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智能蓝牙技术原理及设计方案集锦

2014年12月05日 14:08 次阅读

  UMTS“蓝牙”( Bluetooth)技术是由世界著名的5家大公司——爱立信(Ericsson)、诺基亚(Nokia、东芝(TOShiba)、国际商用机器公司(IBM)和英特尔(Intel),于1998年5月联合宣布的一种无线通信新技术。

  1.蓝牙技术

  “蓝牙”(Bluetooth)原为欧洲中世纪的丹麦皇帝HnddⅡ的名字,他为统一四分五裂的瑞典、芬兰、丹麦有着不朽的功劳。瑞典的Ericsson公司为这种即将成为全球通用的无线技术命此名,也许大有一统天下的含义。

  蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,它以低成本的近距离无线连接为基础,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术。其实质内容是要建立通用的无线电空中接口(radio air interface)及其控制软件的公开标准,使通信和算机进一步结合,使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下,能在近距离范围内具有互用、相互操作的性能(interoperability)。其程序写在一个9mm&TImes;9mm的微芯片中。

  “蓝牙”技术的作用是简化小型网络设备(如移动PC、掌上电脑、手机)之间以及这些设备与Internet之间的通信,免除在无绳电话或移动电话、调制解调器、头套式送/受话器、PDAs、计算机、打印机、幻灯机、局域网等之间加装电线、电缆和连接器。而且,这种技术可以延伸到那些完全不同的新设备和新应用中去。例如,如果把蓝牙技术引人到移动电话和膝上型电脑中,就可以去掉移动电话与膝上型电脑之间的令人讨厌的连接电缆而通过无线使其建立通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。除此之外,蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。

  “蓝牙”技术的无线电收发器的链接距离可达30英尺,不限制在直线范围内,甚至设备不在同一间房内也能相互链接;并且可以链接多个设备,最多可达7个,这就可以把用户身边的设备都链接起来,形成一个“个人领域的网络”(Personal areanetwork)。

蓝牙

  2.蓝牙4.0技术解析

  蓝牙4.0是2012年最新蓝牙版本,是3.0的升级版本;较3.0版本更省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等;通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等设备上。

  速度:支持1Mbps数据传输率下的超短数据包,最少8个八组位,最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subraTIng)来达到超低工作循环。

  跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰。

  主控制:更加智能,可以休眠更长时间,只在需要执行动作的时候才唤醒。

  延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。

  范围:提高调制指数,最大范围可超过100米(根据不同应用领域, 距离不同)。

  健壮性:所有数据包都使用24-bitCRC校验,确保最大程度抵御干扰。

  安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

  拓扑:每个数据包的每次接收都使用32位寻址,理论上可连接数十亿设备;针对一对一连接优化,并支持星形拓扑的一对多连接;使用快速连接和断开,数据可以再网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。

  3.蓝牙4.1技术解析

  传输速率更快

  支持“多连一”:在蓝牙4.1技术中,就允许设备同时充当“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”,也就是说用户可以把多款设备连接到一个蓝牙设备上

  支持IPv6:可穿戴设备上网不易的问题,也可以通过蓝牙4.1来解决,因为,新标准加入了对IPv6专用通道联机的支持。

  简化设备连接:将设备间的连接和重新连接进行了大幅修正,可以为厂商在设计时提供更多的设计权限,包括设定频段创建或保持蓝牙连接,从而提升蓝牙设备连接的灵活性。

  降低与LTE网络间的干扰:一旦蓝牙4.1和LTE网络同时传输数据,蓝牙4.1就会自动协调两者的传输信息,从而减少其它信号对于自身的干扰,传输速率也就有了保障。

  向下兼容,无需更换芯片:4.1不仅可以向下兼容 4.0,更重要的是对现有的4.0设备来说,不需要更换芯片,只需要升级固件就可以免费升级到蓝牙4.1。

  4.蓝牙系统组成

  蓝牙系统一般由以下4个功能单元组成:

