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01 物联网系统中为什么要使用WIFI模块 物联网系统中使用WIFI模块的原因主要基于其多方面的优势和应用需求，具体可以归纳为以下几点： 技术特性与优势 高速数据传输： WIFI模块的传输速率可以达到数百兆甚至千兆级别，相比其他无线通信技术具有显著的速度优势。这使得WIFI模块非常适合用于传输对时间和速度要求非常高的数据，如高清视频、大文件等。 广泛的覆盖范围： WIFI路由器的传输范围通常可以覆盖数百平方米，甚至能在多个房间之间进行信号传输。这种广泛的覆盖范围使得WIFI模块在物联网系统中能够轻松实现设备之间的互联互通。 稳定性与可靠性： WIFI模块在传输过程中，数据可以通过多个接入点（AP）进行传输，从而减少了信号干扰、数据丢失和延迟等问题。这种稳定性使得WIFI模块在物联网系统中能够提供更加可靠和稳定的通信服务。 低功耗特性： WIFI模块在不需要进行数据传输时，可以进入待机状态以降低功耗。这种低功耗特性对于物联网系统中那些需要长时间运行且对电量有要求的设备来说尤为重要。 易安装与维护： WIFI模块的安装通常只需要简单的设置WIFI路由器并在设备中配置WIFI网络即可连接到网络中，无需担心线路问题。在维护方面，WIFI模块支持软件升级和远程管理等功能，大大降低了系统的维护成本。 广泛的兼容性： WIFI通信标准是一种全球通用的无线标准，可以兼容不同品牌、型号和版本的设备。这使得WIFI模块在物联网系统中能够轻松实现设备之间的互联互通和数据共享。 应用需求与场景 智能家居： WIFI模块可以连接到智能家居设备（如智能灯泡、智能插座、智能空调等），实现设备的远程控制和智能化管理。用户可以通过手机APP等终端设备随时随地控制家中的智能设备，提高生活的便捷性和舒适度。 工业物联网： 在工业物联网中，WIFI模块可以用于自动化生产线的监测和管理、机器设备的远程监控和维护等场景。通过WIFI模块实现设备之间的互联互通和数据共享，可以提高生产效率、降低维护成本并提升产品质量。 智慧城市： WIFI模块在智慧城市建设中发挥着重要作用。例如，在智能交通领域，WIFI模块可以用于车辆与道路基础设施之间的通信和数据传输；在公共安全领域，WIFI模块可以用于视频监控和应急通信等场景。 物联网设备互联： WIFI模块能够连接各种物联网设备，实现信息的互通。它让智能设备之间的信息传递更加快捷和高效，为物联网的发展提供了基础的解决方案。 综上所述，物联网系统中使用WIFI模块的原因主要基于其高速数据传输、广泛覆盖范围、稳定性与可靠性、低功耗特性、易安装与维护以及广泛的兼容性等技术特性和应用需求。随着物联网技术的不断发展和应用场景的不断拓展，WIFI模块在物联网系统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 WiFi模块的定义 WiFi模块是一种集成了WiFi网络功能的电子设备模块，内部封装了WiFi芯片、天线、射频电路以及必要的控制电路。它能够通过标准的WiFi协议与路由器或其他WiFi设备进行通信，实现设备间的无线连接和数据传输。 03 WiFi模块的原理 WiFi模块的工作原理基于无线局域网技术，通过无线电信号发送和接收信息。模块内部的芯片和天线会接收从路由器或其他WiFi设备发出的信号，将其翻译成一种能够读取和发送的协议，然后将信息发送回路由器或设备。这个过程是通过无线电波完成的，通过约定好的电磁信号和控制流程完成数据的传输。 04 WiFi模块的分类 WiFi模块主要分为以下三类： 通用WiFi模块：如手机、笔记本、平板电脑上的USB或SDIO接口模块，WiFi协议栈和驱动是在安卓、Windows、iOS等系统里运行的，需要强大的CPU来完成应用。 