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应用环境与客户需求 蓝牙设备越来越普及，但在高密度使用环境下，你知道里面潜藏的风险吗？用户在使用蓝牙配件（如键盘、鼠标和耳机）时，经常面临干扰问题，这主要是因为蓝牙设备使用的2.4GHz频段与许多其他无线设备（如Wi-Fi、Thread等）重迭，导致频段拥挤，进而增加干扰的可能性。 【常见干扰情境】 客服中心：客服中心通常有大量的工作站，每个工作站可能都配备有蓝牙键盘、鼠标和耳机。由于这些设备都使用4GHz频段，客服中心内部的频段拥挤会增加讯号干扰的可能性。再加上中心内部可能有多个无线网络设备和其他电子设备，这些因素都会影响蓝牙设备的性能。 办公室环境：在办公室中，尤其是开放式办公空间，蓝牙设备也可能会遇到干扰。许多员工同时使用蓝牙键盘、鼠标和耳机，加上无线网络设备的存在，会增加无线讯号的拥挤度。这种环境下，蓝牙设备的讯号容易受到干扰，从而影响其性能。 网咖：在网咖中，众多的计算机和游戏设备同时运行，很多设备可能都会使用4GHz频段来进行无线连接。这种高密度的设备布局会导致频段拥挤和讯号干扰，进而影响蓝牙配件的稳定性和效能。 公共场所（如购物中心、机场、捷运站）：由于大量的公共和商业设备共享4GHz频段，蓝牙设备的干扰问题非常严重。无论是商场的电子标示、机场的登机牌发放系统，还是捷运站的票务系统，都可能对蓝牙设备产生影响。 【干扰问题的具体表现】 蓝牙键盘：在高干扰环境下，蓝牙键盘可能会遇到按键反应迟钝、打字延迟或错别字的问题。这是因为蓝牙讯号受到干扰，导致键盘的输入数据无法迅速而准确地传输到计算器。 蓝牙鼠标：干扰会影响鼠标的移动精度，导致鼠标光标移动不顺、跳动或飘移等现象。这种情况下，用户可能会发现鼠标的反应变得不稳定，影响操作的流畅性和准确性。 蓝牙耳机：当蓝牙耳机受到干扰时，使用者可能会遇到音质问题，如爆音、杂音和声音断断续续。这会影响通话质量或音乐欣赏体验，进一步影响使用者的工作和娱乐效果。 总结来说，在高密度使用环境中，蓝牙配件的干扰问题尤为显著。如何确保产品具备良好抗干扰能力，有效提升其性能，确保在繁忙的工作和娱乐环境中，使用者能够享受稳定的操作体验和高效的工作效果，成为蓝牙产品厂商面临的难题。 随着蓝牙设备在客服中心、网咖和大型办公室等环境的普及，性能问题日益凸显。这些问题影响用户体验与品牌商誉，进而削弱市场竞争力。 客户的问题与难处 以下为相关客户案例的实例分享，一家长年合作的客户是国际知名计算机配件制造商，他们先前推出的蓝牙耳机在客服中心环境中出现了间歇性连接中断和音质下降的棘手情况。 这不仅影响了产品声誉，甚至导致了大量的客户投诉，产生后续的更新维护成本。为了避免再发生相同问题，他们在新案开发中向百佳泰寻求解决建议跟方案。 客户主要面临的问题与挑战 1.技术挑战: 如何在高密度、高干扰环境中保持稳定连接 如何优化频道选择算法和天线设计 如何提高抗干扰能力 2.测试与验证挑战: 缺乏模拟复杂使用场景的能力 内部无法进行全面、系统的性能测试 3.市场挑战: 客户需要满足不同场景下的高性能需求 客户如何在竞争激烈的市场中保持领先地位 高密度使用环境下的蓝牙设备的干扰问题可能非常复杂与棘手。我们针对蓝牙键盘、鼠标和耳机等设备提供全面测试和优化，帮助该家客户确保设备在高密度环境中的性能表现。 实境的模拟测试环境 设置了实境的测试环境，以仿真不同的高密度使用场景： 模拟大量工作站： 重现高密度用户应用场景，测试各种蓝牙设备（包括键盘、鼠标和耳机）在实际使用中的表现。 重现高密度Wi-Fi网络： 仿真Wi-Fi网络和其他无线设备的干扰情况，以检测蓝牙设备在这些环境中的抗干扰能力。 多方位性能测试 我们进行了一系列针对蓝牙键盘、鼠标和耳机的严格测试： 1.效能测试： 蓝牙键盘：评估输入延迟（Input Latency）、灵敏度、延迟反应，并测试在拥挤的无线环境中的连线稳定性。 蓝牙鼠标：测试输入滞后、灵敏度、延迟反应，并分析回报率（Polling Rate）在无线共存环境中的表现。 蓝牙耳机：评估音质、声音迟滞、爆音和音频故障（Audio glitches）。 2.多用户压力测试： 逐步增加活跃蓝牙设备数量，分析键盘、鼠标和耳机的性能变化，检测在高密度设备环境下的稳定性。 3.