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蓝牙技术|蓝牙(BLE)低功耗你所不了解的特性


蓝牙是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网络技术,旨在用于医疗保健、运动健身、信标(Beacon)、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。相较经典蓝牙,蓝牙低功耗技术旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本,由于低功耗的关系,所以经常用在各种常见的可穿戴装置与物联网装置上,使用钮扣电池就可执行数月至数年,小体积、低成本,并与现有的大部分手机、平板和电脑兼容。

蓝牙(BLE)低功耗特性

1. 低功耗
从外形设计到使用方式,一切皆以最低功耗为设计目标。为了减少功耗,低功耗蓝牙设备大部分时间会处于睡眠模式。当活动发生时,设备会自动被唤醒并且向网关、个人电脑或智能手机发送一则短讯。使用时的功耗被降低到传统蓝牙的十分之一。

2. 高成本效益与兼容性
为了兼容传统蓝牙技术并实现小型电池供电设备的成本效益,有两种芯片组可供选择:
具备低功耗蓝牙技术与传统蓝牙功能的双模技术。
以低成本与低功耗为主的专为小型电池供电设备优化的纯低功耗蓝牙技术

3. 稳定性、安全性与可靠性
低功耗蓝牙技术使用与传统蓝牙技术相同的自适应跳频 (AFH) 技术,因而能确保低功耗蓝牙能够在住宅、工业与医疗应用中的“嘈杂”射频环境中维持稳定的传输。为了最大程度地减少使用AFH的成本与功耗,低功耗蓝牙技术已将通道数量从传统蓝牙技术的79个1兆赫兹宽通道减少至40个2兆赫兹的宽通道。

4. 无线共存
蓝牙技术、无线LAN、IEEE 802.15.4/无线个域网以及许多专有的无线电均使用无需认证许可的2.4千兆赫工业科学医疗(ISM)频带。由于共享这一无线电波空间的技术过多,因此无线性能会因干扰所引发的错误修正与重复传送而下降(例如延迟时间增加和吞吐量减少等)。在要求严格的应用中,可通过频率规划与特殊的天线设计减少干扰。由于传统蓝牙与低功耗蓝牙均使用AFH这项可以最大程度减少其他无线电技术干扰的技术,因此蓝牙传输具有出色的稳定性与可靠性。

5. 连接范围
低功耗蓝牙技术的调制与传统蓝牙技术略有不同。这一不同的调制以10毫瓦分贝的无线芯片组(低功耗蓝牙最大功率)实现了高达300米的连接范围。

6. 易用性和集成性

低功耗蓝牙一般基于一台与多台从设备连接的主设备。所有设备要么是主设备,要么是从设备,但无法同时当主设备和从设备。主设备控制从属设备的通信频率,而从属设备只能根据主设备的要求进行通信。相比传统蓝牙技术,低功耗蓝牙技术所增加的一项新功能就是“广播”功能。通过这项功能,从设备可以告知其需要向主设备发送数据。广播消息还包括活动或测量值。

ST17H66蓝牙BLE5.2芯片是伦茨科技最新推出的16脚蓝牙BLE芯片, 具有256KB Flash +(96KB ROM)+64KB SRAM,蓝牙协议栈固化,不再占用Flash空间。64KB的SRAM,分区使用,可以在待机时保存更多用户数据,可以设置大容量缓冲区,支持更加复杂的功能。符合SIG规范的自组网应用。包括多节点的控制,以及2主4从的同时工作。

ST17H66有10 x GPIO,-103dBm @BLE 125Kbps。单端天线输出,可以无匹配电路。支持天线矩阵切换,支持外挂LNA信号放大。

最大的优势是功耗降低。上一代产品蓝牙接收峰值电流>13mA; MCU的功耗~0.5mA/MHz;低功耗模式下平均电流>40uA。新产品的蓝牙接收峰值电流8.6mA,MCU的功耗<90uA/MHz。低功耗模式下平均电流可降低到20uA~30uA。BLE5的广播数据包更加灵活,最多可包含200Byte数据,BLE4只有32Byte。传输速率更快,BLE5可以达到20~30KB/s;BLE4一般在4~5KB/s。

应用场景:

  • 对功耗控制要求比较严格的应用,比如高档的防丢器,电子标签等。
  • 对数据传输有一定要求的客户,比如用于云台自拍的透传模块,希望蓝牙OTA更加可靠的客户。
  • 方便灵活的电子标签应用。如商品标签,资产防盗,生物追踪。

伦茨科技拥有自主研发无线射频和低功耗蓝牙BLE5.2芯片并具有全球知识产权,针对AIoT物联网领域和个人消费者,提供蓝牙主控全集成芯片的「软硬件共性」解决方案及核心器件,配套全方位APP软件平台定制开发。所设计的蓝牙芯片方案应用于智能穿戴设备、蓝牙室内导航、智能家居、医疗健康、运动建身、数据传输、远程控制、个人外设及AIoT物联网等场景。

最新推出搭载高性能低功耗32位处理器的蓝牙芯片ST17H66(SOP16),支持Bluetooth®LE、SIG MESH多功能的Bluetooth 5.2。

关键参数:

  • 256KB系统闪存
  • 64KB SRAM,睡眠模式下所有数据恒常保持
  • 2.4 GHz收发器
  • Bluetooth Low Energy
  • Bluetooth Mesh
  • -20dBm至+10dBm发射功率
  • 接收电流:8mA
  • 发射电流:8.6mA
  • 0.3uA@sleep(IO wake up only)
  • AoA/AoD 方位测定
  • AES-128硬件加密
  • PDM/I2C/SPI/UART/PWM/DMA

蓝牙

蓝牙BLE

低功耗蓝牙

芯片:ST17H66

描述:Bluetooth 5.2、BLE、Bluetooth Mesh

CPU:高性能低功耗32位处理器

存储器:64KB SRAM,all programmable retention in sleep mode

支持的频段:2.4 GHz

支持的协议:Bluetooth 5.2

灵敏度:-97dBm@BLE 1Mbps data rate

发射功率:+10dBm

接收电流:8mA

发射电流:8.6mA

封装:TSSOP16

开发套件:ST17Hxx开发套件

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