)，這樣一來是否會覺得十分復(fù)雜，頗費(fèi)心神?

　　藍(lán)牙4.0(BLE)的出現(xiàn)帶來低功耗的同時也增加了藍(lán)牙的開發(fā)難度，為了減小藍(lán)牙的開發(fā)難度，ZLG致遠(yuǎn)電子基于NXP的藍(lán)牙4.0(BLE)芯片和MCU芯片開發(fā)的一款低功耗、高性能，支持二次開發(fā)的藍(lán)牙4.0(BLE)模塊——AW824BPT。

　　二、產(chǎn)品特征

　　32位ARM? Cortex?-M0+內(nèi)核處理LPC824;

　　32KB片內(nèi)Flash，8KB片內(nèi)SRAM;

　　支持用戶基于AMetal快速二次開發(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(jī)最多連接8個從機(jī);

　　高達(dá)50kbps數(shù)據(jù)傳輸速率;

　　支持藍(lán)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AT指令可調(diào);

　　天線類型：PCB天線。

　　圖2 比一元硬幣還小的AW824BPT

　　三、藍(lán)牙4.0(BLE)在智能血壓計(jì)上的應(yīng)用

　　AW824BPT藍(lán)牙核心板內(nèi)置完整的藍(lán)牙4.0(BLE：Bluetooth Low Energy)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，用戶無需了解任何與無線協(xié)議有關(guān)的內(nèi)容即可快速使用，可廣泛應(yīng)用于各類智能單品或者有實(shí)時性要求的場合，如智能家居、移動支付、藍(lán)牙防丟器、醫(yī)療設(shè)備等。

　　圖3 藍(lán)牙4.0(BLE)的應(yīng)用

　　藍(lán)牙電子血壓計(jì)即是在原有血壓計(jì)的基礎(chǔ)上，增加低功耗藍(lán)牙透傳模塊，通過串口通信，實(shí)現(xiàn)血壓計(jì)與智能手機(jī)的藍(lán)牙連接記錄各血壓參數(shù)值，為用戶提供分析、評估。如此簡單的就可以為您的設(shè)備增加上了藍(lán)牙傳輸功能，是否覺得不可思議呢?

　　圖4 藍(lán)牙電子血壓計(jì)

　　AW824BPT藍(lán)牙核心板不僅內(nèi)置藍(lán)牙4.0(BLE)協(xié)議并支持用戶二次開發(fā)，還可實(shí)現(xiàn)1對8一主多從模式，實(shí)現(xiàn)多個設(shè)備間的信息交互。在通信過程中不僅考慮了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，做到不錯、不亂、不丟，還能保證用戶數(shù)據(jù)的安全保密，滿足AES數(shù)據(jù)加密規(guī)范，確保您的數(shù)據(jù)不會被第三方識別和獲取。