如何利用藍(lán)牙4.1為物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建低功耗無(wú)線鏈路

　　這些GATT用于處理當(dāng)前應(yīng)用的數(shù)據(jù)，如血壓、心率、體溫計(jì)、接近和找到我(Find Me)功能。IoT應(yīng)用的新規(guī)范將會(huì)采用不同的方式匯集數(shù)據(jù)。

　　服務(wù)屬性、特性和描述符將由通用識(shí)別符(UUID)集中識(shí)別。藍(lán)牙SIG為標(biāo)準(zhǔn)屬性預(yù)留了一些列UUID(其格式為xxxxxxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB)，這些通用識(shí)別符在規(guī)范中采用16位或32位短格式值表示，而非128位，以保持較小代碼長(zhǎng)度并減少?gòu)?fù)雜性。

　　GATT規(guī)范為客戶(hù)提供了大量命令，用于發(fā)現(xiàn)與服務(wù)器有關(guān)的信息。具體包括，發(fā)現(xiàn)所有主要服務(wù)的UUID，用已知UUID查找服務(wù)，然后發(fā)現(xiàn)輔助服務(wù)，以及為已知服務(wù)查找全部特性。所有這些均屬于IoT應(yīng)用規(guī)范。

　　指令通過(guò)GATT發(fā)出，用于將有關(guān)特性的數(shù)據(jù)從服務(wù)器傳輸至客戶(hù)端(“讀取”)，以及從客戶(hù)端傳輸至服務(wù)器(“寫(xiě)入”)。讀取某個(gè)值時(shí)，可通過(guò)指定該特性的UUID或者由一個(gè)句柄值完成，該值來(lái)自信息發(fā)現(xiàn)指令。寫(xiě)操作始終會(huì)通過(guò)句柄識(shí)別特性，但都可以選擇是否需要服務(wù)器做出響應(yīng)。

　　GATT也發(fā)出這種通知和指示，這是IoT鏈路的關(guān)鍵部分?？蛻?hù)端可為來(lái)自服務(wù)器的特定特性請(qǐng)求一個(gè)通知，然后，只要相關(guān)的值進(jìn)入有效狀態(tài)，服務(wù)器就會(huì)將其發(fā)送至客戶(hù)端。例如，一臺(tái)設(shè)備上的溫度傳感器服務(wù)器會(huì)在每次測(cè)量時(shí)通知其客戶(hù)端。這樣可避免客戶(hù)端對(duì)服務(wù)器進(jìn)行輪詢(xún)，從而省去了常規(guī)無(wú)線鏈路。除需要客戶(hù)端做出響應(yīng)，用于確認(rèn)客戶(hù)端收到該信息外，指示和通知類(lèi)似。

　　芯片和模塊制造商正在GATT頂端增加多個(gè)層級(jí)，讓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員利用這些規(guī)范開(kāi)發(fā)自己的軟件。這樣，在使用藍(lán)牙4.0和藍(lán)牙4.1的現(xiàn)有全部芯片和模塊升級(jí)系統(tǒng)后，軟件還能與之兼容。

　　Laird Wireless等模塊制造商正在消除這種復(fù)雜性，它們?cè)谑褂萌鏐T800等藍(lán)牙4.0模塊，并開(kāi)發(fā)能在這些模塊上支持藍(lán)牙4.1的固件。BT800采用由CSR提供、帶有天線和接口的收發(fā)器，輸出功率為8 dBm，在8.5 mm x 13 mm的緊湊基底面內(nèi)集成了全部功能。該模塊包含了支持BLE應(yīng)用開(kāi)發(fā)所需的全部硬件和固件，包括用于連接外設(shè)和傳感器的UART、SPI、I2C、ADC和GPIO接口。利用這些接口連接單線、雙線或者多線鏈路會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。

　　圖2：利用Laird Wireless的BT800智能藍(lán)牙雙模式模塊，能很容易在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中添加藍(lán)牙4.1連接功能，進(jìn)而升級(jí)至藍(lán)牙4.1.

