如何使用智能藍(lán)牙 4.0 構(gòu)建低功耗無線系統(tǒng)

低功耗、便攜式無線設(shè)備市場正在經(jīng)歷爆發(fā)式發(fā)展，其中低功耗藍(lán)牙 4.0 規(guī)范在開發(fā)此類系統(tǒng)時起著關(guān)鍵作用。 本文將探討如何使用 Laird Wireless、connectBlue 和 Bluegiga 等制造商提供的支持藍(lán)牙 4.0 規(guī)

范的模塊，在象 CSR 提供的開發(fā)環(huán)境中開發(fā)可穿戴和低功耗醫(yī)療設(shè)備。

隨著對可穿戴計算關(guān)注的不斷增加，低功耗藍(lán)牙 4.0 低功耗連接正使得從便攜式健身系統(tǒng)到智能籃球之類廣泛的設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)。

每天都有象手表、手鐲、手套、甚至是牙刷之類物品在使用藍(lán)牙無線技術(shù)更新升級，使它們能夠獲取數(shù)據(jù)

并送回智能手機(jī)或平板電腦上的應(yīng)用。 2013 年售出的運(yùn)動和健身追蹤器 96% 由可穿戴設(shè)備組成，ABI Research 預(yù)計 2014 年會有 3 千 2 百萬這種采用智能藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備售出。

從一塊小小的可充電電池供電是可穿戴設(shè)備和運(yùn)動市場的關(guān)鍵。利用一塊電池運(yùn)行嵌入式鏈路多年的能力，正促使智能藍(lán)牙不斷被采用。這需要對設(shè)計，無論是硬件還是軟件，做一些關(guān)健的考量。

智能藍(lán)牙的核心就是其能夠與現(xiàn)有智能手機(jī)或平板電腦的應(yīng)用一起工作。盡管低功耗藍(lán)牙使用與以前傳統(tǒng)藍(lán)牙相同的 2.4 GHz ISM 頻帶，但它采用了更簡單的高斯頻移協(xié)議來降低功耗。 此外，它還采用了較小的 2 MHz 信道和直接序列擴(kuò)頻 （DSSS） 調(diào)制功能。

這種組合意味著無法直接兼容低功耗和傳統(tǒng)規(guī)范。 然而，這對開發(fā)人員來說不是問題，因?yàn)楂@得藍(lán)牙兼容性認(rèn)證的所有芯片和模塊都能在適用于舊設(shè)備的傳統(tǒng)藍(lán)牙模式或具有 DSSS 功能的智能藍(lán)牙模式下工作。

起初，“智能藍(lán)牙就緒”指的是雙模設(shè)備，一般是一臺筆記本電腦或是智能手機(jī)，硬件同時兼容傳統(tǒng)和低功耗藍(lán)牙外設(shè)，而“智能藍(lán)牙”標(biāo)簽則只指低功耗藍(lán)牙設(shè)備。

智能藍(lán)牙通過采用四十個 2 MHz 信道而獲得低功耗優(yōu)勢，達(dá)到 1 Mbit/s 鏈路比特率和 270 kbit/s 應(yīng)用吞吐率。 盡管這些指標(biāo)低于傳統(tǒng)藍(lán)牙，但是將延遲從 100 ms 縮短至 6 ms，彌補(bǔ)了應(yīng)用比特率方面的不足。 最大傳輸功耗也降至 10 mW，覆蓋距離縮短至 50 m 以內(nèi)，這對于短程可穿戴和家庭應(yīng)用來說綽綽有余。 同樣，這使得 BLE4.0（低功耗藍(lán)牙）系統(tǒng)更易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閹缀醪恍枰獡?dān)心總鏈路預(yù)算。

這種復(fù)雜性中的多數(shù)可以通過象 Laird Wireless 這樣的模塊制造商來隱藏。Laird Wireless BL600 模塊將

Nordic Semiconductor 的收發(fā)器與天線和接口集合在一起，全部器件封裝在一個緊湊的 19 mm x 12.5 mm 外殼中。 該模塊包含了支持 BLE 應(yīng)用開發(fā)所需的全部硬件和固件，包括用于連接外設(shè)和傳感器的UART、SPI、I2C、ADC 和 GPIO 接口。 經(jīng)過這些接口連接單線、雙線或者多線鏈路會相對簡單。
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