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1.蓝牙标准演进历程
蓝牙技术标准是由蓝牙技术联盟(SIG)发布的,在2010之前,蓝牙技术联盟共发布了以下蓝牙规格
时间 | 版本 | 版本特性 |
1999 | 0.8,0.9,1.0 | 完成了SDP协定和TCS协定。 |
2001 | 1.1 | 传输速率为0.7Mbps |
2003 | 1.2 | 1.为了增加安全性,增加了能屏蔽设备硬件地址的功能 2.为了减少射频信号的干扰,增加了适应性跳频功能(AFH) 3.为了提供QoS的音频的传输,增加了延伸同步连接导向信道功能 (eSCO) 4.为了更快地连接蓝牙,增加了快速连接功能 5.增加了支持Stereo音效的传输功能,但只能单向 |
2004 | 2.0 | 1.使用了EDR(Enhanced Data Rate)技术,提高了蓝牙传输的率 (3Mbps) 2.功耗降低 3.支持了双工模式 |
2007 | 2.1 | 1.进一步降低了蓝牙功耗(Sniff Subrating省电功能) 2.增加了SSP配对模式 3.支持了NFC近场通讯,用NFC可以快速配对两个蓝牙设备 |
2009 | 3.0 | 1.增加了**Hight Speed**,蓝牙使用wifi实现高速传输,24Mbps 2.增加 AMP技术 3.增加了EPG增强电源控制技术,降低空闲功耗 4.增加了单向广播无连接数据技术 |
2010年,SIG联盟合并了Wibree联盟(注:Wibree联盟由Nokia和Nordic等创立,旨在为手机周边设备寻找一种更低功耗的无线通信技术),并把Wibree联盟提出的低功耗无线技术重新命名为低功耗蓝牙技术(BLE),从此BLE也成了一种蓝牙技术。
时间 | 版本 | 版本特性 |
2010 | 4.0 | 1.增加了低功耗功能 2.提出了三种蓝牙模式:经典蓝牙、低功耗蓝牙。蓝牙单模双模概念 注:单模双模的链路层有区别,硬件上不一样 |
2013 | 4.1 | 1.软件上大幅修改,为蓝牙组网提供了基础。 2.支持了云同步功能 3.增加了IPv6通道。 4.支持角色互换,也就是说蓝牙手表可以直接和蓝牙体重秤连接并自主收发数据,而不需要手机作为数据枢纽。 |
2014 | 4.2 | 1.提高了传输速度。 2.开始支持6LoWPAN,这种技术允许多个蓝牙设备通过一个终端连入到网络,为物联网提供了更多可能。 3.增加了LE链接的安全性 4.增加了隐私保护 |
2016 | 5.0 | 1.增加低功耗模式下传输距离(300米) 2.增加低功耗模式下传输速率(2Mbps) 3.支持室内定位 4.增加Mesh组网功能 |
2017 | 5.0 | 增加蓝牙Mesh组网技术,适用于4.0之后的芯片 |
2019 | 5.1 | 提高了室内定位的精度(厘米级) |
2019 | 5.2 | 1.增加 BLE audio 2.LC3 的编解码方式 |
2021 | 5.3 | 1.降低低功耗蓝牙功耗 2.增加了经典蓝牙的安全性 |
2010年发布的蓝牙4.0规格就同时包含经典蓝牙和低功耗蓝牙,也就是说,从蓝牙4.0之后,蓝牙才分经典蓝牙和低功耗蓝牙。由于BLE是2010年才提出的,比较新,因此为了说起来方便,人们把之前的BR/EDR/AMP技术称为经典蓝牙技术。蓝牙技术联盟(SIG)后续发布的蓝牙4.1/4.2/5.0,都是同时包含低功耗蓝牙和经典蓝牙。
蓝牙技术是包含了硬件芯片、软件程序的,软件程序的指导思想就是协议栈。所以一个设备要实现蓝牙通讯,其一要有支持无线射频功能的硬件电路,其二要有能跑蓝牙协议栈的软件程序。这两部分可以集合到一个芯片里面,也可以分成两个芯片处理,因此蓝牙方案基本有以下3种:
SOC蓝牙:也就是MCU蓝牙,一个芯片集合了两个部分,芯片集合了MCU和蓝牙芯片,厂家也把蓝牙协议栈和应用程序已经烧录到蓝牙芯片里了。有这些:CSR BC4/5,CSR8670,CSR8675,TI CC2540,NRF51xxx,NRF52xxx,乐鑫 ESP32 等等。
