智能藍(lán)牙技術(shù)原理

　　“藍(lán)牙”( Bluetooth)技術(shù)是由世界著名的5家大公司——愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)、東芝(Toshiba)、國際商用機(jī)器公司(IBM)和英特爾(Intel)，于1998年5月聯(lián)合宣布的一種無線通信新技術(shù)。

　　1.藍(lán)牙技術(shù)

　　“藍(lán)牙”(Bluetooth)原為歐洲中世紀(jì)的丹麥皇帝HnddⅡ的名字，他為統(tǒng)一四分五裂的瑞典、芬蘭、丹麥有著不朽的功勞。瑞典的Ericsson公司為這種即將成為全球通用的無線技術(shù)命此名，也許大有一統(tǒng)天下的含義。

　　藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接的短程無線電技術(shù)。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是要建立通用的無線電空中接口(radio air interface)及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)，使通信和算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)具有互用、相互操作的性能(interoperability)。其程序?qū)懺谝粋€(gè)9mm×9mm的微芯片中。

　　“藍(lán)牙”技術(shù)的作用是簡化小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如移動(dòng)PC、掌上電腦、手機(jī))之間以及這些設(shè)備與Internet之間的通信，免除在無繩電話或移動(dòng)電話、調(diào)制解調(diào)器、頭套式送/受話器、PDAs、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、幻燈機(jī)、局域網(wǎng)等之間加裝電線、電纜和連接器。而且，這種技術(shù)可以延伸到那些完全不同的新設(shè)備和新應(yīng)用中去。例如，如果把藍(lán)牙技術(shù)引人到移動(dòng)電話和膝上型電腦中，就可以去掉移動(dòng)電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而通過無線使其建立通信。打印機(jī)、PDA、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍(lán)牙無線技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。

　　“藍(lán)牙”技術(shù)的無線電收發(fā)器的鏈接距離可達(dá)30英尺，不限制在直線范圍內(nèi)，甚至設(shè)備不在同一間房內(nèi)也能相互鏈接;并且可以鏈接多個(gè)設(shè)備，最多可達(dá)7個(gè)，這就可以把用戶身邊的設(shè)備都鏈接起來，形成一個(gè)“個(gè)人領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)”(Personal areanetwork)。

　　2.藍(lán)牙4.0技術(shù)解析

　　藍(lán)牙4.0是2012年最新藍(lán)牙版本，是3.0的升級版本;較3.0版本更省電、成本低、3毫秒低延遲、超長有效連接距離、AES-128加密等;通常用在藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱等設(shè)備上。

　　速度：支持1Mbps數(shù)據(jù)傳輸率下的超短數(shù)據(jù)包，最少8個(gè)八組位，最多27個(gè)。所有連接都使用藍(lán)牙2.1加入的減速呼吸模式(sniff subrating)來達(dá)到超低工作循環(huán)。

　　跳頻：使用所有藍(lán)牙規(guī)范版本通用的自適應(yīng)跳頻，最大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線技術(shù)的串?dāng)_。

　　主控制：更加智能，可以休眠更長時(shí)間，只在需要執(zhí)行動(dòng)作的時(shí)候才喚醒。

　　延遲：最短可在3毫秒內(nèi)完成連接設(shè)置并開始傳輸數(shù)據(jù)。

　　范圍：提高調(diào)制指數(shù)，最大范圍可超過100米(根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域， 距離不同)。

　　健壯性：所有數(shù)據(jù)包都使用24-bitCRC校驗(yàn)，確保最大程度抵御干擾。

　　安全：使用AES-128 CCM加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證。

　　拓?fù)洌好總€(gè)數(shù)據(jù)包的每次接收都使用32位尋址，理論上可連接數(shù)十億設(shè)備;針對一對一連接優(yōu)化，并支持星形拓?fù)涞囊粚Χ噙B接;使用快速連接和斷開，數(shù)據(jù)可以再網(wǎng)狀拓?fù)鋬?nèi)轉(zhuǎn)移而無需維持復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

　　3.藍(lán)牙4.1技術(shù)解析

　　傳輸速率更快

　　支持“多連一”：在藍(lán)牙4.1技術(shù)中，就允許設(shè)備同時(shí)充當(dāng)“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”，也就是說用戶可以把多款設(shè)備連接到一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備上

　　支持IPv6：可穿戴設(shè)備上網(wǎng)不易的問題，也可以通過藍(lán)牙4.1來解決，因?yàn)?，新?biāo)準(zhǔn)加入了對IPv6專用通道聯(lián)機(jī)的支持。

　　簡化設(shè)備連接：將設(shè)備間的連接和重新連接進(jìn)行了大幅修正，可以為廠商在設(shè)計(jì)時(shí)提供更多的設(shè)計(jì)權(quán)限，包括設(shè)定頻段創(chuàng)建或保持藍(lán)牙連接，從而提升藍(lán)牙設(shè)備連接的靈活性。

