低功耗蓝牙

　　2010年，蓝牙技术初入4.X时代，低功耗蓝牙也适时出现，其对用于物联网的传感器和控制软件来说意义非凡。低功耗蓝牙顾名思义是将低能耗作为主要目标，而非高数据速率 ，它的能耗降低方式有很多，例如减少无线接收装置使用时间、减少广告扫描(在打开网页过程中)渠道、只在开机状态下发送和接受小数据包等等，因此，低功耗蓝牙协议可以快速设立网络连接，而能耗通常是使用传统蓝牙版本的百分之一。然而，低功耗蓝牙也同时存在一些弊端，例如，其最大短脉冲群数据率仅为100千位/秒，而传统蓝牙最大可达3兆比特/秒(v2.0版本加上增强数据率)。因此，当数据量主导对高数据率的需求时，使用传统蓝牙协议会更加适合。

　　嵌入式系统设计者可以自行决定应用软件所需的蓝牙协议，然后将其与主处理系统集成。设计独有的分离无线接收装置是一个十分有突破性的想法，但是完成这个装置需要花费大量的时间。还有一种选择是采用一款已经有合格资质的蓝牙模块，将其与已有的设计相整合，不需要很高的价格就能将所有的蓝牙栈嵌入接收器主机的微控制器中，用一组与接口总线相连的简易应用程序接口，轻松地设置链接和传输数据。

　　图1为低功耗蓝牙模块—微芯RN4020。它适用于工业控制系统、物联网传感器标签和医学设备。这个模块是由一个简单的UART接口控制的。配置为应用美国信息交换标准代码指令的应用程序接口，它提供链接设置、睡眠模式切换和所有的低能耗蓝牙协议管理这些功能。RN4020 模块运转时最大电流为16毫安，睡眠模式下的最小电流为5微安，关机时电流值可达1.5微安以下。与低功耗蓝牙v4.1规格相一致，RN4020 模块包括了所有必需嵌入式蓝牙协议栈外形，因此应用程序微程序控制器就不需要任何堆栈来操作。

　　图1—微芯模块—RN4020

　　图二中我们可以看到RN4020模块包含了3x10比特模拟转换器频道，有多达7个通用输入输出接口，其中一些可用于操纵模块模式状态发光二极管，以显示连接状态、运转指示以及微芯的低能耗数据图是否开启。

　　图二—RN4020框图

　　满足多连接和应用用户界面需求的蓝牙

　　如果在物联网设计中需要更多的连接选择和应用软件用户界面支持，那么松下公司的PAN1740模块将是一个理想的选择。与Bluetooth Smart v4.1蓝牙低能耗规格一样，松下这款迷你的模块尺寸为：9 x 9.5 x 1.8毫米，运转时电流为5毫安。专为嵌入式应用软件设计，例如健康监测仪和运动传感器。这个模块拥有无线接收装置， Cortex-M0主机微控制器，集成式天线和内嵌式低能耗蓝牙栈。

　　图3—松下低能耗蓝牙模块

　　PAN1740模块支持UART、SPI、I2C接口的PAN1740模块使用Dialog’s Smart Snippets蓝牙软件平台，它不仅为标准低能耗蓝牙规格提供支持，还为一些特别应用软件图表提供支持，例如亲近度、用户健康指数、运动量以及健美程度。

　　尽管上述模型可以高度集成，但它们仍需要主机应用平台来运行物联网应用。整合主机微程序控制器和无线连接有两种途径。第一种方法就是把设计建立在SOC装置的基础之上，SOC装置包含了微程序控制器和一个低能耗蓝牙接收器。Cypress公司的CYB10x6x family系列产品就是很好的一个例子。基于ARM Cortex-M0内核处理器，核心低功率为48兆赫兹，蓝牙v4.1接收器与集成不平衡变压机，Cypress的 CapSense 电容触摸传感控制器为远程控制、玩具以及智能接口装置提供了超级编程和灵活解决方案。CYB10x6x 拥有4x PWM频道，36GPIO，串联接口和128段LCD驱动器。免版税的蓝牙连接栈，它支持类属存取图，以及中央、外部、观察和广播设备，这些都使得蓝牙连接十分便捷。