  * 天线单元

  *链路控制(固件)单元

  *链路管理(软件)单元

  *蓝牙软件(协议)单元

  5.蓝牙的工作原理

  蓝牙通信的主从关系

  蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时,必须一个为主角色,另一为从角色,才能进行通信,通信时,必须由主端进行查找,发起配对,建链成功后,双方即可收发数据。理论上,一个蓝牙主端设备,可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备, 可以在两个角色间切换,平时工作在从模式,等待其它主设备来连接,需要时,转换为主模式,向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时,需要知道对方的蓝牙地址,配对密码等信息,配对完成后,可直接发起呼叫。

  蓝牙的呼叫过程

  蓝牙主端设备发起呼叫,首先是查找,找出周围处于可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后,与从端蓝牙设备进行配对,此时需要输入从端设备的 PIN码,也有设备不需要输入PIN码。配对完成后,从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息,此时主端即可向从端设备发起呼叫,已配对的设备在下次呼叫时,不再需要重新配对。已配对的设备,做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求,但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后,主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下,主端和从端设备都可以发起断链,断开蓝牙链路。

  蓝牙一对一的串口数据传输应用

  蓝牙数据传输应用中,一对一串口数据通讯是最常见的应用之一,蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息,主端预存有从端设备的PIN码、地址等,两端设备加电即自动建链,透明串口传输,无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型,一是静默状态,即只能与指定的主端通信,不被别的蓝牙设备查找;二是开发状态,既可被指定主端查找,也可以被别的蓝牙设备查找建链。

  6.结束语

  从健身跟踪器到Bluetooth Smart跑鞋,各个可穿戴设备市场都呈现出显著的增长。举凡日常生活用品,如手表、手镯、手套,甚至帽子等,都可以应用蓝牙无线技术将采集来的活动数据,发送到智能终端——智能手机和平板电脑的应用软件上。受到蓝牙可穿戴运动与健身跟踪器在市场上的迅速增长,Bluetooth Smart 技术很快会成为可穿戴技术约定俗成的连接解决方案。蓝牙技术的演变可以说是无线技术进化的一个缩影,从1.0到4.0,从图纸到普及,这个过程中有无数的坎坷,但以用户体验及整个产业的支撑让蓝牙在众多无线技术中脱颖而出是有原因的。从目前来看,蓝牙音频技术的前景最为可观,我们也希望各大厂商能够加入到蓝牙无线当中来,使得无线音频产品得到普及。

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世界瞬息万变,无论是道路、楼宇还是我们所生活的城市,这种高速的变幻可见一斑。 全新的高精度单芯片毫米...

发表于 2018-03-08 09:26 2303次阅读
基于互补金属氧化物半导体平台高精度方案

TI TIDA-01168双向汽车12V(48V...

100-V高压端口和端口的最大额定值65-v LV •1%准确的双向电流调节 •1%准确...

发表于 2018-03-06 10:21 260次阅读
TI TIDA-01168双向汽车12V(48V...

优化移动设备过载过热问题,好的参考设计很关键!

充电宝 在给移动设备充电的过程中如果发生过热的问题,很容易导致起火爆炸等安全问题。我们经常能从媒体上...

发表于 2018-03-02 11:11 2338次阅读
优化移动设备过载过热问题,好的参考设计很关键!

智能锁哪家强?先来看看TI方案

随着蓝牙 5.0 和 Mesh 标准的发布,Sub-1G 433M 技术的组网方案逐渐成熟,Zigb...

发表于 2018-02-26 11:54 1091次阅读
智能锁哪家强?先来看看TI方案

TI TPS92830-Q1三路大电流线性LED...

TI公司的TPS92830-Q1是三路大电流线性LED控制器,器件集成了两级用于低压降工作的电荷泵....

发表于 2018-02-24 15:20 850次阅读
TI TPS92830-Q1三路大电流线性LED...

低功耗无线PIR运动检测参考设计--TIDA-0...

TI公司的TIDA-01476是低功耗无线PIR运动检测参考设计,能创建工业传感器到云端节点,连接到...

