物聯網系統中為什么要使用藍牙模塊

物聯網系統中使用藍牙模塊的原因主要有以下幾點：

技術特性與優勢

短距離無線通信能力：藍牙模塊作為一種短距離無線通信技術，能夠在短距離內實現設備之間的快速連接和數據傳輸，非常適合物聯網中設備間的互聯互通。

抗干擾能力強：藍牙模塊具有較強的抗干擾能力，能夠在復雜環境中穩定工作，確保數據傳輸的可靠性和穩定性。

低功耗特性：低功耗藍牙（BLE）技術的引入，使得藍牙模塊在保持連接和數據傳輸的同時，能夠顯著降低能耗，延長設備的使用壽命，這對于物聯網中的可穿戴設備、智能家居設備等尤為重要。

體積小、易集成：藍牙模塊體積小、重量輕，易于集成到各種設備中，不會增加設備的體積和重量，便于物聯網系統的部署和應用。

全球免費協議：藍牙協議是全球免費的，這降低了物聯網系統的成本，使得藍牙模塊在物聯網中的應用更加廣泛和普及。

應用場景廣泛

智能穿戴設備：藍牙模塊在智能手環、智能手表等穿戴設備中廣泛應用，通過藍牙連接手機等終端設備，實現數據的實時同步和遠程控制。

智能家居：在智能家居領域，藍牙模塊可用于智能音箱、智能電視、智能家電等設備的互聯互通，實現智能家居系統的遠程控制和管理。同時，藍牙傳感器還可以用于家庭安防監測、環境檢測等。

智慧醫療：藍牙技術在智慧醫療領域的應用也越來越廣泛，如通過藍牙定位實現醫院室內導航、醫療設備的遠程監控和管理等。此外，藍牙模塊還可以用于實時監測患者的健康數據，提高醫療服務的效率和質量。

工業物聯網：在工業物聯網中，藍牙模塊可用于自動化生產線的監測和管理，提高生產效率和質量控制。同時，藍牙傳感器還可以監測機器設備的運行狀態，及時預測故障并進行維護。

智慧城市：藍牙技術在智慧城市中的應用前景廣闊，如通過藍牙定位技術實現城市中的室內導航、人員定位、交通管理等。此外，藍牙傳感器還可以用于城市環境監測、智能路燈管理等。

綜上所述，物聯網系統中使用藍牙模塊的原因主要基于其技術特性和廣泛應用場景。藍牙模塊以其短距離無線通信能力、抗干擾能力強、低功耗特性、體積小易集成以及全球免費協議等優勢，在物聯網中發揮著重要作用。同時，隨著物聯網技術的不斷發展和應用場景的不斷拓展，藍牙模塊在物聯網中的應用前景將更加廣闊。

本文會再為大家詳解無線通信模塊家族中的一員——藍牙。

1.藍牙模塊定義

藍牙模塊，是一種集成藍牙功能的PCBA板，用于短距離無線通訊，藍牙模塊將芯片和外圍硬件電路集成到一個PCB上，開發出所需的內置程序實現藍牙功能的設備。可以通過相關接口和MCU控制設備進行數據傳輸、可實現藍牙標準通信和組網。本文從藍牙模塊的不同的分類方式上去梳理藍牙模塊的類型，盡量的從分類方式的角度去了解藍牙模塊所具備一些特性和功能。

2.藍牙模塊分類

2.1按照協議類型分

（1）經典藍牙模塊

經典藍牙模塊(BT)泛指支持藍牙協議4.0以下的模塊，可以細分為：傳統藍牙模塊和高速藍牙模塊。

傳統藍牙模塊：藍牙誕生之初，使用的是BR基本速率技術，此時藍牙的理論傳輸速率，只能達到721.2Kbps，在2004年推出支持藍牙2.0協議的模塊，在智能手機時代爆發，新增EDR藍牙增強速率（Enhanced Data Rate）技術，通過提高多任務處理和多種藍牙設備同時運行的能力，使得藍牙設備的傳輸率可達 3Mbps，是藍牙1.2技術傳輸速率的三倍。因此除了可獲得更穩定的音頻流傳送和更低的耗電量之外，還可充分利用帶寬優勢同時連接多個藍牙設備。

高速藍牙模塊：高速藍牙模塊在2009年推出，主要代表是支持藍牙3.0協議的模塊，新增了High Speed技術，可以使藍牙調用802.11 WiFi用于實現高速數據傳輸，傳輸率高達24Mbps，是傳統藍牙模塊的8倍。

