智能照明新的低成本解决方案？涂鸦 Beacon 智能灯泡初体验

7月3日，涂鸦智能正式推出 Tuya Beacon 方案。

7月6日，全球领先的智能照明供应商–红壹佰照明，首发基于 Tuya Beacon 的智能灯泡。

7月22日, 红壹佰 Beacon 智能球泡正式量产，并交付第一批 Beacon 智能灯泡样品。

8月4日，带着对新品的好奇心，在广州国际照明展览会（光亚展GILE）上，我体验到了实物，并薅到了个样品回来研究。

实物与拆解

可以看到，除了灯泡本体和外包装上，标注了 Tuya Beacon ，其他部分看起来和普通的智能灯泡没什么区别。

外包装上右下角的 “sample” 表明了这个是样品。

拆开外面的柔光灯罩后，可以看到，恒流芯片上的丝印是 BP5758 ，查询后判断应该是晶丰明源/BPS BP5758D，在今年5月10日才上架的芯片。

结合晶丰明源 BP5758D 的 datasheet 上典型应用，然后和实物上的方案进行对比，可以发现脚位基本是一致的。

主控芯片上没有丝印，根据脚位和方案推测使用的应该是上海兆煊微电子的AK801系列，一颗低成本的无线收发芯片，支持BLE Beacon协议。

电源主控板和灯板之间使用T型接插，与贴在灯板的方案相比一定程度上可以保证MCU的散热，同时不需要额外加一根作为天线的导线，增加残影。

APP与控制体验

Tuya Beacon 智能灯泡的配网和涂鸦智能普通的WiFi灯流程一样（具体体验视频见：链接）。

灯泡拿到手后，上电默认进入配对模式，此时灯光会以一秒为周期闪烁，这时候可以在APP的 “自动发现” 中添加设备。

在APP的设备详情页，可实现亮度调节、色温调节、彩光调节、灯光情景、音乐律动、倒计时、群组控制、本地定时等功能。

使用下来，个人感觉在APP上操作、灯的反应都较为流畅。

不过使用起来缺少了WiFi智能灯泡的某些体验，感觉更像是使用遥控器，开关都做成了两个按钮，在APP页面上不能确认灯当前的开关状态。

根据涂鸦官方介绍，后续还会推出 Beacon 蓝牙物理遥控器和网关方案。

在实际的使用中，体验也并不都是好的，还是遇到了一些影响使用的问题（具体体验视频见：链接）。

比如添加了灯泡之后，关掉APP后，过段时间再打开APP去控制灯，会没有办法控制了，显示设备离线，什么时候APP检测灯泡在线完全就是看人品。

Tuya Beacon 技术初探

想了解 Tuya Beacon 的技术方案，那就得先说说 BLE Beacon （Bluetooth low energy beacon）是什么（ Tuya Beacon 是基于 BLE Beacon 的）。

Beacon 是建立在低功耗蓝牙协议基础上的一种广播协议。

每隔一定的时间广播一个数据包到周围（37，38，39信道），蓝牙主机（比如手机等）在执行扫描动作时，会间隔地接收到 Beacon 广播出来的数据包。

蓝牙Beacon 在生活中的使用场景一般有：

（1）广告。比如和微信摇一摇结合做 Offline To Online 营销；部署在商户门店内发送优惠券和红包；

（2）推送。比如在公交站台可以推送站点公车信息；在博物馆中靠近艺术品时，推送特定艺术品的详细信息；

（3）商场室内引导和定位，同时也可以做特定位置提醒，物品定位追踪和管理；

（4）传感器应用等；

相关的 Beacon 协议有：

1. iBeacon：苹果2013年推出的信标协议。配备有低功耗蓝牙（BLE）通信功能的设备使用BLE技术向周围发送自己特有的ID，接收到该ID的应用软件会根据该ID采取一些行动。

2. AltBeacon：Radius Networks 推出的 iBeacon 的开源替代品

3. Eddystone：Google 2015年发布的低功耗蓝牙信标配置文件

4. URIBeacon：被合并到了 Eddystone 中

5. GeoBeacon ：Tecno-World 2017年发布的信标协议，专为GeoCaching而设计。

6. Facebook Bluetooth Beacon

下面来详细分析下 iBeacon 协议。

iBeacon 使用标准的 BLE 广播协议，如下为 LL 包的数据格式，PDU是它的数据单元

PDU内部结构如下，有一个头部和真正的 Payload。

头部的内容如下，其中第一个Field是指该PDU的类型。

iBeacon 因为应用场景是广播，不需要交互，所以一般会设为ADV_NONCONN_IND模式(并不是绝对)，发送不可连接的广播包。

iBeacon 就是对上诉 PDU 里面的 Payload 的定义了。

利用规范里面的 Manufacturer Specific Data （这个本来就是分配给厂商使用的一个Field）来构造自己。Manufacturer Specific Data的格式定义如下图（见Core Specification Supplement, Part A, section 1.4）

