Cómo hacer un módulo de transmisión transparente de puerto serie BLE Bluetooth 4.0 estable
1. Acerca de Bluetooth 4.0
El estándar Bluetooth 4.0 contiene dos estándares Bluetooth. Para ser precisos, es un estándar de modo dual, que incluye la parte Bluetooth tradicional (también llamada clásica). Bluetooth Classic Bluetooth) y la parte Bluetooth Low Energy (Bluetooth Low Energy). Estas dos partes son adecuadas para diferentes aplicaciones o condiciones de aplicación. El Bluetooth tradicional se desarrolla y mejora en base a las versiones 1.0.1.2, 2.0 EDR, 2.1 EDR, 3.0 EDR, etc. anteriores. El Bluetooth de bajo consumo se desarrolla en base al estándar Wibree de Nokia.
El Bluetooth tradicional se puede utilizar para transmisiones con cantidades relativamente grandes de datos, como voz, música, y la transmisión de cantidades relativamente grandes de datos. El Bluetooth de baja potencia se utiliza para aplicaciones que requieren una potencia real relativamente alta. Productos con rendimiento de tiempo pero velocidades de datos relativamente bajas, como control remoto, como mouse, teclado, mouse de control remoto (Air Mouse), transmisión de datos de equipos de detección, como cinturón de latidos, monitor de presión arterial, sensor de temperatura, etc. El Bluetooth tradicional tiene tres niveles de potencia, Clase 1, Clase 2 y Clase 3, que admiten distancias de transmisión de 100 m, 10 m y 1 m respectivamente. Sin embargo, el Bluetooth de baja potencia no tiene un nivel de potencia. La potencia de transmisión general es de 7 dBm. distancia, no debería llegar a 20m problemático.
Así que Bluetooth 4.0 integra los dos estándares de Bluetooth tradicional y Bluetooth de baja potencia, no solo Bluetooth de baja potencia.
Bluetooth 4.0 es un complemento de la especificación Bluetooth 3.0 HS. Está especialmente diseñado para soluciones inalámbricas que tienen altos requisitos de costo y consumo de energía. En comparación con la versión 3.0, ahorra más energía y consume menos energía. costo e interoperabilidad entre proveedores. Baja latencia de 3 milisegundos, distancia de conexión efectiva ultralarga, cifrado AES-128, etc., Bluetooth 4.0 puede usarse ampliamente en atención médica, fitness deportivo, entretenimiento en el hogar, seguridad y muchos otros campos. Generalmente se utiliza en auriculares Bluetooth, parlantes Bluetooth, podómetros, monitores de ritmo cardíaco, medidores inteligentes, sensores de Internet de las cosas y otros dispositivos, ampliando enormemente el alcance de aplicación de la tecnología Bluetooth. Esta tecnología tiene un consumo de energía en funcionamiento y en espera extremadamente bajo, e incluso puede funcionar de forma continua durante varios años utilizando una batería de botón.
Bluetooth 4.0 admite dos métodos de implementación: modo dual y modo único.
