蓝牙技术基础知识总结笔记1 - 蓝牙版本及 4.0 和 BLE 的关系等
1.蓝牙技术的起源
- 蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司。
- 爱立信早在 1994 年就已进行研发。
- 1997 年,爱立信与其他设备生产商联系,并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。
- 1998 年 2 月,5 个跨国大公司,包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及 Intel 组成了一个特殊兴趣小组(SIG),他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术,即现在的蓝牙。
- 蓝牙技术是以 10 世纪的一位丹麦国王命名的。“蓝牙(Bluetooth)”一词来源于 10 世纪的丹麦国王Harald Blåtand (英文姓名为Harold Bluetooth)。这位国王将四分五裂的局面统一起来的行为,与这种传输技术将各种设备无线连接起来,有相似的地方。为了纪念他,SIG 将自己的无线技术取名“蓝牙”。
2.什么是蓝牙低功耗(BLE)?
BLE 是蓝牙低功耗的简称(Bluetooh Low Energy)。蓝牙低功耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术,工作在免许可的 2.4GHz ISM 射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。
- 低成本,低功耗。
- 快速启动,瞬间连接。最快 3ms 低延迟。
- 传输距离的提高。
- 高安全性。使用 AES-128 加密算法进行数据报加密认证。
蓝牙低功耗在短距离无线通信领域占据着越来越重要的地位,在很多应用场合均可见到蓝牙低功耗的身影:
- 医疗和健康设备,如血糖仪、数字血压计、血气计、心率监视器、数字体温计等。
- 运动休闲,如心率监测仪、体温计、计步器、节拍器、测高仪等。
- 鼠标、键盘、遥控器。
- Beacons。
- 智能家居,如灯光控制、温度控制、湿度控制、安全锁控制、门窗控制的低功耗、高安全性解决方案。
3.蓝牙版本及 4.0 和 BLE 的关系
蓝牙技术联盟 : (Bluetooth Special Interest Group, SIG),是蓝牙核心规格版本及蓝牙技术的管理者,本身不负责具体的蓝牙产品的设计和生产等。蓝牙技术的发展经历了下面几个主要的版本:
- 蓝牙 1.0:基本码率,Basic Rate,BR。
- 蓝牙 2.0:增强码率,Enhanced Data Rata,EDR。
- 蓝牙 3.0:引入全新的交替射频技术(AMP: Alternate MAC/PHY),允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频,通过瞬间使用消费者设备中已存在的辅助无线电提供更快的吞吐量。
- 蓝牙 4.0 是第一个综合性规范,其加入了全新的蓝牙低功耗技术,即蓝牙 4.0 集三种规格于一体,最重要的特点就是省电,可以使一粒纽扣电池连续工作数年。
蓝牙 4.0 包括三个子规范,即传统蓝牙技术、高速蓝牙技术和新的蓝牙低功耗技术。BLE 是蓝牙 4.0 的一部分。最常见的两种蓝牙核心规格:BR/EDR 和BLE。
- 蓝牙 4.2 提升了 BLE 数据传输速度,支持长包传输,单个数据包最大可传输 255 个字节。同时改善了隐私保护程度。
- 蓝牙 5.0 相对于蓝牙 4.2,具有 2 倍的数据速率、4 倍的覆盖范围和 8 倍的广播能力。
- 高速模式:支持 2Mbps 数据速率,实现了数据吞吐量翻倍。
- 远距模式:通过 500kbps 和 125kbps 速率的全新编码物理层 (PHY) 实现远距离覆盖。
- 广播扩展:蓝牙 BLE 有 3 个广播信道,之前的蓝牙 BLE 版本中广播载荷通过全部三个广播通道进行发送,蓝牙 5.0 中这三个通道仅用于发送指针,显示发送载荷的时间和地点,广播载荷仅在一个数据通道上传输一次。
4.蓝牙的三种标志和设备类型
1.蓝牙的三种标志(Logo)
为了更好地区分蓝牙的版本,SIG 发布了三种标志用于人们分辨这三个版本之间的区别和兼容性,
2.Bluetooth Smart Ready:适用于任何双模蓝牙 4.0 的电子产品,如苹果公司 iPhone 4S
及以后的产品和安装了安卓 4.3 以上的系统,并且蓝牙芯片支持 4.0 的手机。
3.Bluetooth Smart:单模设备,如智能手环。
4.标准Bluetooth:传统蓝牙设备,如用于传输语音的蓝牙耳机。
5.设备类型
低功耗蓝牙分为单模(Bluetooth Smart)和双模(Bluetooth Smart Ready)两种设备:
- 单模设备:只支持蓝牙低功耗 (BLE),如用 nRF51822 开发的蓝牙设备即为单模设备, 单模设备对低功耗的要求很高。
- 双模设备:既支持传统蓝牙也支持蓝牙低功耗,这两种技术使用同一个射频前端和天线, 双模设备一般都有足够的供电能力,对低功耗的要求不高。
3.兼容性
双模设备之间:可以通过 LE 通信,也可以通过传统蓝牙通信;双模设备和单模设备通过 LE 通信;双模设备和传统蓝牙通过传统蓝牙通信。
- 单模设备之间:通过 LE 通信。
- 传统蓝牙:通过传统蓝牙通信。
- 单模设备和传统蓝牙:不能通信。
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