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低功耗蓝牙(BLE)——概述

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1. 概述

  蓝牙协议是由SIG制定并维护的无线通信协议,蓝牙协议栈是蓝牙协议的具体实现。各厂商都根据蓝牙协议实现了自己的一套函数库——蓝牙协议栈,所以不同厂商的蓝牙协议栈之间虽然存在差别,但是都遵循同一套蓝牙协议。
  蓝牙技术的实质是建立通用无线接口及其控制软件的标准,使移动通信与计算机网络之间能实现无缝连接。蓝牙通讯最初设计初衷是方便移动电话(手机)与配件之间进行低成本、低功耗无线通信连接。
  标准号:IEEE802.15.1
  核心技术:低功耗,即Low Energy

1.1 RF规格

  工作频段
  2.4GHz~2.4835GHz,ISM(Industrial,Scientific and Medical)频段
  工作频道
  2402 + k*2MHz, k=0,...,39.
  40个频道,每个频道2MHz的间隔,3个广播信道(37-2402MHz,38-2426MHz,39-2480MHz),37个数据信道,广播报文还是数据报文由信道决定;
  调制方式:GFSK(高斯频移键控),调制指数为0.5
  中心频率容限:±150kHz

1.2 发射功率

  -20dBm~10dBm(0.01mW ~ 10mW)—— ble4.0/ble4.1/ble4.2
  -20dBm~20dBm(0.01mW ~ 100mW)—— ble5.0/ble5.1/ble5.2

1.3 数据速率

  1Mbps —— ble4.0/ble4.1/ble4.2
  2Mbps —— ble5.0/ble5.1/ble5.2

1.4 通信距离

  CC2640R2F LaunchPad在TI的远距离测试视频(400m)和TI的应用工程师在奥斯陆的小镇上进行的超远距离测试视频(1.5)
  视频

1.5 连接特性

  蓝牙协议栈未对多主多从做规定,一个设备最多支持几主几从,完全取决于设备的RAM、Flash资源和具体的业务需求。nRF52840最多支持20个连接(官方例程给出的是2个主机)。

1.6 蓝牙5.0新特性

  • SAM(Slot Availability Mask,经典蓝牙)
  • 2 Msysm/s PHY for LE —— 高速率,物理层2Mbps
  • LE Long Range —— 长距离,coded和FEC技术
  • High Duty Cycle Non-Connectable Advertising
  • LE Advertising Extensions —— 广播扩展
  • LE Channel Selection Algorithm #2 —— 第2代信道选择算法
  • Higher Output Power(CSA5)—— 高输出功率,最大20dBm

1.7 认证


  ISM频段:(Industrial, Scientific and Medical----工业、科学和医疗) Band
  在IEEE 802.15.4中总共规定了27个信道:
  在2. 4GHz频段,共有16个信道,信道通信速率为250kbps;(全球通用)
  在915MHz频段,共有10个信道,信道通信速率为40kbps;(北美认可)
  在896MHz频段,共有1个信道,信道通信速率为20kbps。(欧洲认可)

  信道0:868.3MHz
  信道1~ 10:902MHz~928MHz,间隔2MHz,两头有余量
  信道11~ 26:2.4GHz~2.4835GHz,间隔5MHz,两头有余量

  除了 ISM 频带外,在我国,低于 135kHz,在北美、日本等地,低于 400kHz 的频带也是免费频段。各国对无线频谱的管理不仅规定了 ISM 频带的频率,同时也规定了在这些频带上所使用的发射功率,在项目开发过程中,需要查阅相关的手册,如我国信息产业部发布的《微功率(短距离)无线电设备管理规定》。

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