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Bluetooth Smart – 實現應用的橋樑

時間:2014-07-21 12:40來源:意法半導體 作者:Vishal Goyal 點擊:
Bluetooth Smart標準概述
Bluetooth Smart又稱低能耗藍芽[BLE]是一個低功耗無線網路通訊標準。低功耗裝置和感測器可透過BLE標準連接智慧型手機和平板電腦。此項技術採用2.4GHz微波無線電傳輸資訊。在使用Bluetooth Smart標準化後,開發應用和配件無需再使用某一個特定的藍芽協議。創新企業可以利用該技術研發尺寸精巧且電池使用壽命時間極長的手機配件。Bluetooth Smart硬體配件可無縫地連接智慧型手機,與功能豐富的使用者介面和通訊介面配合,充分發揮智慧型手機功能豐富的優勢。

Classical Bluetooth與Bluetooth Smart[BLE]比較
傳統藍芽技術Classical Bluetooth是近距離資料或話音交換無線技術標準,被廣泛用於智慧型手機、筆記型電腦、PC周邊設備、耳機等產品裝置之間的資料、語音和視訊傳輸。但是,藍芽產品耗電量較大,不適用於對電池使用壽命要求極高的裝置。

BLE低能耗藍芽技術雖然與Classic Bluetooth技術工作在同一頻譜,但是採用一套不同的通道傳送資訊。傳統藍芽技術有79路1-MHz寬的通道,而低能耗藍芽技術有40路2-MHz寬的通道。低能源藍芽技術利用跳頻克服窄帶訊號干擾難題,可讓以前受限於功耗的目標應用實現超低功耗連接和基本資料傳輸功能。
 
技術規範
傳統藍芽技術
低能源藍芽技術
射頻
2.4 Ghz
2.4 Ghz
通訊距離
10
10
空中資料傳輸速率
1–3 Mbit/s
1 Mbit/s
應用輸送量
0.7–2.1 Mbit/s
0.2 Mbit/s
主動從設備
7-16,777,184
無限制
資料安全
64/128位和應用層由用戶自訂
穩健性
自我調整快速跳頻,FEC,快速ACK
自我調整快速跳頻
延遲(從連接狀態開始)
通常100 ms
通常6 ms
發送資料總計用時
100 ms
<6 ms
政府法規
全球
全球
認證機構
Bluetooth SIG
Bluetooth SIG
語音功能
網路拓撲
功耗
1是參考值
0.010.5(取決於使用情況)
最大功耗
<30 mA
<15 mA
服務發現機制
Profile概念
主要用例
手機、遊戲機、耳機、身歷聲音效串流播放機、汽車資訊娛樂、電腦等。
手機、遊戲機、電腦、手錶、運動健身器材、醫療儀器、安全系統、接近偵測裝置、汽車、家電、工廠自動化、工業控制等。
低能耗藍芽技術[BLE]的特性
Bluetooth Smart
Bluetooth Smart的功耗極低,是一個真正的低能耗標準。Bluetooth Smart裝置只使用一個標準硬幣電池供電,續航時間可長達數月甚至數年之久。這些Bluetooth Smart裝置可以作為其它Bluetooth Smart裝置的配件或具有Bluetooth Smart功能的智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦等設備的配件,負責向這些主機設備發送資訊。

Bluetooth Smart Ready
Bluetooth Smart Ready是單片實現Classic Bluetooth + BLD兩大藍芽標準的晶片。這些晶片屬於集線器類元件,能夠接收Classical Bluetooth和Bluetooth Smart兩種裝置傳送的資料,並將其轉換成有價值的資訊。

藍芽裝置的互聯互通
如果某一個裝置內建下列版本的藍芽標準:
裝置示例
該裝置相容下列藍芽裝置:
Classical Bluetooth
智慧型手機、平板電腦、電視、DVD、筆記型電腦
Classical Bluetooth
Bluetooth Smart Ready
Bluetooth Smart Ready
智慧型手機、平板電腦、電視、DVD、筆記型電腦
Classical Bluetooth
Bluetooth Smart Ready
Bluetooth Smart
Bluetooth Smart
手錶、電子標籤、玩具、遙控器、溫控器、可攜式醫療設備
Bluetooth Smart Ready
Bluetooth Smart
 
Bluetooth Smart IC規範
• 無線網路處理器IC,完整的PHY、鏈路層和主機
• 單模主從機解決方案
• 頻帶:2.4GHz
• 資料速率:1Mbps
• 輸入電壓: 2.0V
• 3.6V
• 智慧電源管理:降壓DC-DC / 線性穩壓器
• 最大接收電流:7.3 mA
• 在0 dBm時最大發送電流:8.2 mA
• 輸入電壓監控
• 外部微控制器介面:SPI
 

意法半導體的Bluetooth Smart晶片BlueNRG的分層架構

Bluetooth Smart的目標應用
遙控器
今天,紅外線是遙控器中使用最普遍的無線通訊媒介。不過紅外線通訊受到視線限制,且只能單向通訊。而BLE遙控器不受視線限制,此外,因整合MEMS感測器,支援手勢控制功能。BLE遙控器甚至還能接收主要媒介的輸入訊號,例如打開遙控器LED燈或查找遺落在房間角落的遙控器。
BLE還准許將Bluetooth Smart智慧型手機用作遙控器。只需在主媒體內添加BLE,即可節省一個遙控器。

智慧家庭
BLE為用戶輕鬆控制燈光、家電、門鎖、車庫、安保系統、空調和暖氣設備提供了一個捷徑。這些裝置若內建Bluetooth Smart晶片,Bluetooth Smart手機或平板即可控制這些裝置。創新應用還能讓使用者根據自己的要求控制智慧型手機的各個單元。

BLE還提供無線加密通訊功能,確保用戶精確測量和監控家庭耗電量。

工業自動化
現在,工業設備能夠向Bluetooth Smart智慧型手機、平板或個人電腦發送重要的性能和安全資訊,再也不用拖著長長的線纜,讓生產設備安裝更加靈活,組網更加方便容易。

醫療與健身
運動手錶、心率監控儀、血糖計、脈搏血氧儀、計步器,這些裝置可透過BLE連接到智慧型手機,再透過手機連接到網際網路,將資訊存放在雲端,與醫生和親朋分享。BLE准許將這些裝置放在人體的重要位置,例如,鞋裡或手腕。BLE支援多種醫療設備,例如,血糖計、心率監控儀、溫度計和血壓計。

接近偵測與防盜配件
在寵物或兒童身上放置一個小巧的BLE配件,當他們走出家長視線時,BLE配件就會向智慧型手機發出報警通知。如果汽車鑰匙內建BLE晶片,當鑰匙找不到時,透過相連的智慧型手機可輕鬆找到鑰匙。如果錢包和行李箱內建BLE晶片,當有人想偷錢包或行李箱時,智慧型手機就會發出報警。BLE支援接近偵測和FIND ME藍芽協定,可完美實現這些應用。

結論
目前iOS、Windows和Android三大主要作業系統均支援BLE,同時新上市的主流智慧型手機均支援BLE,預計該功能將會成為今後幾個月新上市手機的標準配備。數以百萬計的Bluetooth Smart智慧型手機、筆記型電腦和平板電腦將會為Bluetooth Smart配件提供一個強大的平台。超低功耗,硬幣電池,數年之久的使用壽命,低價格,諸多優勢設計人員使用Bluetooth Smart技術研發創新產品提供了可能。
 
(責任編輯:jane)
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