抗干扰能力评估： 引入各种2.4GHz设备，测试蓝牙设备的抗干扰能力，确保其在繁忙的无线环境中依然能保持可靠连接。 深入的问题分析与客制化解决方案 通过深入分析，我们协助客户发现了不同蓝牙设备在高密度环境中的潜在问题： 蓝牙键盘：自动重连问题、输入延迟过长、灵敏度降低。 蓝牙鼠标：移动不流畅、Polling Rate不足、延迟反应不稳定。 蓝牙耳机：频道选择算法效率低、音质受干扰、音频故障问题。 根据这些发现，我们提供了以下改进建议： ★ 优化频道选择算法： 提高在拥挤环境中的适应能力，减少干扰影响。 ★ 重新设计天线： 改善天线设计，提升多方位讯号接收能力，减少讯号衰减。 ★ 升级蓝牙芯片组： 采用更先进的抗干扰技术，提升连接稳定性和抗干扰能力。 例如，在实际测试蓝牙耳机时，我们在逐渐增加蓝牙设备数量的情况下进行测试。结果显示，当设备数量增加到40个以上时，耳机开始出现爆音现象。进一步增加设备数量至60个以上时，音质显著下降，明显影响了用户的听音乐体验。 根据这些测试结果，我们提供了针对性的改进建议，显著提升了耳机在高密度环境中的连接稳定性和音质。

致力于以安全、智能无线连接技术，建立更互联世界的全球领导厂商Silicon Labs（亦称“芯科科技”）近日宣布，2024年Works With线上开发者大会现已开放注册。这一行业盛会定于11月20日至21日举行，将汇集全球各地的物联网开发人员、设备制造商、无线技术专家、工程师和商业领袖，观众可免费注册参加。同时，为了方便中文观众，所有在线视频均配有中文字幕。 芯科科技全球营销和美洲销售副总裁John Dixon表示：“我们很高兴今年的Works With 线上开发者大会向观众开放注册。凭借Works With五年来的积累，以及今年多场全球实体活动的加持，Works With线上大会将为物联网专业人士提供一个独特的机会，使他们可以相聚在一起，彼此分享知识并推动行业创新。” 综合在美国加州圣何塞、印度海得拉巴和中国上海举行的地区性实体活动所产出的精彩内容，Works With线上大会可以提供全面的会议内容，具体包括： · 专家主题演讲和技术课程： 推动物联网创新的技术领袖将参与大会，通过英伟达和三星等业内顶尖企业的分享，以及Arduino和其他芯科科技合作伙伴主讲的专题课程，可以了解物联网的最新趋势和技术。 · 生态系统集成： 探索如何将产品无缝集成至亚马逊、谷歌、三星SmartThings和苹果等领先的生态系统中。 · 实时问答环节： 直接与主题专家互动，实时获得问题解答。 参会者可以围绕蓝牙、低功耗广域网（LPWAN）、Matter、Wi-Fi、人工智能/机器学习（AI/ML）和物联网安全等关键领域对应的专业主题制定自己的议程： · 蓝牙： 涵盖环境物联网、蓝牙信道探测、能量收集等各种蓝牙主题，以及如何使用芯科科技的蓝牙开发者指南来进行开发。 · LPWAN ： 介绍各种长距离无线连接技术，并展示 Z-Wave Long Range的实际应用。 · Matter ： 芯科科技与其他行业领袖将探讨如何评估Matter是否适合您的产品，并提供启动Matter项目的第一手指引。 · Wi-Fi ： 讨论从Wi-Fi 4到Wi-Fi 6和Wi-Fi 7的演进，以及如何开发低功耗Wi-Fi应用，参会者还将获得芯科科技 SiWx917 SoC的实作指导。 · AI/ML ： 了解芯科科技内置AI/ML硬件加速器的SoC，以及开发人员如何在边缘实现功能丰富且低功耗的产品。 · 物联网安全： 了解物联网开发中最迫切的安全威胁、未来可能面临的挑战，以及如何为应对这些威胁和挑战做好准备。

01 物联网系统中为什么要使用蓝牙芯片 物联网系统中使用蓝牙芯片的原因主要基于蓝牙芯片在连接性能、数据传输、功耗、安全性以及应用灵活性等方面的优势。以下是详细分析： 低功耗性能 蓝牙芯片，特别是低功耗蓝牙（BLE）芯片，能够在保证正常通信的前提下显著减少电量消耗，从而延长物联网设备的使用时间。这种低功耗特性对于依赖电池供电的物联网设备尤为重要，如传感器、智能家电等。通过低功耗蓝牙技术，这些设备可以长期在线，实现远程监控和数据传输，无需频繁更换电池或充电。 高效的连接与数据传输 蓝牙芯片支持快速的设备配对和连接过程，用户可以轻松地添加新设备到物联网网络中，无需复杂的网络设置和专业知识。