路由器方案WiFi模块：典型的是家用路由器，协议和驱动是借助拥有强大Flash和Ram资源的芯片加Linux操作系统实现的。 嵌入式WiFi模块：采用32位单片机，内置WiFi驱动和协议，接口为一般的MCU接口如UART等，适合于各类智能家居或智能硬件单品。 05 WiFi模块的选型参数 在WiFi模块选型时，需要考虑以下参数： 供电需求：确保所选模块符合设备的供电要求。 接口类型：根据设备需求选择合适的接口，如UART、SPI或I2C等。 传输速率：根据需要传输的数据量选择合适的传输速率。 传输距离：根据应用场景选择合适的传输距离。 功耗：低功耗模块有助于延长设备的电池寿命。 发射功率：发射功率越大，信号覆盖范围越广，但也会增加功耗。 接收灵敏度：高接收灵敏度有助于在信号较弱的情况下也能稳定连接。 安全性：支持多种加密方式，确保数据传输的安全性。 06 WiFi模块的使用注意事项 确保电源稳定：稳定的电源供应是WiFi模块正常工作的基础。 合理布局天线：天线的布局会影响信号的收发效果，应确保天线周围无遮挡物。 设置合适的网络参数：包括WiFi热点名称(SSID)、密码、加密方式等，确保设备能够顺利连接到网络。 注意安全防护：设置合适的加密方式和访问控制策略，防止非法入侵和数据泄露。 避免高温潮湿环境：WiFi模块应避免在高温、潮湿等恶劣环境下使用，以免损坏设备。 07 WiFi模块的厂商 WiFi模块的生产厂商众多，包括国内外知名品牌如Espressif Systems（乐鑫）、Apple（苹果）、Intel（英特尔）、华为、小米等。此外，还有许多专注于物联网领域的厂商提供各类WiFi模块产品。例如： 华为技术有限公司 简介：华为是全球领先的信息与通信技术(ICT)解决方案供应商，专注于ICT领域，提供有竞争力的ICT解决方案、产品和服务。 产品特点：华为的WiFi模块产品不仅具备高速度和广覆盖的特点，还集成了先进的网络安全技术，确保数据传输的安全可靠。 锐捷网络股份有限公司 简介：锐捷网络是中国数据通信解决方案领导品牌，提供端到端的数据通信解决方案。 产品特点：锐捷网络的WiFi模块产品适用于多种网络环境，具备高稳定性和易维护性，广泛应用于教育、医疗、金融等行业。 移远通信 简介：移远通信是全球领先的GSM/GPRS、WCDMA/HSPA(+)、LTE、GNSS模组供应商，同时也是全球首个符合3GPP R13标准的NB-IoT模组厂商。 产品特点：移远通信的WiFi模块产品具备高集成度和低功耗特点，广泛应用于物联网终端设备中，实现设备间的无线连接和数据传输。 深圳市飞睿智能 简介：虽然未直接给出飞睿智能的详细介绍，但根据行业知识，该公司在物联网领域也有一定的影响力，提供包括WiFi模块在内的多种物联网通信解决方案。 产品特点：预计飞睿智能的WiFi模块产品会注重性能与成本的平衡，满足中低端物联网设备的需求 供应商A： 联盛德 1、产品能力 （1）主推型号1：WMIOT604 对应的产品详情介绍: WMIOT604 是基于 IOT Wi-Fi SoC 芯片 W600 设计的全接口 Wi-Fi 参考设计模块，邮票孔式接口，PCB板载天线，尺寸小，易开发，接口丰富。模块适用于智能家电、智能家居、无线音视频、智能玩具、医疗监护、工业控制等物联网领域。 