架构如下:
SOC蓝牙+MCU:这种是在单SOC蓝牙方案上增加一个或者多个MCU运行应用程序。一般在单芯片方案性能达不到的情况下使用这种方案。
架构如下:
蓝牙host+controller分开:这种方案是将蓝牙硬件部分和协议栈程序部分分开两个芯片运行。这种方案最复杂,主要是协议栈程序复杂,能满足所有蓝牙产品的开发需求。
2.低功耗蓝牙与经典蓝牙区别
经典蓝牙与低功耗蓝牙在信道数量、调制方式、数据速率、功耗、定位功能方面存在差异,导致最终应用场景上有明显不同。一般而言,经典蓝牙主要应用在蓝牙电话接听,蓝牙耳机,蓝牙音箱等场合,低功耗蓝牙应用在可穿戴设备,IoT智能设备,健身设备,蓝牙鼠标键盘等电池供电场合。当然,经典蓝牙也可以用电池供电,但LE对电池的要求更低,甚至可以用纽扣电池供电,而续航时间却很长,有的LE设备可以达到几年。
注意经典蓝牙和低功耗蓝牙两者物理层调制解调方式是不一样的,所以低功耗蓝牙设备和经典蓝牙设备两者之间是不能相互通信的。手机怎么做到既可以连接蓝牙耳机,又可能连接IOT设备。使用双模蓝牙设备,分时机制来达到同时和低功耗蓝牙设备以及经典蓝牙设备通信的目的,即手机让双模蓝牙芯片不断地在低功耗蓝牙模式和经典蓝牙模式之间进行切换,以同时支持低功耗蓝牙设备和经典蓝牙设备。
应用场景 | 通信方式 | 射频方式 | |
低功耗蓝牙 | 数据传输应用:穿戴设备,运动健身设备、医疗健康设备 位置服务应用:室内导航服务,资产追踪 设备网络应用:控制系统,自动化系统等 | 支持一对一,一对多(广播),多对多(mesh) | 低功耗蓝牙BLE |
经典蓝牙 | 音频流应用:无线耳机,无线音响 | 一对一 | 经典蓝牙BR/EDR |
3.低功耗蓝牙相关术语
以下为使用手机软件nrf connect扫描到的蓝牙设备信息:
广播名称:
mac地址:参考:https://blog.csdn.net/qq_26226375/article/details/128481073
广播包:参考:https://www.jianshu.com/p/590b8a246542。
主机/从机或主设备从/设备:一般而言,主动发起蓝牙连接的设备为主机,比如在手机使用蓝牙操作过程中,手机蓝牙主动发起与IOT设备的连接,这个过程中手机为主设备,IOT设备为从设备。主机角色可以与多个从机建立连接,从机角色也可以与多个主机建立连接,也就是多主多从概念。
发射功率:
广播间隔:参考:
https://blog.csdn.net/ashley6661/article/details/126016498?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=%E8%93%9D%E7%89%99%E5%B9%BF%E6%92%AD%E9%97%B4%E9%9A%94&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-0-126016498.nonecase&spm=1018.2226.3001.4187
设备每次广播时,会在3个广播信道发送相同的报文。这些报文报文的动作被称为一个广播事件。除了定向广播外,其他广播事件均可以选择20ms-10.28s不等的间隔。通常,一个广播中的设备会每一秒广播一次。两个相邻的广播事件之间的时间被称为“广播间隔”。蓝牙协议栈规定蓝牙广播间隔在20ms~10.24ms之间,且是"0.625ms"的整数倍,是两次广播事件之间的最小时间间隔。
服务:服务标准,GATT,UUID中有些固定定义。蓝牙服务需向蓝牙联盟申请,到底能支持多少个服务,应该和协议栈有关。
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