此外，蓝牙芯片能够支持多设备同时连接，形成点对点或星型网络拓扑结构，使得物联网设备可以直接互相通信，实现信息共享和协同工作。这种高效的连接和数据传输能力增强了物联网系统的灵活性和效率。 抗干扰能力强 蓝牙技术使用2.4GHz ISM频段，尽管这个频段相对繁忙，但蓝牙通过自适应跳频等技术手段，能够确保数据成功通过噪声干扰，确保消息准确到达目的地。这种抗干扰能力使得蓝牙芯片在复杂的电磁环境中也能保持稳定可靠的通信。 安全性高 蓝牙芯片内置了安全连接和数据加密机制，确保数据传输过程中的安全性和隐私保护。这对于处理敏感信息的物联网应用至关重要，如医疗健康监测、家庭安全系统等。通过蓝牙芯片的安全特性，物联网系统可以构建更加安全可靠的通信环境。 应用灵活性高 蓝牙芯片支持多种蓝牙版本和通信协议，能够与不同类型的设备进行配对和通信。这种灵活性使得蓝牙芯片在物联网系统中具有广泛的应用场景，如智能家居、工业自动化、医疗健康等领域。同时，随着蓝牙技术的不断发展，蓝牙芯片的功能和性能也在不断提升，为物联网系统的发展提供了更多的可能性。 综上所述， 物联网系统中使用蓝牙芯片的原因主要包括低功耗性能、高效的连接与数据传输、抗干扰能力强、安全性高以及应用灵活性高等方面。这些优势使得蓝牙芯片成为物联网系统中不可或缺的无线连接技术之一。 本文会再为大家详解无线通信芯片家族中的一员——蓝牙芯片。 02 蓝牙芯片定义 蓝牙芯片是一种集成蓝牙功能的电路集合，用于实现短距离无线通信。它集成了蓝牙无线电模块、微控制器以及必要的外围设备，能够支持蓝牙通信技术的各种应用。 03 蓝牙芯片原理 蓝牙芯片的主要工作原理是利用蓝牙技术进行短距离无线通信。在传输过程中，蓝牙芯片将数字数据转换为无线信号，并通过射频电路在2.4GHz ISM射频频段上进行传输。同时，蓝牙芯片会实时监测信道的状况，并根据需要自动进行跳频，以保证通信的稳定性和安全性。接收端的蓝牙芯片会接收信号，并将其解码为可读的数字数据，从而实现两个蓝牙设备之间的数据交换。 04 蓝牙芯片分类 根据蓝牙传输标准的不同，蓝牙芯片可分为以下几类： 经典蓝牙芯片：采用SBC编码格式，常被用于传输音频、文件等场景，功耗相对较高。 低功耗蓝牙（BLE）芯片：采用LC3编码格式，具有低功耗及低延迟优势，常被用于设备匹配、数据同步、定位等场景。 此外，还有双模蓝牙芯片等类型，它们支持经典蓝牙和高低功耗蓝牙两种模式，具有更高的灵活性和兼容性。 05 蓝牙芯片选型参数 在选择蓝牙芯片时，需要考虑以下参数： 蓝牙版本：不同版本的蓝牙芯片具有不同的功能和性能特点，如蓝牙5.0版本可以更快地传输数据且功耗更低。 传输距离：根据需要连接的设备之间的距离选择合适的传输距离。 数据速率：如果需要传输大量数据，则需要选择上传和下载速度更快的芯片。 功耗：对于低功耗设备，需要选择功耗更低的芯片以延长设备使用时间。 兼容性：确保所选芯片与所要连接的设备类型兼容。 06 蓝牙芯片使用注意事项 在设计蓝牙产品时，应注意天线的布局和周围环境的干扰，以确保信号的稳定性和通信质量。 尽量避免在蓝牙芯片周围放置金属物品，以减少对RF信号的影响。 如果使用了DC-DC转换电路，应将其尽量远离蓝牙芯片，以减少噪声的引入。 在布线时，应遵循一定的规则和技巧，如信号线宽、电源层铺铜、地铺铜间距等，以确保信号的完整性和稳定性。 07 蓝牙芯片应用场景 蓝牙芯片广泛应用于以下领域： 音频设备：如蓝牙耳机、音箱等，提供无线、便捷的音乐享受。 智能穿戴：如智能手表、手环等，支持设备间的无线通信和数据传输。 智能家居：用于控制智能家居设备并实现远程控制等功能。 物联网：在远程监控、智能家居/建筑中的声控控制以及资产跟踪等任务中发挥重要作用。 医疗设备：如助听器或针对言语或行动障碍人士的通讯辅助设备，促进设备与外部外围设备之间的无线通信。 08 蓝牙芯片厂商 蓝牙芯片市场上有众多厂商，其中一些知名的品牌包括Broadcom、Dialog Semiconductor、STMicroelectronics、Nordic Semiconductor、Qualcomm、Realtek等。这些厂商提供了多种型号的蓝牙芯片，以满足不同应用场景的需求。在选择厂商时，可以考虑其品牌知名度、产品性能、技术支持以及售后服务等因素。 供应商A：上海博通 1、产品能力 （1）主推型号1： BK3435 硬件参考设计 SCH-BK3435_reference circuit_V1.pdf SCH-BK3435_reference circuit(one bat)_V1.pdf 核心料（哪些项目在用） 奇迹物联老人定位器项目 2、支撑 （1）技术产品 技术资料 BK3435 Datasheet_V3.1.pdf 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）

