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      三防設備中集成的藍牙4.0 BLE特點介紹

      文章出處:研維官網人氣: 發表時間2019-07-01 19:10:55
      目前,研維三防生產的三防平板電腦、手持終端使用的藍牙還是BLE4.0,本文研維三防就安排工程師為大家介紹一下藍牙4.0 BLE特點,希望對大家有所幫助:

      1、快速啟動,瞬間連接
       
      此前藍牙版本為人詬病的地方就在于啟動速度方面,藍牙2.1版本的啟動連接需要 6s 時間,而藍牙4.0版本僅僅需要3ms即可完成,幾乎是瞬間連接。

      2、研維認為明顯的特征:低成本、低功耗
       
      低功耗藍牙支持兩種部署方式:雙模方式和單模方式。
       
      (1)雙模方式,低功耗藍牙功能集成在現有的經典藍牙控制器中,或在現有經典藍牙技術(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆棧,整體架構基本不變,因此成本增加有限。
       
      (2)單模方式,面向高度集成、緊湊的設備,使用一個輕量級連接層(Link Layer)提供超低功耗的待機模式操作。藍牙4.0BLE技術可以應用于8bit MCU,目前TI公司推出的兼容藍牙4.0BLE協議的SoC芯片CC2540/CC2541,外接PCB天線和幾個阻容器件構成的濾波電路即可實現藍牙網絡節點的構建。
       
      低功耗設計:藍牙4.0版本強化了藍牙在數據傳輸上的低功耗性能,功耗較傳統藍牙降低了百分之九十。
       
      傳統藍牙設備的待機耗電量大一直是其缺陷之一,這與傳統藍牙技術采用 16~32 個頻道進行廣播不無關系,而低功耗藍牙僅使用了3個廣播通道,且每次廣播時射頻的開啟時間也由傳統的 22.5ms 減少到 0.6~1.2ms,這兩個協議規范的改變,大幅降低了因為廣播數據導致的待機功耗。
       
      低功耗藍牙設計了用深度睡眠狀態來替換傳統藍牙的空閑狀態,在深度睡眠狀態下,主機(Host)長時間處于超低的負載循環(Duty Cycle)狀態,只在需要運作時由控制器來啟動,由于主機較控制器消耗的能源更多,因此這樣的設計也節省了多的能源。

      3、傳輸距離極大提高
       
      傳統藍牙傳輸距離為 2~10m,而藍牙4.0的有效傳輸距離可達到 60~100m,傳輸距離提升了十倍,極大開拓了藍牙技術的應用前景。當然,上述距離數值是在理想狀態下,實際使用過程中因為各種因素的影響,比如:空氣濕度、其他電磁信號干擾等等,導致實際距離可能達不到上述理論值,通過抗干擾等處理可以提高實際的傳輸距離。


      4、高安全性、高可靠性
       
      為了保證數據傳輸的安全性,使用AES-128 CCM加密算法進行數據包加密和認證。
       
      藍牙4.0BLE無線網絡拓撲結構
       
      藍牙4.0BLE網絡拓撲結構分為星型拓撲和廣播組拓撲。不同的網絡拓撲對應不同的應用領域,在藍牙4.0BLE的無線網絡中,不同的網絡拓撲結構對網絡節點的配置有不同的要求(藍牙網絡節點的類型可以分為主機、從機,也可以分為服務器、客戶端,具體配置需要根據配置文件決定)。

       
      對于無線通信而言,由于電磁波在傳輸過程中容易受很多因素的干擾,例如,障礙物的阻擋、天氣狀況等。因此,無線通信系統在數據傳輸過程中,具有內在的不可靠性。
       
      藍牙技術聯盟(SIG)在制定藍牙4.0規范時已經考慮到了這種數據傳輸過程中的內在的不確定性,所以在射頻、基帶協議、鏈路管理協議(LMP)中采用可靠性措施,包括:差錯檢測和校正、進行數據編解碼、差錯控制、數據加噪等,極大地提高了藍牙無線數據傳輸的可靠性。另外,使用自適應跳頻技術,大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線電波的串擾。
       
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