物联网的智能世界–低功耗蓝牙

蓝牙在通过PC和手机连接的无线人机接口设备和音频外围设备中找到了利基市场，从而刺激了市场。尽管低功耗Wi-Fi设备的进步为某些应用提供了替代性连接，但是对蓝牙的需求仍然强劲。另一方面，由于BLE的外形灵活性，手机易用性和超低功耗特性，BLE已发展成为瑞士军刀的连接工具。BLE正在取代ZigBee等专有协议，成为低功耗，低成本IoT设备中事实上的连接标准。

最近的更新BLE 5.0和BLE 5.1改进了BLE的规范，推动了这一增长。例如，改进后的范围可确保可以从房屋中的任何地方完美连接任何BLE设备（例如智能传感器，智能锁或灯泡）。这是实现真正的智能家居的关键一步。扩大范围还使诸如智能手表之类的设备受益，因此它们可以从位于不同房间的智能手机接收即时通知。

另一个重大改进是数据速率的显着提高，使信息传输更加丰富和智能。无连接服务（例如提供上下文感知的信标）将能够传输更多信息。例如，信标将能够传输实际内容，而不是仅通过URL指向内容。这有可能通过转向无连接物联网而不是当前的蓝牙配对设备模型来重新定义当今蓝牙设备传输信息的方式。这也可以使BLE应用程序（例如资产跟踪和智能废物管理）更智能地使用BLE Mesh网络。

但是，这些改进的功能在DMIP和内存方面也需要改进的处理器。基础硬件（即SoC或MCU）必须更改以支持这些功能。对于大多数物联网应用程序来说，安全性是不可或缺的不可或缺的功能。在所有级别（包括存储，处理和通信期间）都需要数据保护，以确保系统可靠性。物联网设计人员倾向于选择具有内置BLE，传感器接口，安全功能和灵活外围设备的SoC。这也有助于他们减少IoT设备的BOM和PCB空间。

GATT配置文件–易于使用
BLE为典型的应用程序提供了几个通用属性（GATT）配置文件，这些配置文件简化了固件和兼容性标准。示例包括当前时间服务（CTS），“查找我的配置文件”（FMP），“心率服务”（HRS），无线照明控制（“网格配置文件”）等。这些配置文件允许外围设备和服务器使用预定义的数据结构相互通信，而开销很少。这使BLE可以使用比连接选项（例如Wi-Fi）更简单的协议。它还产生很高的数据传输效率。如果您的应用程序适合现有的GATT配置文件，那么使用它就很容易了，因为它减少了固件开发时间并为现有应用程序兼容性打开了方便之门。可以在BLE SIG网站上找到标准GATT配置文件的列表。

自定义配置文件-灵活性
在特定的应用程序中，可能有必要创建不符合现有标准GATT服务的自定义配置文件。示例包括自定义传感器接口，电容式触摸感应和RGB LED照明。这些创新的接口有助于使用一个SoC集成许多功能，从而提供更好的功耗和成本优势。

基于GUI的固件设计方法也有助于定制配置文件。图3显示了自定义用户界面示例的配置。

尽管BLE提供了用于配对以及链路层的安全选项，但如果SoC支持加密模块，则可以使用自定义配置文件实施其他安全措施。这些SoC需要在硬件中提供完整的安全链。与它们的等效固件实现相比，这些硬件SoC安全功能占用的时间和精力更少。

能量消耗
BLE是低功耗连接的理想解决方案。通过调整连接间隔和MTU（最大传输单元）大小，可以权衡数据速率以降低功耗。片上系统中集成的BLE还使SoC能够有效地使用深度睡眠功耗模式。SoC可以在发生BLE事件时从深度睡眠功耗模式中唤醒并处理数据。即使在高数据速率（高达2Mbps）下，对于低数据速率连接，BLE仍比Wi-Fi具有相当大的功耗优势。双核SoC通过将配套内核用于BLE堆栈操作而提供了更大的灵活性，而主MCU可以自由运行应用程序固件，从而使系统可以在深度睡眠模式下花费更多的时间。

广播
BLE是具有主/从体系结构的基于数据包的协议。但是，它提供了无需配对的轻松广播模式。信标可以使用广播器模式将消息传输到多个侦听器。这项技术使智能设备在靠近信标时可以执行特定的操作。设计用于支持信标的设备应该是超低的，因为功率是广播的主要要求之一。BLE信标还可以实现室内位置跟踪功能。

网状网络
网状网络通过支持多个互连节点，使BLE超越了简单的主/从架构。这允许大量低功耗IoT节点（最多32767！）相互通信，并且不需要集线器/路由器。BLE Mesh通过加密和身份验证的消息实施受控的泛洪网络。基本消息段大小为11个字节，但是使用分段和重新组合，可以将其扩展为384个字节。消息具有操作码，序列号，生存时间（TTL）以及源地址和目标地址。寻址很灵活，可以用来表示单个节点或一组节点。BLE Mesh还为网络和特定的应用程序功能提供了具有不同类型密钥的精细身份验证。有了BLE Mesh，可以通过智能手机或低成本桥接设备（例如智能扬声器）或使用Wi-Fi / BT组合将网络连接到Internet。与专有网状协议ZigBee相比，BLE Mesh协议基于熟悉的蓝牙提供了低成本硬件和轻量级协议栈，从而带来了与手机，PC和现有BLE，BT和WiFi / BT设备的互操作性。