經典藍牙模塊一般用于連續流式傳輸音頻和數據量比較大的傳輸，如：語音、音樂、無線耳機、設備間文件傳輸、打印機、無線音箱等。

（2）低功耗藍牙模塊

低功耗藍牙模塊（BLE）指支持2010年推出藍牙協議4.0或更高的模塊，最大的特點是成本和功耗的降低。藍牙低功耗技術采用可變連接時間間隔，這個間隔根據具體應用可以設置為幾毫秒到幾秒不等。BLE技術采用非常快速的連接方式，因此可以處于“非連接”狀態(節省能源)，此時鏈路兩端只有在必要時才開啟鏈路，然后在盡可能短的時間內關閉鏈路。

低功耗藍牙應用于實時性要求比較高，但是低速率，低功耗的場景，如鼠標鍵盤、心率檢測器和溫度計等傳感器設備、智能家居、智能穿戴這類不需要大數據量交互的場景中，非常適合物聯網應用。

綜上所述，經典藍牙并不是BLE的過時版本，經典藍牙和低功耗藍牙共存并用于不同的應用，這完全取決于每個人的不同需求。

2.2按照對協議的支持分

按照對藍牙協議棧支持的數量可以分為單模模塊和雙模模塊。單模和雙模的概念是在BLE藍牙出現之后才有的，我們應該根據成本、應用程序和功能選擇需要的模塊。

（1）單模模塊

單模模塊就是指支持藍牙某一種協議的模塊，僅支持經典藍牙(BT)協議或者低功耗藍牙(BLE)協議。

（2）雙模模塊

雙模式模塊是指同時支持經典藍牙(BT)協議和低功耗藍牙(BLE)協議的模塊，可以運行兩套協議堆棧。雙模模塊有兩類：經典藍牙(僅限數據)+ BLE和經典藍牙(數據+音頻)+ BLE。因此雙模模塊具有很好的靈活性和兼容性。

藍牙雙模無疑是未來的主流。經典藍牙功耗較大，4.0以后的藍牙BLE功耗小，但不支持音頻協議及受數據傳輸速度限制，藍牙雙模則是綜合了兩者的優缺點，既可以支持音頻傳輸，同樣可支持數據傳輸，功耗低，并且兼容性也是兩者之和。

2.3按照功能分

站在藍牙模塊傳輸內容大小的功能角度來說，可以分為以下幾種。

（1）數據模塊

一般使用比較多的是數據模塊，也就是低功耗藍牙，也叫透傳藍牙模塊。對于數據量不大，傳輸近距離，運行和待機功耗有嚴格要求的設備來說是一個很好的選擇，由于功耗方面的優勢，4.0藍牙模塊目前已占據移動數據傳輸大部分份額，并且規模和份額還有望繼續成長。

（2）音頻模塊

而音頻模塊就需要非常大碼流的數據傳輸，所以比較適合經典的藍牙模塊。

（3）數據和音頻復合模塊

可以同時實現語音、音頻、數據的傳輸，在移動互聯，數據+音頻應用的大趨勢下，數據和音頻復合的雙模模塊是一個很好的選擇。

2.4按照芯片設計分

這是根據模塊中藍牙芯片使用的存儲類型來區分的。

（1）ROM版本

一般是芯片廠家的ROM版芯片，特點是芯片廠家將標準的應用PROFILES 固化在芯片中，一般是固定功能的，用戶無法對芯片內程序進行修改。可外接EEPROM，存儲空間較小，可用于存放藍牙地址、設備名稱、PIN 碼等。

使用ROM版本芯片做的產品差異化較少，但是開發簡單，對于一些常規產品，不需要深度定制化的產品，選用ROM版本芯片可以開發進度，加快產品上市時間。適合大規模的批量生產，價格很低，比較常見的是用于dongle、藍牙耳機模塊、手機模塊、鼠標鍵盤模塊等，可以修改配置參數，但基本功能是固定的。大規模民用產品一般選用ROM版模塊，如市場上的USB藍牙適配器，由于大部分協議會運行在PC內部，對芯片處理能力要求很低，因此芯片廠家會推出價格很低的產品。

（2）FLASH版本

芯片一般內置FLASH，存儲空間較大，如果要做一些客戶自定義的產品，比如需要增加一些傳感器、與外部MCU進行通信，增加藍牙協議或服務，則需要使用FLASH版本，客戶可在FLASH版本芯片的已有工程上添加自己的工程代碼，開發自己的固件，做出差異化的產品，相對來說靈活性高一些。

