智能藍(lán)牙 – 低功耗連接技術(shù)革命

　　智能藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth Smart)又稱低功耗藍(lán)牙(BLE)，是能夠?qū)⒌凸难b置和傳感器連到智能手機(jī)、平板電腦等控制器的無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，信號(hào)傳輸采用2.4GHz射頻通信技術(shù)。低功耗藍(lán)牙技術(shù)的商用推廣由藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟負(fù)責(zé)，目標(biāo)應(yīng)用主攻醫(yī)療保健、運(yùn)動(dòng)健身、安保系統(tǒng)、穿戴式裝置、家庭自動(dòng)化等智能創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)備。低功耗藍(lán)牙技術(shù)能夠幫助創(chuàng)新者研制尺寸緊湊、電池壽命長(zhǎng)久且能夠無(wú)縫連接智能手機(jī)的藍(lán)牙智能產(chǎn)品。

       傳統(tǒng)藍(lán)牙與智能藍(lán)牙

　　傳統(tǒng)藍(lán)牙是近距離傳輸數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛用于智能手機(jī)、平板電腦、PC機(jī)外設(shè)、耳機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換和音視頻傳輸，但是傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)耗電較高。人們對(duì)便攜產(chǎn)品的電池續(xù)航時(shí)間有很高的期待，期望這些裝置的普通電池或充電電池?fù)碛泻荛L(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，因此，傳統(tǒng)藍(lán)牙不適用于電池供電的便攜產(chǎn)品。

　　低功耗藍(lán)牙技術(shù)與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)共用同一頻帶通信，但是所占用通道的數(shù)量和頻率不同。傳統(tǒng)藍(lán)牙使用79個(gè)1-MHz寬帶通道，而低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用40個(gè) 2-MHz寬帶通道。低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用跳頻方法克服窄帶干擾問(wèn)題，可讓以前受限于功耗的產(chǎn)品能夠進(jìn)行低功耗連接和基本數(shù)據(jù)傳輸。

　　
       低功耗藍(lán)牙的特性

　　單模智能藍(lán)牙(Bluetooth Smart)

　　智能藍(lán)牙芯片的功耗極低，是真正的低功耗通信連接技術(shù)，僅一枚普通硬幣電池即可讓智能藍(lán)牙配件工作長(zhǎng)達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年之久。智能藍(lán)牙裝置可將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)搅硪粋€(gè)智能藍(lán)牙裝置或集成雙模智能藍(lán)牙的智能手機(jī)、平板或筆記本電腦。

　　雙模智能藍(lán)牙(Bluetooth Smart Ready)

　　雙模智能藍(lán)牙芯片是在一顆芯片上集成傳統(tǒng)藍(lán)牙 + 低功耗藍(lán)牙的集線器，能夠接收傳統(tǒng)藍(lán)牙和智能藍(lán)牙裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成有價(jià)值的信息。

　　藍(lán)牙裝置之間的兼容性

       BlueNRG智能藍(lán)牙芯片的主要特性

　　功耗要求

　　因?yàn)榇蠖鄶?shù)智能藍(lán)牙裝置都是由電池供電，所以藍(lán)牙功耗的高低直接影響電池的使用壽命，藍(lán)牙芯片對(duì)于90%的目標(biāo)應(yīng)用具有重要的意義。在一個(gè)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的低功耗藍(lán)牙IC上，超低睡眠等低功耗省電模式和極短的工作模式轉(zhuǎn)換時(shí)間可將藍(lán)牙芯片的平均工作電流降至極低水平，從而達(dá)到延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間的目的。意法半導(dǎo)體的BlueNRG是一個(gè)超低功耗的智能藍(lán)牙(BLE)單模網(wǎng)絡(luò)處理器，符合藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范v4.0的要求，讓目標(biāo)應(yīng)用只使用一枚普通硬幣電池即可滿足最大工作電流的嚴(yán)格要求。

　　更新固件

　　如果藍(lán)牙聯(lián)盟修改了藍(lán)牙協(xié)議棧，設(shè)備廠商則必須修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使其符合新的藍(lán)牙協(xié)議，因此智能藍(lán)牙裝置應(yīng)具有協(xié)議棧更新能力，意法半導(dǎo)體BlueNRG 芯片的智能藍(lán)牙協(xié)議棧運(yùn)行在內(nèi)部Cortex M0處理器內(nèi)核上，非易失性閃存支持現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)協(xié)議棧。

　　射頻網(wǎng)絡(luò)

　　為實(shí)現(xiàn)射頻通信，智能藍(lán)牙IC還需要平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器，以匹配天線和過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)。在很多情況下，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器似乎是一個(gè)瓶頸，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員要求它既完美又不占用寶貴的印刷電路板空間。意法半導(dǎo)體推出一個(gè)高可靠性的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器芯片，高集成度特性使其節(jié)省電路板空間、成本，更容易集成到產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)。

　　模塊劃分

　　智能藍(lán)牙系統(tǒng)主要有兩種模塊劃分方法

　　a) 系統(tǒng)芯片 [SOC]

　　藍(lán)牙系統(tǒng)芯片單片集成BLE收發(fā)器和微控制器，不僅包含智能藍(lán)牙協(xié)議棧，還包含藍(lán)牙規(guī)范和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)芯片的好處是集成度高，適用于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但是缺乏靈活性，不能讓開(kāi)發(fā)人員根據(jù)系統(tǒng)外設(shè)選擇最適合的微控制器，亦不能處理較復(fù)雜任務(wù)，例如，管理多路傳感器。

　　b) 網(wǎng)絡(luò)處理器

　　網(wǎng)絡(luò)處理器需要外部微控制器運(yùn)行藍(lán)牙應(yīng)用規(guī)范和應(yīng)用軟件，網(wǎng)絡(luò)處理器可能有協(xié)議棧，也可能沒(méi)有。如果沒(méi)有協(xié)議棧，則微控制器需提供協(xié)議棧。意法半導(dǎo)體的BlueNRG網(wǎng)絡(luò)處理器內(nèi)置協(xié)議棧和SPI接口，方便連接外部微控制器。這種模塊劃分方法具有較高的靈活性，讓開(kāi)發(fā)人員根據(jù)系統(tǒng)外設(shè)或復(fù)雜性選擇適合的微控制器，能夠更好地滿足系統(tǒng)電源管理要求。