物联网APP----蓝牙技术

短距离无线通信技术

• RFID, WiFi, ZigBee、蓝牙等都属于短距离传输技术，各有各的特点，下面进行详细说明：

Zigbee——低功耗、自组网

• 特点：
  • 数据传输速率低：只有Kbps~Kbps
  • 功耗低：1毫瓦的低发射频率（仅凭两节五号电池就可以维持长达6个月到两年左右的使用时间
  • 成本低：因为它传输速率低，协议简单
  • 网络容量大：每个ZigBee网络最多可以支持255个设备，一个区域内最多可以同是存在 100个ZigBee设备，网络组成灵活

WiFi

• WiFi是以太网的一种无线扩展技术，平时在生活中在家中使用WiFi会发现多人使用速度就会被减慢, 是因为带宽被这些用户所共享，平时使用2.4GHz频段的WiFi信号受墙壁组个的影响较小，WiFi可以将设备和设备相连，从而使家庭的家用电器，电子设备相连

蓝牙

使用蓝牙啊技术可以有效简化移动通信终端之间的通信，也能够成功地简化设备与互联网之间的通信，从而使数据传输边的更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙技术采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点以及点对多点的通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM频段，蓝牙技术的数据传输速率为1Mbps, 采用时分双工传输方案实现全双工传输

NFC

• NFC是近场通信的缩写，此技术由非接触式射频识别（RFID）演变，基础是RFID及互联技术，NFC是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20cm距离内，传输速率有：106Kbit/s, 212Kbit/s，或者424Kbit/s，采用主动和被动两种读取方式

NFC与蓝牙

• NFC和蓝牙都是短距离通信技术，都被继承到移动电话，NFC并不需要复杂的程序，但是NFC无法达到低功率的蓝牙的速度，在两台NFC设备相互连接的设备识别过程中，使用NFC来替代人工设置会加快连接的速度，少于十分之一秒

低功耗蓝牙（BLE)

低功耗蓝牙架构

• 总体上分三层：
  • 应用端：实现具体应用
  • 主机：控制不同设备之间如何进行数据交换
  • 控制器：处理射频数据解析，接收和发送

(1)控制器(Controller)

Controller实现射频相关的模拟和数字部分，完成最基本的数据发送和接收，Controller 对外接口是天线，对内接口是主机控制器接口HCI (Host Controller Interface)；控制器包含物理层PHY (Physical Layer)、链路层LL (Linker Layer)、直接测试模式DTM (Direct Test Mode)以及主机控制器接口HCI。

• 物理层PHY

  • GFSK信号调制，2402~2480MHz， 40 个channel，每两个channel间隔2MHz (经典蓝牙协议是1MHz)，数据传输速率是1Mbps。

• 直接测试模式DTM

  • 为射频物理层测试接口，射频数据分析之用。

• 链路层 LL

  • 基于物理层PHY之上，实现数据通道分发、状态切换、数据包校验和加密等；链路层LL分两种通道:广播通道(Advertising Channels)和数据通道(Data Channels)；广播通道有3个，即37ch(2402MHz)、38ch (2426MHz)和39ch (2480MHz)，每次广播都会往这3个通道同时发送(并不会在这3个通道之间跳频)，为防止某个通道被其他设备阻塞，以至于设备无法配对或广播数据，所以定3个广播通道是一种权衡，少了可能会被阻塞，多了会加大功耗，另外3个广播通道刚好避开了WiFi的lch、6ch 和11ch，所以在BLE广播时，不至于被WiFi影响(如果要干扰BLE广播数据，一个最简单的办法就是，同时阻塞3个广播通道)；当BLE匹配之后，链路层LL由广播通道切换到数据通道，数据通道有37个，数据传输时会在这37个通道间切换，切换规则在设备间匹配时约定。

(2)主机(Host) /控制器(Controller) 接口HCI

HCI作为-一种接口，存在于主机和控制器中，控制器通过HCI发送数据和事件给主机，主机通过HCI发送命令和数据给控制器。HCI 逻辑上定义一系列的命令、事件；物理上有UART、SDIO和USB，实际可能包含里面的任意一种或几种。

低功耗蓝牙分类

• 单模：单模蓝牙被称为Bluetooth Smart
• 双模：双模蓝牙被称为Bluetooth Smart Ready

低功耗蓝牙的特点

• 并不是通过优化空中的无线射频传输实现的低功耗，而是通过改变协议的设计来实现的，通常BLE协议设计为：在不必要射频的时候，彻底将空中射频关断
• 缩短无限开启时间
• 快速建立链接
• 降低收发峰值功耗