　　用蓝牙集成的单板计算机台

　　还有一种方式是特别针对于成本有限的开发人员，就是选择一个拥有蓝牙连接集成的单板计算机台。在这方面，英特尔的爱迪生模块十分出众。

　　图4—英特尔爱迪生模块

　　这款基于Linux操作系统的模块十分经济，尺寸为35.5 x 25.0 x 3.9毫米。英特尔SOC装置拥有英特尔原子双核，双线程CPU，500赫兹转速，转速为100赫兹的32比特因特尔夸克微程序控制器，1GB内存的RAM以及4GB闪存。它使用1.8直流电，40个配置的GPIO接口。模块还拥有802.11无线a/b/g/n格式以及低功耗蓝牙连接。预置开放源码蓝牙协议、官方Linux系统和蓝牙协议栈，同时英特尔社区网还提供详细的蓝牙连接装配指南供使用者参考。

　　不论开发者采用哪种方式，认证无线模块都为其设计提供了快捷经济的合并蓝牙连接技术，这种形式省时省力，同时也极具成本效益，开发者能够在其帮助下实现更轻松的物联网设计。

　　当我正在写这篇报道的时候，苹果公司正在推出新产品。然而，今天的新闻无疑是给蓝牙在家居领域的进一步发展吃了颗定心丸。毫无疑问，目前科技已朝着以形成个人网络为基本目标的方向发展，它已经成为家居智能化的重要技术。

　　当然，像Z-Wave和Zigbee这些传统技术依然有市场，但是主要的家庭网络则非Wi-Fi莫属了，同时WiFi也会在智能家居时代担当重要角色。在所有无线技术中，蓝牙可能是最引人注目的，在智能家居领域，它现在也迈出了很大一步。新一代智能化蓝牙设备如此有吸引力是因为它被广泛应于各个领域。就在这个月里，已经有两款采用蓝牙技术的智能锁推出市场。凌力尔特公司(Linear)的2Gig智能家居控制面板非常受欢迎，今年销量有两百万箱，Linear在今年伊始就公布说，下一代2Gig控制面板的设备将会使用蓝牙技术。蓝牙智能家居控制中枢Oort，一款在波兰新兴的控制设备，它这周刚在美国纽约为它们的蓝牙智能家居系统举办了发布会。

　　为什么这些活动都围绕这种本来是为了将手机和耳机连接而发明的技术呢?首先是因为蓝牙的普遍性。实际上，每一台智能手机都有蓝牙无线广播设备，这使得它几乎无处不在。其次，在未来，像锁这类东西将会运用寿命能够持续数月甚至数年的蓝牙无线通讯技术，蓝牙技术已经比其他技术，如WiFi，占据更大优势，因为蓝牙自身的低功耗性能。

　　Oort蓝牙智能家居系统然而最大的原因可能是蓝牙的性能在不断地提升。第一，下一代蓝牙技术将会使用所谓的网状网络，这意味着通过和附近的蓝牙无线设备连接，一个蓝牙设备可以辐射更广的范围。在一个家庭里装上几个蓝牙智能灯泡，无线网络就可以覆盖整个家庭。

　　但是，最重要的还是蓝牙的底层软件，这种软件使用标准的配置文件层(也就是GATTProfile层)，它几乎可以自动和蓝牙智能家居网络连接。这与Zigbee无线网络协定形成鲜明对比，Zigbee因为其软件零散的历史，使得它在协调配合上存在很大缺陷。试想一下，在将来无论你在哪里，只要你有蓝牙设备，如Fitbit计步器和智能手表这样支持蓝牙的设备，你就可以毫不费劲地马上连接到你家里的锁、电灯或者恒温器。有了蓝牙的普遍存在，远程连接操控变得这般简易方便。这促使了许多智能家居公司去设计发明这种技术以应用于他们的家居系统。

　　与此同时，几乎所有销路好的科技品牌都加入了智能家居市场争夺战中。对于许多采用一个家喻户晓的技术的集成器、小器械和其他的装置来说，这是个绝好的机遇。