原创
蓝牙4.0低能耗技术内幕
2013-4-11 16:36
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分类:
消费电子
Bluetooth 4.0,协议组成
和当前主流的Bluetooth 2.x+EDR、还未普及的Bluetooth 3.0+HS不同,Bluetooth 4.0是Bluetooth从诞生至今唯一的一个综合协议规范,还提出了低功耗蓝牙、经典蓝牙和高速蓝牙三种模式。其中高速蓝牙主攻数据交换与传输,经典蓝牙则以信息沟通、设备连接为重点,蓝牙低功耗顾名思义,以不需占用太多带宽的设备连接为主。这三种协议规范还能够互相组合搭配、从而实现更广泛的应用模式,此外,Bluetooth 4.0还把蓝牙的传输距离提升到100米以上(低功耗模式条件下)。
Bluetooth SIG表示,正式推出Bluetooth 4.0的用意就是希望能够通过单一的接口,让应用系统自己挑选技术使用,而不是让消费者进行设备互连时,还要手动选择各项设备的连接模式,这一人性化的功能取向显然沿袭了蓝牙关注可用性和实际体验的设计思路,三种应用模式中,因为经典蓝牙和高速蓝牙都只是对旧有蓝牙版本的延续和强化,下面我们将重点阐述将全新的低功耗蓝牙技术。
功耗蓝牙为何如此省电?根据SIG官方发布会的资料,它和经典蓝牙技术相比,主要的改变集中体现在待机功耗的减少、高速连接的实现和峰值功率的降低三个方面。
待机功耗的下降
传统蓝牙设备的待机耗电量大一直是为人所诟病的缺陷之一,这与传统蓝牙技术动辄采用16~32个频道进行广播不无关系,而低功耗蓝牙仅使用了3个广播通道,且每次广播时射频的开启时间也由传统的22.5ms减少到0.6~1.2ms,这两个协议规范上的改变显然大大降低了因为广播数据导致的待机功耗;此外低功耗蓝牙设计了用深度睡眠状态来替换传统蓝牙的空闲状态,在深度睡眠状态下,主机长时间处于超低的负载循环(Duty Cycle)状态,只在需要运作时由控制器来启动,因主机较控制器消耗更多的能源,因此这样的设计也节省了最多的能源;在深度睡眠状态下,协议也针对此通讯模式进行了优化,数据发送间隔时间也增加到0.5~4s,传感器类应用程序发送的数据量较平常要少很多,而且所有连接均采用先进的嗅探性次额定(Sniff-Subrating)功能模式,因此此时的射频能耗几乎可以忽略不计,综合以上因素,低功耗蓝牙的待机功耗较传统蓝牙大大减少。
高速连接的实现
要明白这一过程,我们必须先介绍一下蓝牙设备和主机设备的连接步骤。
第一步:通过扫描,试图发现新设备。
第二步:确认发现的设备没有而已软件,也没有处于锁定状况。
第三步:发送IP地址。
第四步:收到并解读待配对设备发送过来的数据。
第五步:建立并保存连接。
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