[蓝牙]蓝牙的初步简介与应用 及其技术要点－－更新中

蓝牙的初步简介与应用 及相关技术概念

蓝牙（ Bluetooth® ）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。

如今蓝牙由蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group，简称SIG）管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。IEEE将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1，但如今已不再维持该标准。蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护商标权益。制造商的设备必须符合蓝牙技术联盟的标准才能以“蓝牙设备”的名义进入市场。蓝牙技术拥有一套专利网络，可发放给符合标准的设备。

蓝牙的波段为2400–2483.5MHz（包括防护频带）。这是全球范围内无需取得执照（但并非无管制的）的工业、科学和医疗用（ISM）波段的 2.4 GHz 短距离无线电频段。

蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0使用2 MHz 间距，可容纳40个频道。第一个频道始于2402 MHz，每1 MHz一个频道，至2480 MHz。有了适配跳频（Adaptive Frequency-Hopping，简称AFH）功能，通常每秒跳1600次。

最初，高斯频移键控（Gaussian frequency-shift keying，简称GFSK） 调制是唯一可用的调制方案。然而蓝牙2.0+EDR 使得 π/4-DQPSK和 8DPSK 调制在兼容设备中的使用变为可能。运行GFSK的设备据说可以以基础速率（Basic Rate，简称BR）运行，瞬时速率可达1Mbit/s。增强数据率（Enhanced Data Rate，简称EDR）一词用于描述π/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分别可达2 和 3Mbit/s。在蓝牙无线电技术中，两种模式（BR和EDR） 的结合统称为“BR/EDR射频”

蓝牙是基于数据包、有着主从架构的协议。一个主设备至多可和同一微微网中的七个从设备通讯。所有设备共享主设备的时钟。分组交换基于主设备定义的、以312.5µs为间隔运行的基础时钟。两个时钟周期构成一个625µs的槽，两个时间隙就构成了一个1250µs的缝隙对。在单槽封包的简单情况下，主设备在双数槽发送信息、单数槽接受信息。而从设备则正好相反。封包容量可长达1、3、或5个时间隙，但无论是哪种情况，主设备都会从双数槽开始传输，从设备从单数槽开始传输.

BLE

蓝牙低能耗技术简介

蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源），此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。

BLE技术的工作模式非常适合用于从微型无线传感器（每半秒交换一次数据）或使用完全异步通信的遥控器等其它外设传送数据。这些设备发送的数据量非常少（通常几个字节），而且发送次数也很少（例如每秒几次到每分钟一次，甚至更少）。

蓝牙低能耗架构共有两种芯片构成：单模芯片和双模芯片。蓝牙单模器件是蓝牙规范中新出现的一种只支持蓝牙低能耗技术的芯片——是专门针对ULP操作优化的技术的一部分。蓝牙单模芯片可以和其它单模芯片及双模芯片通信，此时后者需要使用自身架构中的蓝牙低能耗技术部分进行收发数据。双模芯片也能与标准蓝牙技术及使用传统蓝牙架构的其它双模芯片通信。

双模芯片可以在使用标准蓝牙芯片的任何场合使用。这样安装有双模芯片的手机、PC、个人导航设备(PND)或其它应用就可以和市场上已经在用的所有传统标准蓝牙设备以及所有未来的蓝牙低能耗设备通信。然而，由于这些设备要求执行标准蓝牙和蓝牙低能耗任务，因此双模芯片针对ULP操作的优化程度没有像单模芯片那么高。

单模芯片可以用单节钮扣电池(如3V、220mAh的CR2032)工作很长时间(几个月甚至几年)。相反，标准蓝牙技术(和蓝牙低能耗双模器件)通常要求使用至少两节AAA电池(电量是钮扣电池的10至12倍，可以容忍高得多的峰值电流)，并且更多情况下最多只能工作几天或几周的时间(取决于具体应用)。注意，也有一些高度专业化的标准蓝牙设备，它们可以使用容量比AAA电池低的电池工作。