La función Bluetooth de modo dual y bajo consumo está integrada en el controlador Bluetooth clásico existente, o se agrega una pila de bajo consumo al chip de tecnología Bluetooth clásico existente (2.1 EDR/3.0 HS). La arquitectura permanece esencialmente sin cambios, por lo que los aumentos de costos son limitados. El modo único se dirige a dispositivos compactos y altamente integrados, utilizando una capa de enlace liviana para proporcionar operación en modo de espera con consumo de energía ultrabaja, recuperación simple del dispositivo y transmisión de datos confiable de punto a multipunto, y permite que los sensores conectados en red al tráfico de baja energía de Bluetooth se secuencian en Bluetooth. transmisión, junto con ahorro de energía avanzado y conexiones cifradas seguras. Consumo de energía pico, promedio y modo de espera ultrabajo. Velocidad: Soporta paquetes de datos ultracortos a una velocidad de transmisión de datos de 1Mbps, con un mínimo de 8 grupos de ocho bits y un máximo de 27. Todas las conexiones utilizan el modo de subración de olfato agregado a Bluetooth 2.1 para lograr ciclos de trabajo ultrabajos. Salto de frecuencia: utilice el salto de frecuencia adaptativo común a todas las versiones de especificación de Bluetooth para minimizar la interferencia con otras tecnologías inalámbricas de banda ISM de 2,4 GHz. Control principal: más inteligente, puede dormir más tiempo y despertarse solo cuando sea necesario para realizar acciones. Latencia: la configuración de la conexión se puede completar y la transmisión de datos puede comenzar en tan solo 3 milisegundos. Alcance: aumente el índice de modulación, el alcance máximo puede exceder los 100 metros (las distancias varían según los diferentes campos de aplicación). Robustez: Todos los paquetes de datos utilizan CRC de 24 bits para garantizar la máxima resistencia a las interferencias. Seguridad: utiliza el algoritmo de cifrado AES-128 CCM para el cifrado y la autenticación de paquetes.
Topología: utiliza direccionamiento de 32 bits para cada recepción de cada paquete, conectando teóricamente miles de millones de dispositivos; optimizado para conexiones uno a uno y admite conexiones uno a muchos en topología en estrella, utiliza conexión y desconexión rápida, los datos se pueden mover; dentro de la topología de malla sin mantener una red de malla compleja.
2. Acerca de Bluetooth BLE BLE es la abreviatura de Bluetooth Low Energy. La tecnología Bluetooth Low Energy (BLE) es una tecnología inalámbrica robusta, interoperable, de corto alcance y de bajo costo que opera en la banda de radiofrecuencia ISM de 2,4 GHz sin licencia. Fue diseñado desde cero como tecnología inalámbrica de potencia ultrabaja (ULP). Utiliza muchos trucos inteligentes para minimizar el consumo de energía. La arquitectura Bluetooth de baja energía se compone de dos tipos de chips: chip monomodo y chip modo dual. El chip Bluetooth monomodo puede comunicarse con otros chips monomodo y chips de modo dual. En este momento, este último necesita utilizar la tecnología Bluetooth de baja energía que forma parte de su propia arquitectura para enviar y recibir datos. El chip de modo dual también puede comunicarse con la tecnología Bluetooth estándar y otros chips de modo dual que utilizan la arquitectura Bluetooth tradicional.
Los chips de modo dual se pueden utilizar en cualquier situación en la que actualmente se utilizan chips Bluetooth estándar. De este modo, los teléfonos móviles, los PC, los dispositivos de navegación personal (PND) u otras aplicaciones equipadas con chips de modo dual pueden comunicarse con todos los dispositivos Bluetooth estándar tradicionales que ya se utilizan en el mercado, así como con todos los futuros dispositivos Bluetooth de bajo consumo. Sin embargo, debido a que estos dispositivos deben realizar tareas estándar de Bluetooth y Bluetooth Low Energy, los chips de modo dual no están tan optimizados para el funcionamiento ULP como los chips de modo único. Los chips monomodo pueden funcionar con una batería de un solo botón (como una CR2032 de 3 V y 220 mAh) durante mucho tiempo (meses o incluso años). Por el contrario, la tecnología Bluetooth estándar (y los dispositivos de modo dual Bluetooth Low Energy) normalmente requieren el uso de al menos dos baterías AAA (de 10 a 12 veces la capacidad de las pilas de botón y pueden tolerar corrientes máximas mucho más altas) y, en muchos casos, hasta Sólo puede funcionar durante unos días o unas semanas (dependiendo de la aplicación). Tenga en cuenta que también existen dispositivos Bluetooth estándar altamente especializados que pueden funcionar con baterías de menor capacidad que las pilas AAA. ? El módulo Bluetooth 4.0 producido por SKYLAB es de bajo consumo y utiliza el chip monomodo nRF51822. Si está interesado, ¡puede comprobarlo!