藍牙連接技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中的應(yīng)用

　　嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展推動了現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的興起，越來越多的B2B和B2C企業(yè)正積極將產(chǎn)品設(shè)計云端化，而無線技術(shù)在其中起到了至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，有很多都建立了自己的網(wǎng)關(guān)平臺，旨在本地節(jié)點網(wǎng)絡(luò)和云端遠程連接中提供一定的本地存儲空間和計算機智能，Wi-Fi通常運用于遠程通信，而藍牙則是傳感器、交換機以及家電這些邊緣節(jié)點的首選協(xié)議。

　　低功耗藍牙

　　2010年，藍牙技術(shù)初入4.X時代，低功耗藍牙也適時出現(xiàn)，其對用于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器和控制軟件來說意義非凡。低功耗藍牙顧名思義是將低能耗作為主要目標(biāo)，而非高數(shù)據(jù)速率，它的能耗降低方式有很多，例如減少無線接收裝置使用時間、減少廣告掃描(在打開網(wǎng)頁過程中)渠道、只在開機狀態(tài)下發(fā)送和接受小數(shù)據(jù)包等等，因此，低功耗藍牙協(xié)議可以快速設(shè)立網(wǎng)絡(luò)連接，而能耗通常是使用傳統(tǒng)藍牙版本的百分之一。然而，低功耗藍牙也同時存在一些弊端，例如，其最大短脈沖群數(shù)據(jù)率僅為100千位/秒，而傳統(tǒng)藍牙最大可達3兆比特/秒(v2.0版本加上增強數(shù)據(jù)率)。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)量主導(dǎo)對高數(shù)據(jù)率的需求時，使用傳統(tǒng)藍牙協(xié)議會更加適合。

　　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計者可以自行決定應(yīng)用軟件所需的藍牙協(xié)議，然后將其與主處理系統(tǒng)集成。設(shè)計獨有的分離無線接收裝置是一個十分有突破性的想法，但是完成這個裝置需要花費大量的時間。還有一種選擇是采用一款已經(jīng)有合格資質(zhì)的藍牙模塊，將其與已有的設(shè)計相整合，不需要很高的價格就能將所有的藍牙棧嵌入接收器主機的微控制器中，用一組與接口總線相連的簡易應(yīng)用程序接口，輕松地設(shè)置鏈接和傳輸數(shù)據(jù)。

　　圖1—微芯模塊—RN4020

　　圖1為低功耗藍牙模塊—微芯RN4020.它適用于工業(yè)控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器標(biāo)簽和醫(yī)學(xué)設(shè)備。這個模塊是由一個簡單的UART接口控制的。配置為應(yīng)用美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼指令的應(yīng)用程序接口，它提供鏈接設(shè)置、睡眠模式切換和所有的低能耗藍牙協(xié)議管理這些功能。RN4020模塊運轉(zhuǎn)時最大電流為16毫安，睡眠模式下的最小電流為5微安，關(guān)機時電流值可達1.5微安以下。與低功耗藍牙v4.1規(guī)格相一致，RN4020模塊包括了所有必需嵌入式藍牙協(xié)議棧外形，因此應(yīng)用程序微程序控制器就不需要任何堆棧來操作。

　　圖二—RN4020框圖

　　圖二中我們可以看到RN4020模塊包含了3x10比特模擬轉(zhuǎn)換器頻道，有多達7個通用輸入輸出接口，其中一些可用于操縱模塊模式狀態(tài)發(fā)光二極管，以顯示連接狀態(tài)、運轉(zhuǎn)指示以及微芯的低能耗數(shù)據(jù)圖是否開啟。

　　滿足多連接和應(yīng)用用戶界面需求的藍牙

　　如果在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中需要更多的連接選擇和應(yīng)用軟件用戶界面支持，那么松下公司的PAN1740模塊將是一個理想的選擇。與Bluetooth Smart v4.1藍牙低能耗規(guī)格一樣，松下這款迷你的模塊尺寸為：9 x 9.5 x 1.8毫米，運轉(zhuǎn)時電流為5毫安。專為嵌入式應(yīng)用軟件設(shè)計，例如健康監(jiān)測儀和運動傳感器。這個模塊擁有無線接收裝置，Cortex-M0主機微控制器，集成式天線和內(nèi)嵌式低能耗藍牙棧。

　　圖3—松下低能耗藍牙模塊