01 物联网系统中为什么要使用蓝牙模块 物联网系统中使用蓝牙模块的原因主要有以下几点： 技术特性与优势 短距离无线通信能力：蓝牙模块作为一种短距离无线通信技术，能够在短距离内实现设备之间的快速连接和数据传输，非常适合物联网中设备间的互联互通。 抗干扰能力强：蓝牙模块具有较强的抗干扰能力，能够在复杂环境中稳定工作，确保数据传输的可靠性和稳定性。 低功耗特性：低功耗蓝牙（BLE）技术的引入，使得蓝牙模块在保持连接和数据传输的同时，能够显著降低能耗，延长设备的使用寿命，这对于物联网中的可穿戴设备、智能家居设备等尤为重要。 体积小、易集成：蓝牙模块体积小、重量轻，易于集成到各种设备中，不会增加设备的体积和重量，便于物联网系统的部署和应用。 全球免费协议：蓝牙协议是全球免费的，这降低了物联网系统的成本，使得蓝牙模块在物联网中的应用更加广泛和普及。 应用场景广泛 智能穿戴设备：蓝牙模块在智能手环、智能手表等穿戴设备中广泛应用，通过蓝牙连接手机等终端设备，实现数据的实时同步和远程控制。 智能家居：在智能家居领域，蓝牙模块可用于智能音箱、智能电视、智能家电等设备的互联互通，实现智能家居系统的远程控制和管理。同时，蓝牙传感器还可以用于家庭安防监测、环境检测等。 智慧医疗：蓝牙技术在智慧医疗领域的应用也越来越广泛，如通过蓝牙定位实现医院室内导航、医疗设备的远程监控和管理等。此外，蓝牙模块还可以用于实时监测患者的健康数据，提高医疗服务的效率和质量。 工业物联网：在工业物联网中，蓝牙模块可用于自动化生产线的监测和管理，提高生产效率和质量控制。同时，蓝牙传感器还可以监测机器设备的运行状态，及时预测故障并进行维护。 智慧城市：蓝牙技术在智慧城市中的应用前景广阔，如通过蓝牙定位技术实现城市中的室内导航、人员定位、交通管理等。此外，蓝牙传感器还可以用于城市环境监测、智能路灯管理等。 综上所述，物联网系统中使用蓝牙模块的原因主要基于其技术特性和广泛应用场景。 蓝牙模块以其短距离无线通信能力、抗干扰能力强、低功耗特性、体积小易集成以及全球免费协议等优势，在物联网中发挥着重要作用。 同时，随着物联网技术的不断发展和应用场景的不断拓展，蓝牙模块在物联网中的应用前景将更加广阔。 本文会再为大家详解无线通信模块家族中的一员——蓝牙。 02 蓝牙模块定义 蓝牙模块，是一种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离无线通讯，蓝牙模块将芯片和外围硬件电路集成到一个PCB上，开发出所需的内置程序实现蓝牙功能的设备。可以通过相关接口和MCU控制设备进行数据传输、可实现蓝牙标准通信和组网。本文从蓝牙模块的不同的分类方式上去梳理蓝牙模块的类型，尽量的从分类方式的角度去了解蓝牙模块所具备一些特性和功能。 03 蓝牙模块分类 3.1按照协议类型分 （1）经典蓝牙模块 经典蓝牙模块(BT)泛指支持蓝牙协议4.0以下的模块，可以细分为：传统蓝牙模块和高速蓝牙模块。 传统蓝牙模块：蓝牙诞生之初，使用的是BR基本速率技术，此时蓝牙的理论传输速率，只能达到721.2Kbps，在2004年推出支持蓝牙2.0协议的模块，在智能手机时代爆发，新增EDR蓝牙增强速率（Enhanced Data Rate）技术，通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力，使得蓝牙设备的传输率可达 3Mbps，是蓝牙1.2技术传输速率的三倍。因此除了可获得更稳定的音频流传送和更低的耗电量之外，还可充分利用带宽优势同时连接多个蓝牙设备。 高速蓝牙模块：高速蓝牙模块在2009年推出，主要代表是支持蓝牙3.0协议的模块，新增了High Speed技术，可以使蓝牙调用802.11 WiFi用于实现高速数据传输，传输率高达24Mbps，是传统蓝牙模块的8倍。 