　　降低與LTE網(wǎng)絡(luò)間的干擾：一旦藍(lán)牙4.1和LTE網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，藍(lán)牙4.1就會(huì)自動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息，從而減少其它信號對于自身的干擾，傳輸速率也就有了保障。

　　向下兼容，無需更換芯片：4.1不僅可以向下兼容 4.0，更重要的是對現(xiàn)有的4.0設(shè)備來說，不需要更換芯片，只需要升級固件就可以免費(fèi)升級到藍(lán)牙4.1。

　　4.藍(lán)牙系統(tǒng)組成

　　藍(lán)牙系統(tǒng)一般由以下4個(gè)功能單元組成：

　　*天線單元

　　*鏈路控制(固件)單元

　　*鏈路管理(軟件)單元

　　*藍(lán)牙軟件(協(xié)議)單元

　　5.藍(lán)牙的工作原理

　　藍(lán)牙通信的主從關(guān)系

　　藍(lán)牙技術(shù)規(guī)定每一對設(shè)備之間進(jìn)行藍(lán)牙通訊時(shí)，必須一個(gè)為主角色，另一為從角色，才能進(jìn)行通信，通信時(shí)，必須由主端進(jìn)行查找，發(fā)起配對，建鏈成功后，雙方即可收發(fā)數(shù)據(jù)。理論上，一個(gè)藍(lán)牙主端設(shè)備，可同時(shí)與7個(gè)藍(lán)牙從端設(shè)備進(jìn)行通訊。一個(gè)具備藍(lán)牙通訊功能的設(shè)備， 可以在兩個(gè)角色間切換，平時(shí)工作在從模式，等待其它主設(shè)備來連接，需要時(shí)，轉(zhuǎn)換為主模式，向其它設(shè)備發(fā)起呼叫。一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備以主模式發(fā)起呼叫時(shí)，需要知道對方的藍(lán)牙地址，配對密碼等信息，配對完成后，可直接發(fā)起呼叫。

　　藍(lán)牙的呼叫過程

　　藍(lán)牙主端設(shè)備發(fā)起呼叫，首先是查找，找出周圍處于可被查找的藍(lán)牙設(shè)備。主端設(shè)備找到從端藍(lán)牙設(shè)備后，與從端藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行配對，此時(shí)需要輸入從端設(shè)備的 PIN碼，也有設(shè)備不需要輸入PIN碼。配對完成后，從端藍(lán)牙設(shè)備會(huì)記錄主端設(shè)備的信任信息，此時(shí)主端即可向從端設(shè)備發(fā)起呼叫，已配對的設(shè)備在下次呼叫時(shí)，不再需要重新配對。已配對的設(shè)備，做為從端的藍(lán)牙耳機(jī)也可以發(fā)起建鏈請求，但做數(shù)據(jù)通訊的藍(lán)牙模塊一般不發(fā)起呼叫。鏈路建立成功后，主從兩端之間即可進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)或語音通訊。在通信狀態(tài)下，主端和從端設(shè)備都可以發(fā)起斷鏈，斷開藍(lán)牙鏈路。

　　藍(lán)牙一對一的串口數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用

　　藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，一對一串口數(shù)據(jù)通訊是最常見的應(yīng)用之一，藍(lán)牙設(shè)備在出廠前即提前設(shè)好兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的配對信息，主端預(yù)存有從端設(shè)備的PIN碼、地址等，兩端設(shè)備加電即自動(dòng)建鏈，透明串口傳輸，無需外圍電路干預(yù)。一對一應(yīng)用中從端設(shè)備可以設(shè)為兩種類型，一是靜默狀態(tài)，即只能與指定的主端通信，不被別的藍(lán)牙設(shè)備查找;二是開發(fā)狀態(tài)，既可被指定主端查找，也可以被別的藍(lán)牙設(shè)備查找建鏈。

　　6.結(jié)束語

　　深圳云里物里科技股份有限公司是一家專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)(IOT)解決方案供應(yīng)商，秉承“讓每個(gè)物體接入物聯(lián)網(wǎng)”的企業(yè)使命，“將世界帶入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”的企業(yè)愿景，多年來一直專注于 IOT 領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新，為客戶提供有競爭力的 IOT 解決方案、產(chǎn)品和服務(wù)。目前，云里物里業(yè)務(wù)遍及全球 80 多個(gè)國家和地區(qū)，截止 2017年 1 月累計(jì)銷售了 800 多萬臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)智能產(chǎn)品。云里物里已經(jīng)與中國郵政、中國電信、華為、 Google 、 Inbev、Ericsson 等二十多家全球 500 強(qiáng)公司建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。