芯片集成度: 集成32位嵌入式Cortex-M3处理器，工作频率80MHz； 集成288KB数据存储器； 集成1MB FLASH； 集成2.4G射频收发器，满足IEEE802.11规范； 集成PA/LNA/TR-Switch； 集成32.768KHz时钟振荡器； 集成电源管理电路； 集成通用加密硬件加速器，支持PRNG/SHA1/MD5/RC4/DES/3DES/AES/CRC/RSA等多种加解密协议； 接口： 1 x SDIO2.0 Deviece接口 2 x UART，38Kbps~2Mbps 1 x 高速SPI，最高50Mbps I²C PWM I²S GPIO Wi-Fi协议与功能： IEEE802.11b/g/n WAPI2.0 Wi-Fi WMM/WMM-PS/WPA/WPA2/WPS Wi-Fi Directo 支持20/40M带宽工作模式 支持STA/AP/AP+STA模式 硬件参考设计 2、支撑 （1）技术产品 技术资料 1551404840344.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）

1 、前言 在工业应用中，低速率，大规模和长距离的无线自组织网络一直没有得到广泛的部署，根本原因在于其稳定性，可靠性和实时性一直无法得到良好的保证。在这种自组织网络中，节点之间的跳转关系大多是根据其相对位置和信号强度来决定的；由于安装位置，部署密度，启动时间等差异，其网络拓扑往往会有比较明显的不同，在网络的某些分支，其跳数可能会比较浅，比如 1-2 跳，而有些分支则比较深，比如 6-8 跳。在这些网络跳数比较浅的区域，其丢包率比较小，通讯延迟比较小，可靠性和实时性也比较好；而在那些网络跳数比较深的区域，其丢包率也比较高，通讯延迟比较大，可靠性和实时性自然也就比较差。 2 、业内问题 作为一个上层的应用系统，用户在设定数据传输频率（是每秒给目标节点发出去多少个应用层的数据包，不是网络本身的无线通讯速率）的时候，往往是不太关心网络的拓扑结构的；实际上这个也没办法关心，因为它本身就不太固定，因此在设定重传的时间门限的时候，往往不能充分地考虑到不同的网络跳数所导致的通讯延迟和丢包率。一旦设置不合理，就会形成严重的应答超时和通讯失败；即便设置了正确的时间参数，由于开放的无线信道经常会受到外界的扰动，这个网络拓扑可能还会发生变动，更别说因为用户后期追加设备或者临时对某些设备二次上电所导致的拓扑结构发生改变了。 从自组织网络的基本工作原理，我们可以看出，网络跳数的深浅是由部署环境和一些其他因素综合决定的，存在较大的偶然性和不确定性。在网络的某些物理分支，其网络跳数必定比其他区域更深，这个区域的丢包率，通讯延迟也必然比其他的区域更大，带来的可靠性和实时性也自然更差。这一点我们可以通过数学上的概率论予以解释。 3 、概率分析 在特定的电磁环境中，每种配置参数的无线通讯系统有一个大致确定的比特误码率 BER （ Bit Error Rate ） 和包误码率 PER （ Packet Error Rate ），二者之间有下述关系： PER=1 - ( 1 – BER ) ⁿ 其中 n 是这个数据包的长度，也就是总的比特数量。 考虑到无线自组网系统都是基于数据包作为基本的收发单元，因此本文选定 PER 作为分析的依据。为了叙述方便，我们假定丢包率 PER 为 p ，那么通讯成功的概率 P1 ，也就是不丢包概率为 100% - p ，也就是 1-p ；对于一个两跳的无线网络，要想实现端到端的成功传输，那么这连续两跳都必须传输成功，依据概率论的知识，其成功的概率 P2 应该等于两跳成功概率的乘积，也就是 P₂ = P₁* P₁= P₁ ² = ( 1 – p ) ² 同理，对于一个由 n+1 个节点组成 n 跳的多跳无线链路，最终的目标节点要想正确地接收到源节点发出来的数据，要求从 2 号节点到 n+1 号节点的每一个中间节点都必须正确地收到上一跳发过来的数据，只要有一个环节失败了，最终的目标节点就无法正确地收到源节点发出来的数据，因此其总的通讯成功率 Pn ，按照概率论的知识应该有下述关系： Pn = ( P₁* P₁…. * P₁) = P₁ⁿ= ( 1 – p ) ² 为了更加直观的说明真实的通讯效果，我们以包误码率 PER 为 10% ，也就是 p=0.1 的电磁环境为例，计算出不同网络跳数下的链路通讯成功率，具体如下表所示： 从上表我们看出，随着网络的跳数逐步增加，通讯成功率是明显逐步降低的，到了第五跳 n=5 ，也就是第六个链路节点的时候，其成功率已经低于人们的心理“及格线” 60% 了。