经典蓝牙模块一般用于连续流式传输音频和数据量比较大的传输，如：语音、音乐、无线耳机、设备间文件传输、打印机、无线音箱等。 （2）低功耗蓝牙模块 低功耗蓝牙模块（BLE）指支持2010年推出蓝牙协议4.0或更高的模块，最大的特点是成本和功耗的降低。蓝牙低功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。BLE技术采用非常快速的连接方式，因此可以处于“非连接”状态(节省能源)，此时链路两端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。 低功耗蓝牙应用于实时性要求比较高，但是低速率，低功耗的场景，如鼠标键盘、心率检测器和温度计等传感器设备、智能家居、智能穿戴这类不需要大数据量交互的场景中，非常适合物联网应用。 综上所述，经典蓝牙并不是BLE的过时版本，经典蓝牙和低功耗蓝牙共存并用于不同的应用，这完全取决于每个人的不同需求。 3.2按照对协议的支持分 按照对蓝牙协议栈支持的数量可以分为单模模块和双模模块。单模和双模的概念是在BLE蓝牙出现之后才有的，我们应该根据成本、应用程序和功能选择需要的模块。 （1）单模模块 单模模块就是指支持蓝牙某一种协议的模块，仅支持经典蓝牙(BT)协议或者低功耗蓝牙(BLE)协议。 （2）双模模块 双模式模块是指同时支持经典蓝牙(BT)协议和低功耗蓝牙(BLE)协议的模块，可以运行两套协议堆栈。双模模块有两类：经典蓝牙(仅限数据)+ BLE和经典蓝牙(数据+音频)+ BLE。因此双模模块具有很好的灵活性和兼容性。 蓝牙双模无疑是未来的主流。经典蓝牙功耗较大，4.0以后的蓝牙BLE功耗小，但不支持音频协议及受数据传输速度限制，蓝牙双模则是综合了两者的优缺点，既可以支持音频传输，同样可支持数据传输，功耗低，并且兼容性也是两者之和。 3.3按照功能分 站在蓝牙模块传输内容大小的功能角度来说，可以分为以下几种。 （1）数据模块 一般使用比较多的是数据模块，也就是低功耗蓝牙，也叫透传蓝牙模块。对于数据量不大，传输近距离，运行和待机功耗有严格要求的设备来说是一个很好的选择，由于功耗方面的优势，4.0蓝牙模块目前已占据移动数据传输大部分份额，并且规模和份额还有望继续成长。 （2）音频模块 而音频模块就需要非常大码流的数据传输，所以比较适合经典的蓝牙模块。 （3）数据和音频复合模块 可以同时实现语音、音频、数据的传输，在移动互联，数据+音频应用的大趋势下，数据和音频复合的双模模块是一个很好的选择。 3.4按照芯片设计分 这是根据模块中蓝牙芯片使用的存储类型来区分的。 （1）ROM版本 一般是芯片厂家的ROM版芯片，特点是芯片厂家将标准的应用PROFILES 固化在芯片中，一般是固定功能的，用户无法对芯片内程序进行修改。可外接EEPROM，存储空间较小，可用于存放蓝牙地址、设备名称、PIN 码等。 使用ROM版本芯片做的产品差异化较少，但是开发简单，对于一些常规产品，不需要深度定制化的产品，选用ROM版本芯片可以开发进度，加快产品上市时间。适合大规模的批量生产，价格很低，比较常见的是用于dongle、蓝牙耳机模块、手机模块、鼠标键盘模块等，可以修改配置参数，但基本功能是固定的。大规模民用产品一般选用ROM版模块，如市场上的USB蓝牙适配器，由于大部分协议会运行在PC内部，对芯片处理能力要求很低，因此芯片厂家会推出价格很低的产品。 （2）FLASH版本 芯片一般内置FLASH，存储空间较大，如果要做一些客户自定义的产品，比如需要增加一些传感器、与外部MCU进行通信，增加蓝牙协议或服务，则需要使用FLASH版本，客户可在FLASH版本芯片的已有工程上添加自己的工程代码，开发自己的固件，做出差异化的产品，相对来说灵活性高一些。 FLASH版本的芯片价格高，但用户可以按自已的应用需求进行，由于芯片内置了FLASH存储，其各性能表现出色，同时内置了音频编解码电路，适合各种语音网关等应用。工业蓝牙应用一般应采用FLASH版本的芯片生产的模块，运行速度快，具备高集成度、高可靠性、高性能指标等特点。 （3）EXT版本 EXT模块采用的芯片没有FLASH存储，需外扩存储器件，用户可以进行应用开发，特点是价格适中，不足是稳定性、功耗等性能差异大，同时大部分EXT芯片没有音频解码电路，如需实现音频传输需外接编解码器件。 