现在来看一段抓包获取的iBeacon数据：

02 01 06 1A FF 4C 00 02 15 E2 0A 39 F4 73 F5 4B C4 A1 2F 17 D1 AD 07 A9 61 00 00 00 00 C8

各字段的含义见 Core Specification Supplement, Part A, section 1.3 和 Wiki（https://en.wikipedia.org/wiki/IBeacon）

Byte 0-2: Standard BLE Flags (Not necessary but standard)

Byte 0: Length :  0x02Byte 1: Type:     0x01 (Flags)Byte 2: Value:    0x06 (Typical Flags 0b00000110) (LE General Discoverable Mode, BR/EDR Not Supported)

Byte 3-29: Apple Defined iBeacon Data

Byte 3: Length:             0x1a (Of the following section) //这里表示该Field的长度，共26字节Byte 4: Type:               0xff (Custom Manufacturer Data)Byte 5-6: Manufacturer ID : 0x4c00 (Apple's Bluetooth SIG registered company code, 16-bit Little Endian)  //这是填的是苹果在蓝牙联盟申请的ID号，详细列表见https://www.bluetooth.com/specifications/assigned-numbers/company-identifiersByte 7: SubType:            0x02 (Apple's iBeacon type of Custom Manufacturer Data) //苹果自定义的SubTypeByte 8: SubType Length:     0x15 (Of the rest of the iBeacon data; UUID + Major + Minor + TXPower)Byte 9-24: Proximity UUID        (Random or Public/Registered UUID of the specific beacon)Byte 25-26: Major                (User-Defined value)Byte 27-28: Minor                (User-Defined value)Byte 29: TXPower                 (8 bit Signed value, ranges from -128 to 127, use Two's Compliment to "convert" if necessary, Units: Measured Transmission Power in dBm @ 1 meters from beacon) (Set by user, not dynamic, can be used in conjunction with the received RSSI at a receiver to calculate rough distance to beacon)

有了对 iBeacon 协议的基本了解后，再来看 Tuya Beacon 就非常地简单了。

同样地，通过抓包获取到 Tuya Beacon 的一个示例报文。

根据对于抓包数据进行简单地分析和涂鸦智能地开放资料可以了解到一些字段的含义。但是如果想对数据进行伪造来控制设备，是没有办法的，因为 Tuya Beacon 对于 sn 字段之后的数据有做加密和防重放处理。

Byte 3: Length:             0x1e (Of the following section) //共30个字节Byte 4: Type:               0xff (Custom Manufacturer Data)Byte 5-6: Manufacturer ID : 0xd007 (16-bit Little Endian)  //这是填的是涂鸦智能在蓝牙联盟申请的ID号，详细列表见https://www.bluetooth.com/specifications/assigned-numbers/company-identifiersByte 7: Head:            0x02 //涂鸦智能自定义的 HeadByte 8-13: Mac:     mac //mac地址，需要在涂鸦智能后台申请Byte 14-17:  sn    Byte 18-21:  sn      Byte 22-31:  params   Byte 32-33:  crc

Tuya Beacon 的优势？

在会展上，红壹佰在这款新的产品右上角打出了比WiFi蓝牙双模便宜50%的标签。

当前在淘宝和京东上随意搜彩色智能灯泡，WiFi版本和蓝牙版本的价位大概都要50人民币左右。

如果 Tuya Beacon 方案的灯泡长期使用的体验和使用WiFi、蓝牙的灯泡没有区别，那么价格就很有优势了。

那么为什么这个智能灯泡价格能压这么低呢？主要还是在主控芯片上使用了比较廉价的AK801芯片

当前没有找到关于AK801芯片的报价，但是根据查询到了一个AK802芯片的报价，估计AK801芯片拿货应该也在1块钱左右。

因为AK801和AK802只有存储空间和内存大小的区别（AK801是4Kx32Bit 的OTP + 2K Byte 的RAM， AK802 是 2Kx32Bit 的OTP + 1K Byte 的RAM）

那么，如果是你，你会购买涂鸦 Beacon 方案的智能灯泡吗？

参考资料：

1、Eddystone 协议：https://github.com/google/eddystone

2、URIBeacon 协议：https://github.com/google/uribeacon

3、全球首批Beacon智能灯泡量产交付！

4、涂鸦|这个解决方案让智能照明不贵！

5、上海兆煊微电子BLE Beacon芯片介绍：http://www.allinktec.com/Chanpin?id=1

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