技术要点：

蓝牙的基本原理与操作

硬件的电路原理与蓝牙协议栈

协议栈开发

通信接口应用

c语言及嵌入式c基础、

看懂原理图

电路接口理论基础

芯片及模块资料 ：stm32f407  dht11  mpu9050 以及蓝牙模块

atk-hc05(at指令) 资料

ble协议栈  ble协议栈与ble协议的关系

协议：定义系列的通信标准 通信双方都按照这个标准进行数据通讯

协议栈： 协议的具体实现形式，也就是实现的函数库 固件库

利用ble协议栈开发

不需要深入了解复杂过程  只要知道从哪里来到哪里去

根据协议栈调用函数是是实现一些功能

可以编写一些函数去实现自己需要的特定的功能

分层

物理层：

信道带宽提供2mb 提供3个广播信道1mb

链路层

执行一些急待协议底层的数据包管理协议

主机控制接口层

逻辑链路层与适配协议层

安全管理层

通用接入层

开发蓝牙一般用iar集成开发环境

完整 稳定专业的嵌入式开发环境 统一的用户界面 35种以上 8  16  32位

完全兼容c语言 高效的浮点型

物联网感知端开发需要具备：

利用at指令对蓝牙模块进行操作，实现数据的收发

定义物联网感知端盒手机端的蓝牙协议

学习运动传感器应用和数据的解算

模块化编程及其技巧

蓝牙的特点

    蓝牙跳频技术 进行通讯的手段

    分主从设备灵活

   传输频率全球通用

   低辐射

   可传输数据和语音

   抗干扰能力强

   功率低 成本低 模块（芯片） 体积小

    开放的接口标准

蓝牙应用领域

蓝牙自拍

蓝牙耳机

蓝牙防失器

蓝牙led

蓝牙手表（可穿戴）

蓝牙车载

蓝牙音箱

在智能家居 安防 车载应用领域

ble  4.0

        是蓝牙低功耗的定义的补充

       设置传输的间隔

      传输的数据少

      无线开启时间和功耗非常低

车载应用 用的是车载电源  功耗小点 

物联感知端的功耗

蓝牙模块比蓝牙芯片的成本高

模块增加 那么软件负担加大 

芯片的话，成本减低

硬件选型：

主芯片

外国芯片

液晶屏  外接模块  按键

1 不能选停产的

2 性能稳定

3环境因素适应性

4供货周期

5成本

嵌入式系统开发中存储器

  根据条件：

     是否需要使用存储器

    存储的数据量

  读取次数

  温度范围

  成本

软件的常见文档：

 项目可行性分析报告

 项目任务书

 项目功能需求说明书

 项目概要设计说明书

硬件详细说明书

软件详细设计说明

项目测试大纲

项目测试报告

产品使用说明书

软件功能模块设计原则

  模块内高聚合

 模块间低耦合

 模块功能单一 独立

 设计方法

  要清楚模块的输入和输出

 要清楚模块实现的功能

 要清楚模块的对外接口

 各模块有较多的重复函数的处理

蓝牙模块的实现功能

  蓝牙的初始化

  实现at指令的操作 参数 

  实现数据的发送

 实现数据的接收

app中 蓝牙接口的编程

  通信协议的解包和打包 

 连接可靠性的考虑

其他的物联网概念

 蓝牙4.0信道分析与拓扑分析

spi接口与flash传感器

汽车姿态的检测  mpu6050 

汽车温湿度检测 dht11

汽车异常后报警

数据的存储

bt蓝牙   hc-05编程   mpu605dump驱动库移植和使用

嵌入式软件的模块化编程和分层次

软硬件联调

开发板的选型和芯片的选型

bt＋运动传感器 ＋温湿度传感器

 2.4g 四轴飞行器

老年人跌倒

手环ble 4.0（低功耗蓝牙＋运动传感器）

zigbee cc2530

无线通讯技术

zigbee 的协议栈  profile规范

拓扑结构

zigbee 蓝牙 wifi 红外通讯技术

stm32 f407

atk-hc05蓝牙模块

at指令 pc与 终端的交互

i2c接口与运动传感器 mpu6050

温湿度传感器dht11

搜索文件 蓝牙4.0信道分析与拓扑分析

搜索文件 cc254核心板硬件 电路板图解

搜索文件 cc2530中文数据手册

搜索文件 蓝牙4.0信道分析与拓扑分析

搜索文件 iar 8051 软件安装包  项目文件后缀 ewp

搜索文件 蓝牙4.0信道分析与拓扑分析

搜索文件 蓝牙4.0ble协议栈的简介图

c语言及嵌入式c基础、

看懂原理图

电路接口理论基础

芯片及模块资料 ：stm32f407  dht11  mpu9050 以及蓝牙模块

atk-hc05(at指令) 资料