3.5按照功率分 针对功率来说，低功耗蓝牙和经典蓝牙又有区别。 低功耗蓝牙没有功率的级别，传输距离可超过100m，5.0协议的距离甚至可达300m，具体距离看产品的设计功率。低功耗蓝牙技术的调制与传统蓝牙技术略有不同。这一不同的调制以10mwdb的无线芯片组（低功耗蓝牙最大功率）实现最远300m的连接范围，也就是说整个家居及楼宇范围都能覆盖，实现更加稳健且可靠的连接。 经典蓝牙有3个级别的功率，用Class表示，按照蓝牙规范的规定，Class并不用来规定距离的，而是标明发射功率。蓝牙模块发射功率参数确定后，实际发射效率与射频电路、天线效率相关，蓝牙模块的通讯距离与发射功率、接收灵敏度及应用环境密切相关，蓝牙工作在2.4G频段，穿透能力较差，在有遮挡的情况下，应在实际现场测试通讯效果。功率控制的目的是将辐射控制在限制范围内，而不会干扰相邻蓝牙设备的正常工作，使用链路管理协议来实现主从设备之间的功率控制算法。 （1）Class 1 Class 1输出功率为1mW (0dBm)～100mW (20dBm)，支持100m传输距离，为达到最大范围，功率控制是强制。Class 1是用在大功率，远距离的蓝牙产品上，但因成本高和耗电量大，不适合作个人通讯产品之用(手机、蓝牙耳机、蓝牙Dongle等等)，故多用在远距离传输上。 远距离传输一般很少人会用到，但如果想要远距离传输音频，远距离连接音响，更常见是在一些大型会场、舞台、工业场景，用支持Class 1的蓝牙适配器是最好的解决方案。 （2）Class 2 Class 2输出功率为0.25mW (-6dBm)～2.5mW (4dBm)，功率控制可选，正常情况下1mW(0dBm)支持10m传输距离，只要发射功率能超过0dBm就是属于Class 2的范围，但是如果超过4dBm的话，那就是Class 1。 现在市面上常见的蓝牙设备大多是功耗Class 2，多用于手机内、蓝牙耳机、蓝牙Dongle 的个人通讯产品上，耗电量和体积较小，同时方便携带。 （3）Class 3 Class 3输出功率为≤ 1mW (0dBm)，支持1m传输距离。输出功率最低，Class 3类设备由于其覆盖距离非常有限，所以不常见。 3.6按照支持的温度分 （1）商业级 温度范围约为0℃~70℃。一般用在普通的民用产品中，在生活中较为常见且价格较低便宜。适用于环境条件(如温度、EMC和机械应力)处于轻度至中等水平的消费产品应用。如各种消费类的电子产品，智能家电，娱乐设备、移动计算、相机、显示器、路由器和测试设备等。 （2）工业级 温度范围约为-40℃～85℃。一般用在工业环境中，同时也能够在环境不太好的室外或者有干扰的情况下运行。与商业级产品相比，工业级产品可以承受更极端的环境，适合、预期或要求用于工业用途的类型或质量，例如在运输、工厂自动化、高冲击和振动的环境。 （3）汽车级 温度范围约为-40℃～125℃。一般用在车载或恶劣环境中，由于汽车在启动过程中，会产生很高的热量，因此在高温方面，会比工业级高一些，在价格上也会比工业级贵一些，其可能会受到高水平的EMI、碰撞、冲击和振动以及极端温度的影响。因此该类型产品专为汽车、交通运输和其它关键任务应用而设计，符合行业标准汽车规范。 （4）军工级 温度范围约为-55℃～150℃。一般用在军方的设备中，因此对其要求也是最严格的，主要使用在导弹、飞机、坦克、航母等军工领域，档次是最先进的，精密度高，工艺先进同时价格也很昂贵，军工级一般要比工业级领先数年时间。 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）

01 物联网系统中为什么要使用BLE蓝牙模块 物联网系统中使用BLE蓝牙模块的原因主要有以下几点： 低功耗特性 延长设备续航：BLE（Bluetooth Low Energy）蓝牙模块的主要优势在于其低功耗设计。它通过减少无线电的唤醒时间、缩短连接时间、使用较小的数据包以及在不活跃时进入睡眠模式等方式，极大地降低了能耗，从而延长了物联网设备的续航时间。这对于需要长时间运行而无需频繁充电或更换电池的设备尤为重要。 优化编码与协议：BLE支持高效率的编码方式，能够用更少的时间发送同等数量的数据，同时使用较短的启动时间和占用较少的资源，进一步降低了功耗。 