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三防设备中集成的蓝牙4.0 BLE特点介绍

文章出处:研维工控人气: 发表时间2019-07-01 19:10:55
目前,研维三防生产的三防平板电脑手持终端使用的蓝牙还是BLE4.0,本文研维三防就安排工程师为大家介绍一下蓝牙4.0 BLE特点,希望对大家有所帮助:

1、快速启动,瞬间连接
 
此前蓝牙版本为人诟病的地方就在于启动速度方面,蓝牙2.1版本的启动连接需要 6s 时间,而蓝牙4.0版本仅仅需要3ms即可完成,几乎是瞬间连接。

2、研维认为最明显的特征:低成本、低功耗
 
低功耗蓝牙支持两种部署方式:双模方式和单模方式。
 
(1)双模方式,低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中,或在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈,整体架构基本不变,因此成本增加有限。
 
(2)单模方式,面向高度集成、紧凑的设备,使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作。蓝牙4.0BLE技术可以应用于8bit MCU,目前TI公司推出的兼容蓝牙4.0BLE协议的SoC芯片CC2540/CC2541,外接PCB天线和几个阻容器件构成的滤波电路即可实现蓝牙网络节点的构建。
 
低功耗设计:蓝牙4.0版本强化了蓝牙在数据传输上的低功耗性能,功耗较传统蓝牙降低了百分之九十。
 
传统蓝牙设备的待机耗电量大一直是其缺陷之一,这与传统蓝牙技术采用 16~32 个频道进行广播不无关系,而低功耗蓝牙仅使用了3个广播通道,且每次广播时射频的开启时间也由传统的 22.5ms 减少到 0.6~1.2ms,这两个协议规范的改变,大幅降低了因为广播数据导致的待机功耗。
 
低功耗蓝牙设计了用深度睡眠状态来替换传统蓝牙的空闲状态,在深度睡眠状态下,主机(Host)长时间处于超低的负载循环(Duty Cycle)状态,只在需要运作时由控制器来启动,由于主机较控制器消耗的能源更多,因此这样的设计也节省了最多的能源。

3、传输距离极大提高
 
传统蓝牙传输距离为 2~10m,而蓝牙4.0的有效传输距离可达到 60~100m,传输距离提升了十倍,极大开拓了蓝牙技术的应用前景。当然,上述距离数值是在理想状态下,实际使用过程中因为各种因素的影响,比如:空气湿度、其他电磁信号干扰等等,导致实际距离可能达不到上述理论值,通过抗干扰等处理可以提高实际的传输距离。


4、高安全性、高可靠性
 
为了保证数据传输的安全性,使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
 
蓝牙4.0BLE无线网络拓扑结构
 
蓝牙4.0BLE网络拓扑结构分为星型拓扑和广播组拓扑。不同的网络拓扑对应不同的应用领域,在蓝牙4.0BLE的无线网络中,不同的网络拓扑结构对网络节点的配置有不同的要求(蓝牙网络节点的类型可以分为主机、从机,也可以分为服务器、客户端,具体配置需要根据配置文件决定)。

 
对于无线通信而言,由于电磁波在传输过程中容易受很多因素的干扰,例如,障碍物的阻挡、天气状况等。因此,无线通信系统在数据传输过程中,具有内在的不可靠性。
 
蓝牙技术联盟(SIG)在制定蓝牙4.0规范时已经考虑到了这种数据传输过程中的内在的不确定性,所以在射频、基带协议、链路管理协议(LMP)中采用可靠性措施,包括:差错检测和校正、进行数据编解码、差错控制、数据加噪等,极大地提高了蓝牙无线数据传输的可靠性。另外,使用自适应跳频技术,最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线电波的串扰。
 
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