发表于 2018-02-06 16:02 287次阅读
低功耗无线PIR运动检测参考设计--TIDA-0...

新款TI C2000™ Piccolo™微控制器...

德州仪器(TI)近日推出C2000™ Piccolo™微控制器(MCU)产品组合的最新产品。新型C2...

发表于 2018-02-06 09:27 2274次阅读
新款TI C2000™ Piccolo™微控制器...

美国德州仪器公司发布2017第四季度及2017年...

德州仪器公司(TI)日前公布其第四季度财务报告,营业收入为37.5亿美元,净收入3.44亿美元,每股...

发表于 2018-01-30 11:42 6929次阅读
美国德州仪器公司发布2017第四季度及2017年...

电源管理IC类别与全球电源管理芯片厂商大盘点

1、德州仪器(TI,2011年收购了国家半导体NS(National Semiconductor)产...

发表于 2018-01-18 22:52 2918次阅读
电源管理IC类别与全球电源管理芯片厂商大盘点

长期供应CC2640 CC2640 CC2541

发表于 2018-01-08 09:53 244次阅读
长期供应CC2640 CC2640 CC2541

几款经典的BMS系统方案图

电池管理系统(BMS)是一个本世纪才诞生的新产品,因为电化学反应的难以控制和材料在这个过程中性能变化...

发表于 2017-12-20 16:20 6174次阅读
几款经典的BMS系统方案图

Zigbee/蓝牙无线模块设计,那些难点知道多少...

为了便于快速开发,在AW824P2EF 内部已经将LPC824 的串口1与内置的zigbee 芯片的...

发表于 2017-12-20 07:04 3004次阅读
Zigbee/蓝牙无线模块设计,那些难点知道多少...

中国教育部新工科建设计划为TI带来新的发展机会

随着校企合作的逐年推进和经验积累,2017年中国教育部又正式提出了新工科建设计划,旨在推动中国工科院...

发表于 2017-12-18 13:00 2166次阅读
中国教育部新工科建设计划为TI带来新的发展机会

TI推出最新OMAP-Vox手机单芯片平台解决方...

TI 在北京举行的无线通信高峰会上宣布推出一款全新 OMAP-Vox 单芯片解决方案 -eCosto...

发表于 2017-12-13 15:50 147次阅读
TI推出最新OMAP-Vox手机单芯片平台解决方...

TI宣布高性能全差动放大器-THS4520

TI宣布高性能全差动放大器系列产品又增新成员--THS4520,是可用于驱动高分辨率的高速 ADC的...

发表于 2017-12-13 15:46 213次阅读
TI宣布高性能全差动放大器-THS4520

智能电表外置微型断路器方案设计

作者:美国德州仪器公司华东区工程师 Johnny Guo, Daniel Fang, Martin ...

发表于 2017-12-12 11:15 3989次阅读
智能电表外置微型断路器方案设计

如何解决zigbee&BLE 模块最大的...

。虽然大多数开发者都很勤奋,但其奋斗目标不是企业和个人收益最大化,而是以学习与MCU和zigbee&...

发表于 2017-12-06 06:30 2847次阅读
如何解决zigbee&BLE 模块最大的...

TI针对企业以太网供电 (PoE) + 使用案例...

德州仪器 (TI) 与PureWave 网络公司联合宣布推出业界首款面向企业及微小型蜂窝基站的单板端...

发表于 2017-12-05 18:37 143次阅读
TI针对企业以太网供电 (PoE) + 使用案例...

TI最新推出汽车LED照明控制器,助设计人员轻松...

通过选择控制器和外部MOSFET实现汽车LED照明系统中更高的功率、更佳的可靠性及更强的散热性能 2...

发表于 2017-12-05 11:05 6560次阅读
TI最新推出汽车LED照明控制器,助设计人员轻松...

常见的可穿戴设计方案厂商及处理器简介

一、可穿戴设备之处理器/MCU 解决方案 微控制器(MCU)市场需求火热。随着智能手表、智能眼镜与便...