广泛的兼容性和互操作性 多平台支持：BLE蓝牙模块得到了主设备制造商的广泛采用，如安卓、iOS、Windows 10、Linux等主流操作系统均原生支持BLE低功耗蓝牙。这使得物联网设备能够与市场上绝大多数的智能设备进行连接和通信。 标准化协议：BLE作为一个标准协议，确保了不同厂商生产的设备之间的互操作性，为物联网系统的构建提供了便利。 可靠的连接和数据传输 稳定连接：BLE提供了可靠的连接性能，确保了数据的完整性和实时性，减少了数据丢失的可能性。这对于需要连续数据传输的物联网应用来说至关重要。 高效数据传输：BLE允许设备之间进行快速且频繁的数据交换，这对于需要实时监控的应用来说尤为重要。例如，在生产线上的即时故障检测和预防性维护等领域，实时数据采集能够帮助提高生产效率并减少停机时间。 成本效益 低成本部署：BLE模块通常体积小且易于集成，可以以相对较低的成本部署到各种物联网设备中。这使得物联网系统的建设和扩展变得更加经济高效。 灵活性和可扩展性 与其他技术集成：BLE技术可以轻松地与其他无线技术（如Wi-Fi、Zigbee等）集成，形成混合型网络，从而增强了物联网系统的灵活性和可扩展性。这意味着可以根据特定的需求定制数据采集系统，同时保持与现有基础设施的兼容性。 广泛的应用场景 物联网应用：BLE蓝牙模块在物联网中的应用非常广泛，包括智能门锁、汽车电子、设备等多个领域。这些应用场景充分展示了BLE蓝牙模块在物联网系统中的重要性和价值。其他场景还包括： 智能家居：如智能灯泡、智能插座、智能门锁等，通过BLE模块实现手机APP控制。 智能穿戴：如智能手表、智能手环等，通过BLE模块与手机进行数据同步和交互。 医疗设备：如心率监测器、血压计等，通过BLE模块将数据传输到手机或云端进行分析和管理。 资产管理：如RFID标签、资产跟踪器等，通过BLE模块实现资产的实时监控和追踪。 工业控制：如传感器网络、工业自动化设备等，通过BLE模块实现数据的采集和传输。 综上所述，物联网系统中使用BLE蓝牙模块是出于其低功耗、广泛兼容性、可靠连接、成本效益、灵活性和可扩展性等多方面考虑。这些优势使得BLE蓝牙模块成为物联网系统中不可或缺的重要组成部分。 本文会再为大家详解蓝牙模块家族中的一员——BLE蓝牙模块。 02 BLE蓝牙模块的定义 BLE蓝牙模块，全称为Bluetooth Low Energy模块，是指支持蓝牙协议4.0或更高版本的无线通信模块。它最大的特点是成本和功耗的降低，特别适用于实时性要求较高但数据速率相对较低的产品，如遥控类设备（鼠标、键盘）、传感设备（心跳带、血压计、温度传感器）等。BLE蓝牙模块因其低功耗特性，在物联网领域成为了一项重要的技术，为大量设备提供了长时间的运行能力。 03 原理 BLE蓝牙模块的实现原理主要基于BLE技术，旨在通过智能手段最大限度地降低功耗，同时实现无线通信。BLE通过多种方式实现低功耗，包括减少无线电的唤醒时间、缩短连接时间、使用较小的数据包等。BLE协议栈是连接芯片和应用的桥梁，主要由物理层（PHY）、链路层（LL）、通用访问配置文件（GAP）等组成，负责数据的调制解调、射频通道选择、数据包识别、数据完整性保证等任务。 04 分类 BLE蓝牙模块按照蓝牙标准的不同，大致可以分为BLE4.0模块、BLE4.2模块、BLE5.0模块等。其中，BLE5.0模块在传输速度、连接数量、广播容量等方面较之前版本有所提升，并支持蓝牙Mesh技术，能够实现多对多的设备通信。 05 选型参数 在BLE蓝牙模块选型时，需要考虑以下参数： 蓝牙版本：如BLE4.0、BLE4.2、BLE5.0等，不同版本在传输速度、连接数量、广播容量等方面有所不同。 供电方式：包括电池供电、USB供电等，需要根据设备的使用场景和需求进行选择。 尺寸和重量：对于便携式设备来说，模块的尺寸和重量是重要的考虑因素。 接收灵敏度和发射功率：影响模块的通信距离和稳定性。 Flash和RAM：决定模块的数据存储和处理能力。 功耗：包括广播、连续传输、深度睡眠、待机状态等不同状态下的功耗值。 连接距离：根据实际需求选择适合的通信距离。 接口：包括UART、SPI、GPIO等，需要根据设备的硬件接口进行选择。 06 使用注意事项 数据发送速度：BLE模块的数据发送速度会因距离的增加而衰减，且以轮询连接的形式发送数据，因此在多连接情况下建议增加数据包之间的延时。 