低功耗蓝牙的常见应用场景、架构和方案分享

蓝牙技术在短距离无线通信领域占据举足轻重的地位——从手机、平板、PC到车载设备，到可穿戴、智能运动/健康设备，再到智能家居等领域均占有一席之地。而蓝牙低功耗（BLE）无线技术是利用许多智能技术手段最大限度地降低蓝牙设备的使用功耗，蓝牙从4.0版本之后才正式推出低功耗（BLE）技术，但在早期版本便有能够构成低功耗的无线连接。从蓝牙2.1+EDR/3.0+HS版本(通常是指“标准蓝牙技术”)与蓝牙低功耗(BLE)技术有许多共同特点：它们都具有成本低、近距离、可互操作的鲁棒性无线技术，在免许可的2.4GHz ISM射频频段工作。

随着上一股智能消费类电子大潮的到来，BLE的各种应用也像雨后春笋般在市场上铺开。各大半导体厂商也相继推出了自己的蓝牙低功耗芯片，TI CC2540/2541、CSR BC6130、Nordic nRF51822都是典型代表。常见的BLE芯片见下图：

其中TI的CC2540/CC2541和Nordic的nRF51系列在智能手环、防丢器、自拍器、手持智慧医疗设备等领域竞争激烈，这两个在语音方面不强，所以和CSR的BC6130没有比较的意义。至于IS1685应该是一款透传模块，和芯片级产品没有比较意义，就相当于拿生产钢材的和制造型钢的比较。

关于BLE芯片选型请看下表：

下面以nordic公司基于nRF51系列提供的几种BLE例程分析市面上BLE的应用场景：（TI的CC2541也类似）

1、智能手环、蓝牙防丢器、自拍神器

蓝牙心率计、接近控制（开锁+防丢）整个工程是一种基于BLE广播和收发的架构，目前应用该类架构的产品有智能手环、蓝牙防丢器、冰箱贴、蓝牙自拍杆等产品。

  

2、串口透传模块

串口工程和心率工程很像，在是在心率工程的基础上加入了UART的发送和接收函数，接收函数采用回调函数，可以监听各种串口消息。目前应用该类架构的产品时一些2B的模块公司，淘宝上一搜一大把，他们专门生产蓝牙透传模块，供更上游厂家开发更集成的设备。


3、空中鼠标、空中键盘、空中遥控器

空中鼠标服务展示了如何用51822实现按动按键实现控制PC中的鼠标移动，该服务是由HID建立在GATT协议上的，支持连接各种通用设备；

hids_keyboard案例中开发板运行后，按下计算机上的“CapsLock”键（大小写切换键），开启大写，开发板上的指示灯D3 会点亮。关闭大写，指示灯D3 会熄灭。里面也是集成了HID协议。

这类集成HID的服务可以直接和具有HID接口的PC、智能机、pad进行互连。

4、beacon

Beacon本质上是广播，手机搜索到广播信息进行跳转，弹出东西等。Beacon比广播的代码要简单地多！！！


5、主从一对多

主从一对一及主从一对多可以构成星型网络。不过纯硬件的基于BLE的一主多从在产品上应用不太多，可能是由于：

· 相比于24L01其开发难度大、成本高、技术资料不多；
· 相比于zigbee不专业；
· 相比于wifi吞吐量不够的原因。

不过也有部分人坚持用BLE实现微微网实现设备互连互通，目前国内似乎还没有此类产品。

当然这并不表示构成星型网络应用场景不锐利，我预测在未来几年各种微型、个人、家庭通信网络将会随着云计算、物联网，作为神经末梢连接众多的传感器设备而冲上浪潮之巅。

6、OAD、OTA、DFU

空中升级Air-DFU，即Air Device Firmware Upgrade，更专业的叫法是OAD，即on air download或OTA，即Over－the－Air Technology。

在做CS模式的开发者来看远程升级不算什么，但是在硬件领域能够支持空中升级绝对属于很大的进步。之前给芯片升级固件需要用特殊设备（紫外线擦除等），然后由于发现了电擦除设备而给业界带来一场不小的革命，后来又出现了可反复擦除的芯片...即使目前嵌入式设备基本上都是通过UART、SWD等标准烧写口进行现场烧写固件的（所以之前你的MP3中毒了还要交给修手机、MP3、MP4的小哥让他们给你重刷一遍系统）。

支持空中升级的智能消费类电子，服务商一般先把固件下载到相应的APP中，待APP检测到设备会请求进入空中升级模式，待硬件系统重启进入空中升级模式接收新的固件程序并存放在一个闲置区域，固件全部传输完毕系统再次重启，检测到有新的固件，从而将新的固件覆盖老的固件，最终实现硬件系统升级。

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