发表于 2017-11-29 14:23 2019次阅读
常见的可穿戴设计方案厂商及处理器简介

SimpleLink无线MCU平台,为何最具代表

物联网市场的高速发展,无疑也在搅动半导体行业原有的格局,为了在物联网时代不掉队,各个芯片厂商都在努力...

发表于 2017-11-29 06:37 3787次阅读
SimpleLink无线MCU平台,为何最具代表

赛普拉斯PSOC技术,为创客提供无线创新能力!

赛普拉斯市场经理赵向阳指出,PSoC 6采用ARM® Cortex®-M4 and Cortex®-...

发表于 2017-11-24 14:46 2606次阅读
赛普拉斯PSOC技术,为创客提供无线创新能力!

ti的微控制器mcu电路有哪些特点?

开发人员可采用TI的超值微控制器系列,配置简单的传感功能。

发表于 2017-11-23 08:11 3302次阅读
ti的微控制器mcu电路有哪些特点?

“智能投影+蓝牙音箱”能发出怎样的火花?

可乐罐大小的臻智玩物,轻松装进随身包,适用于多种场景,走到哪里,电影院就在哪里。不管是在家还是在户外...

发表于 2017-11-21 21:56 251次阅读
“智能投影+蓝牙音箱”能发出怎样的火花?

用TI Designs加快你的FPGA电源设计

如果处理器和现场可编程门阵列FPGA全部由同样的电压供电运行,并且不需要排序和控制等特殊功能的话,会...

发表于 2017-11-17 09:15 289次阅读
用TI Designs加快你的FPGA电源设计

物联网开发平台造就了Bluetooth®组合解决...

SprIoT 6UL Wi-Fi/BT/BLE Android Things™兼容模块化系统 (SO...

发表于 2017-11-15 09:01 2742次阅读
物联网开发平台造就了Bluetooth®组合解决...

NXP蓝牙4.0开发板核心板内置及无线解决方案

目前市面上很多蓝牙模块均无法支持用户进行二次开发,即使支持了,用户也需要花很大精力去学习MCU及无线...

发表于 2017-11-15 08:33 3254次阅读
NXP蓝牙4.0开发板核心板内置及无线解决方案

低功耗蓝牙可穿戴产品,如何逆袭?

惟派科技首席执行官陈泽鹏表示:“我们选择nRF52832 SoC器件以利用其出色的超低功耗特性和性能...

发表于 2017-11-10 09:54 4084次阅读
低功耗蓝牙可穿戴产品,如何逆袭?

三重五进尽在一锁,一个应该属于成功人士的智能门锁

三星DP728智能门锁,充分结合现代科技,提供五种开锁方式,依照主人的爱好与需求,为崇尚科技的成功人...

发表于 2017-11-08 14:30 354次阅读
三重五进尽在一锁,一个应该属于成功人士的智能门锁

匠心独运,以人为本,三星智能门锁人性化改进

作为看似不起眼但实际上却又每天必须使用的日常用品,其人性化设计能给人带来细微却又不同的使用感受。而三...

发表于 2017-11-01 12:30 353次阅读
匠心独运,以人为本,三星智能门锁人性化改进

TI帮助设计人员进一步降低待机功耗

德州仪器(TI)(NASDAQ: TXN)近日推出一款具有集成高压栅极驱动器的新型电感-电感-电容(...

发表于 2017-10-25 06:27 4984次阅读
TI帮助设计人员进一步降低待机功耗

什么是达芬奇技术_达芬奇技术解读

达芬奇技术(DaVinci)简言之就是包含有针对数字音视频优化的基于DSP的系统解决方案,其中有四个...

发表于 2017-10-24 16:31 750次阅读
什么是达芬奇技术_达芬奇技术解读

扩展智能蓝牙应用,网状网络不可小看!

作为承载万物互联的蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等主流的无线传输技术在迎接物联网时代路上正加速更迭,...

发表于 2017-10-11 11:41 6662次阅读
扩展智能蓝牙应用,网状网络不可小看!