FLASH版本的芯片價格高，但用戶可以按自已的應用需求進行，由于芯片內置了FLASH存儲，其各性能表現出色，同時內置了音頻編解碼電路，適合各種語音網關等應用。工業藍牙應用一般應采用FLASH版本的芯片生產的模塊，運行速度快，具備高集成度、高可靠性、高性能指標等特點。

（3）EXT版本

EXT模塊采用的芯片沒有FLASH存儲，需外擴存儲器件，用戶可以進行應用開發，特點是價格適中，不足是穩定性、功耗等性能差異大，同時大部分EXT芯片沒有音頻解碼電路，如需實現音頻傳輸需外接編解碼器件。

2.5按照功率分

針對功率來說，低功耗藍牙和經典藍牙又有區別。

低功耗藍牙沒有功率的級別，傳輸距離可超過100m，5.0協議的距離甚至可達300m，具體距離看產品的設計功率。低功耗藍牙技術的調制與傳統藍牙技術略有不同。這一不同的調制以10mwdb的無線芯片組（低功耗藍牙最大功率）實現最遠300m的連接范圍，也就是說整個家居及樓宇范圍都能覆蓋，實現更加穩健且可靠的連接。

經典藍牙有3個級別的功率，用Class表示，按照藍牙規范的規定，Class并不用來規定距離的，而是標明發射功率。藍牙模塊發射功率參數確定后，實際發射效率與射頻電路、天線效率相關，藍牙模塊的通訊距離與發射功率、接收靈敏度及應用環境密切相關，藍牙工作在2.4G頻段，穿透能力較差，在有遮擋的情況下，應在實際現場測試通訊效果。功率控制的目的是將輻射控制在限制范圍內，而不會干擾相鄰藍牙設備的正常工作，使用鏈路管理協議來實現主從設備之間的功率控制算法。

（1）Class 1

Class 1輸出功率為1mW (0dBm)～100mW (20dBm)，支持100m傳輸距離，為達到最大范圍，功率控制是強制。Class 1是用在大功率，遠距離的藍牙產品上，但因成本高和耗電量大，不適合作個人通訊產品之用(手機、藍牙耳機、藍牙Dongle等等)，故多用在遠距離傳輸上。

遠距離傳輸一般很少人會用到，但如果想要遠距離傳輸音頻，遠距離連接音響，更常見是在一些大型會場、舞臺、工業場景，用支持Class 1的藍牙適配器是最好的解決方案。

（2）Class 2

Class 2輸出功率為0.25mW (-6dBm)～2.5mW (4dBm)，功率控制可選，正常情況下1mW(0dBm)支持10m傳輸距離，只要發射功率能超過0dBm就是屬于Class 2的范圍，但是如果超過4dBm的話，那就是Class 1。

現在市面上常見的藍牙設備大多是功耗Class 2，多用于手機內、藍牙耳機、藍牙Dongle 的個人通訊產品上，耗電量和體積較小，同時方便攜帶。

（3）Class 3

Class 3輸出功率為≤ 1mW (0dBm)，支持1m傳輸距離。輸出功率最低，Class 3類設備由于其覆蓋距離非常有限，所以不常見。

2.6按照支持的溫度分

（1）商業級

溫度范圍約為0℃~70℃。一般用在普通的民用產品中，在生活中較為常見且價格較低便宜。適用于環境條件(如溫度、EMC和機械應力)處于輕度至中等水平的消費產品應用。如各種消費類的電子產品，智能家電，娛樂設備、移動計算、相機、顯示器、路由器和測試設備等。

（2）工業級

溫度范圍約為-40℃～85℃。一般用在工業環境中，同時也能夠在環境不太好的室外或者有干擾的情況下運行。與商業級產品相比，工業級產品可以承受更極端的環境，適合、預期或要求用于工業用途的類型或質量，例如在運輸、工廠自動化、高沖擊和振動的環境。

（3）汽車級

溫度范圍約為-40℃～125℃。一般用在車載或惡劣環境中，由于汽車在啟動過程中，會產生很高的熱量，因此在高溫方面，會比工業級高一些，在價格上也會比工業級貴一些，其可能會受到高水平的EMI、碰撞、沖擊和振動以及極端溫度的影響。因此該類型產品專為汽車、交通運輸和其它關鍵任務應用而設計，符合行業標準汽車規范。

（4）軍工級

溫度范圍約為-55℃～150℃。一般用在軍方的設備中，因此對其要求也是最嚴格的，主要使用在導彈、飛機、坦克、航母等軍工領域，檔次是最先進的，精密度高，工藝先進同時價格也很昂貴，軍工級一般要比工業級領先數年時間。

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審核編輯 黃宇