抗干扰性：如果发现BLE模块与2.4G无线模块相互干扰，建议错开它们的频率。 二次开发支持：BLE蓝牙模块一般支持二次开发，需要根据实际需求进行软件设计和调试。 兼容性测试：在将BLE模块集成到设备中之前，需要进行充分的兼容性测试，以确保设备能够稳定地与其他蓝牙设备进行通信。 07 厂商 BLE蓝牙模块的厂商众多，包括但不限于Nordic Semiconductor、Texas Instruments（TI）、STMicroelectronics、Dialog Semiconductor等。这些厂商提供的BLE蓝牙模块在性能、功耗、成本等方面各有优势，用户可以根据实际需求选择合适的厂商和产品。需要注意的是，在选择厂商时，除了考虑产品的性能和质量外，还需要关注厂商的技术支持、售后服务等因素。 供应商A：亿佰特 1、产品能力 （1）选型手册 （芯片方案：nRF52832） （2）主推型号1：E104-BT5032A 对应的产品详情介绍 芯片方案：nRF52832 工作频率：2.402~2.480GHz 蓝牙协议：BLE5.0 通信距离：60m 接口类型：UART 产品净量：0.8±0.1g 产品简介：E104-BT5032A 是一款基于蓝牙协议 5.0 版本的串口转 BLE 蓝牙主从一体模块，体积小、功耗低，工作在 2.4GHz 频段。 引脚定义 硬件参考设计 推荐使用直流稳压电源对该模块进行供电，电源纹波系数尽量小，模块需可靠接地； 请注意电源正负极的正确连接，如反接可能会导致模块永久性损坏； 请检查供电电源，确保在推荐供电电压之间，如超过最大值会造成模块永久性损坏； 请检查电源稳定性，电压不能大幅频繁波动； 在针对模块设计供电电路时，往往推荐保留 30%以上余量，有整机利于长期稳定地工作； 模块应尽量远离电源、变压器、高频走线等电磁干扰较大的部分； 高频数字走线、高频模拟走线、电源走线必须避开模块下方，若实在不得已需要经过模块下方，假设模块焊接在TopLayer，在模块接触部分的 Top Layer 铺地铜（全部铺铜并良好接地），必须靠近模块数字部分并走线在Bottom Layer； 假设模块焊接或放置在 Top Layer，在 Bottom Layer 或者其他层随意走线也是错误的，会在不同程度影响模块的杂散以及接收灵敏度； 假设模块周围有存在较大电磁干扰的器件也会极大影响模块的性能，跟据干扰的强度建议适当远离模块，若情况允许可以做适当的隔离与屏蔽； 假设模块周围有存在较大电磁干扰的走线（高频数字、高频模拟、电源走线）也会极大影响模块的性能，跟据干扰的强度建议适当远离模块，若情况允许可以做适当的隔离与屏蔽； 尽量远离部分物理层亦为 2.4GHz 的 TTL 协议，例如：USB3.0； 天线安装结构对模块性能有较大影响，务必保证天线外露，最好垂直向上。当模块安装于机壳内部时，可使用优质的天线延长线，将天线延伸至机壳外部； 天线切不可安装于金属壳内部，将导致传输距离极大削弱。 研发设计注意使用事项 传输距离不理想 ： 当存在直线通信障碍时，通信距离会相应的衰减； 温度、湿度，同频干扰，会导致通信丢包率提高； 地面吸收、反射无线电波，靠近地面测试效果较差； 海水具有极强的吸收无线电波能力，故海边测试效果差； 天线附近有金属物体，或放置于金属壳内，信号衰减会非常严重； 功率寄存器设置错误、空中速率设置过高； 室温下电源低压低于推荐值，电压越低发功率越小； 使用天线与模块匹配程度较差或天线本身品质问题。 模块易损坏： 请检查供电电源，确保在推荐供电电压之间，如超过最大值会造成模块永久性损坏； 请检查电源稳定性，电压不能大幅频繁波动； 请确保安装使用过程防静电操作，高频器件静电敏感性； 请确保安装使用过程湿度不宜过高，部分元件为湿度敏感器件； 如果没有特殊需求不建议在过高、过低温度下使用。 误码率太高： 附近有同频信号干扰，远离干扰源或者修改频率、信道避开干扰； 电源不理想也可能造成乱码，务必保证电源的可靠性； 延长线、馈线品质差或太长，也会造成误码率偏高。 2、支撑 （1）技术产品 技术资料 C518912_64C47CEA5E9995A2190CAF28A5F9B489.pdf 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf) （如有侵权，联系删除）