　　Laird增加了一種可使模塊獨(dú)立運(yùn)行的事件驅(qū)動(dòng)型編程語(yǔ)言，因此能通過(guò)任何接口直接連接傳感器，而不必依賴(lài)外部處理器。一個(gè)簡(jiǎn)單的smartBASIC應(yīng)用包含了從傳感器數(shù)據(jù)讀取、寫(xiě)入和處理，到再利用智能藍(lán)牙將其傳輸至任何藍(lán)牙4.1設(shè)備的全部端到端過(guò)程。

　　同時(shí)，CSR也會(huì)采用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)IoT組網(wǎng)，而且模塊制造商也可以使用這些網(wǎng)絡(luò)。盡管藍(lán)牙4.1能提供從智能手機(jī)到其外設(shè)的八到十個(gè)獨(dú)立鏈路，構(gòu)建個(gè)人局域網(wǎng)或者菊花鏈鏈路，但CSR開(kāi)發(fā)出了位于藍(lán)牙4.0協(xié)議棧頂層的固件，用于控制網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量多達(dá)65，000個(gè)的設(shè)備。

　　這種具有潛在顛覆性的技術(shù)把智能手機(jī)置于IoT的核心。CSR Mesh網(wǎng)幾乎能讓無(wú)限個(gè)支持智能藍(lán)牙的設(shè)備簡(jiǎn)單地連接在一起，并由一部手機(jī)、一臺(tái)平板電腦或者PC直接控制。

　　針對(duì)智能家庭和IoT應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的解決方案，將一個(gè)配置和控制協(xié)議與CSR認(rèn)可的智能藍(lán)牙設(shè)備組合在一起，其中包括CSR101x和CSR8811.用戶(hù)利用這一解決方案，無(wú)論在什么位置，都能控制自己家中任何一個(gè)支持智能藍(lán)牙的設(shè)備，如照明、供熱和安防系統(tǒng)。在用戶(hù)體驗(yàn)過(guò)程中，基于該協(xié)議的解決方案不需要復(fù)雜的設(shè)置、配對(duì)或者使用如路由器等接入設(shè)備，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

　　不同于其他家庭自動(dòng)化連接解決方案，CSR Mesh網(wǎng)能保證在家中的任何地方都能利用移動(dòng)設(shè)備直接控制，因?yàn)榧葲](méi)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍限制，也不需要集線器。開(kāi)發(fā)人員不必使用專(zhuān)有解決方案或添加其他任何東西，就能構(gòu)建無(wú)需復(fù)雜配置即可輕松工作的產(chǎn)品。

　　CSR Mesh網(wǎng)協(xié)議采用智能藍(lán)牙中的一種模式向網(wǎng)絡(luò)中的其它藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送信息。這些信息可發(fā)送至一個(gè)設(shè)備或者一組設(shè)備。一臺(tái)設(shè)備也可以屬于多個(gè)設(shè)備組。具體控制由支持智能藍(lán)牙的電器(如燈具開(kāi)關(guān))或者由現(xiàn)在的大部分手機(jī)或平板電腦完成。

　　為保證開(kāi)發(fā)人員讓自己的產(chǎn)品迅速面市，CSR將發(fā)布針對(duì)用戶(hù)的開(kāi)發(fā)套件。該套件將提供安卓和iOS應(yīng)用源代碼以及獲取CSR Mesh網(wǎng)的二進(jìn)制庫(kù)權(quán)限。

　　軟件不使用藍(lán)牙4.1的特性，而是通過(guò)擴(kuò)展藍(lán)牙4.0來(lái)覆蓋一個(gè)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是一個(gè)泛洪網(wǎng)狀網(wǎng)，非路由式網(wǎng)狀網(wǎng)，因此所有設(shè)備可作為網(wǎng)絡(luò)中的一員接入，向其它節(jié)點(diǎn)傳送信息。也就是說(shuō)，這對(duì)于用戶(hù)設(shè)置極為簡(jiǎn)單，因?yàn)樵撘?guī)范能自動(dòng)處理信息傳送任務(wù)。信息的原始發(fā)送設(shè)備可在網(wǎng)中任何位置，然后該信息被轉(zhuǎn)發(fā)至覆蓋范圍以外的節(jié)點(diǎn);為解決飽和和競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，該協(xié)議包含了特性的年齡和轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。

　　盡管藍(lán)牙4.1可同時(shí)支持主、從模式，但仍需用戶(hù)自己管理這些連接，且這些連接將在控制較小的或者核心的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)揮作用。這項(xiàng)技術(shù)中沒(méi)有那些限制-連接管理工作已降至很少。