很多人在这种情况已经判定链路不稳定了。事实上有不少的工程师朋友在现场调试 ZigBee 网络的时候，就发现了这个现象，但很少有人思考其背后的数学原理。 4 、总结 通过上文的分析，我们可以看出，在室外长距离的无线自组织网络中，由于节点之间的链路损耗较大，其链路预算相对不足，因此其包误码率 PER 会相应升高，也就是丢包概率 p 会比较大；而在一个大规模网络中，某些分支节点的通讯链路又会比较深，也就是网络跳数 n 比较大，在这种情况下其通讯成功率 Pn 自然也就显著下降了，人们的切身感受就是这个链路不太稳定。 说到这里，有的读者朋友心里可能会想，这还不简单，给我上 TCP 算法！加入端到端的数据重传机制，那问题还不是立马搞定？ 效果果真如此么？请看后续文章分解！ 翻译 搜索 复制

专业的模拟及混合信号芯片设计企业重庆东微电子股份有限公司日前宣布：成功开发并推出其第三代硅基微机电系统 麦克风（ Silicon MEMS Microphone ，以下简称“ MEMS 麦克风”） 模拟接口放大器芯片 EMT6913 。该芯片针对低功耗 MEMS 麦克风应用而设计，通过采用全新的独创架构，从而带来了卓越的音频信号质量，并具有极高的射频干扰抑制能力。借助专为 EMT6913 放大器芯片开发的修调软件， MEMS 麦克风模组（以下简称“硅麦模组”）制造企业可以根据不同 MEMS 麦克风器件的特性和应用系统的特点，将硅麦模组的灵敏度和性能调节到理想状态，从而大大提高产品性能和生产效率。 作为一款针对中端市场开发的硅麦前置放大器芯片， EMT6913 的设计重点是为硅麦模组制造商带来高性能和麦克风器件适配灵活性，从而为硅麦模组创造高经济性。为此，该芯片采用了重庆东微电子已获专利的模拟电路技术、自主创新的电路设计、全新版图设计和可编程增益调节软件，不仅获得领先业界的产品低失真，而且具有出色的抗电源干扰和抗射频干扰能力。 EMT6913 的实测电源纹波抑制比（ PSRR ， Vpp =100mV@217Hz 方波）达到了 -79dB ，总谐波失真（ THD ）为 0.06% （ 94dB SPL @ 1KHz ），抗射频干扰能力为 -113dB (1800MHz) 。 EMT6913 芯片采用重庆东微电子提供的自主开发的修调工具软件和片上修调逻辑配合，通过输出引脚把封装好的 MEMS 麦克风的灵敏度调整到 +-1dB 。 EMT6913 的放大器增益调整范围为 0dB 到 10dB, 电荷泵偏压调节范围为 8 到 16V 。因此，即使配合普通的 MEMS 声音传感器，生产出来的硅麦模组的信噪比（ SNR ）也可达到 63dB 以上，从而为硅麦模组制造商提供了更高的经济性和灵活性。 由于采用了高集成度的设计， EMT6913 可以支持硅麦模组制造商去开发更加小巧的模组，且放大器部分不需要任何外围电路。搭载 EMT6913 的高性能、低功耗和小体积硅麦模组可以支持智能手机、平板电脑、智能音箱、蓝牙耳机、声控玩具和其他多种系统设备。目前该产品已通过先期用户的测试并获得采用，完美配合了这些 MEMS 麦克风制造商的传感器及模组制造设备。 EMT6913 即将在 2023 年第四季度实现全面量产。 重庆东微电子的技术团队在传感器接口等领域拥有雄厚的技术积累和丰富的应用经验，一直专注于微型声学和 X 射线成像系统模拟集成电路的设计和开发。此前，重庆东微电子已成功推出面向中高端市场的模拟接口放大器芯片 EMT6910 ，该器件可与高性能、高灵敏度的 MEMS 麦克风一起封装，从而打造信噪比高达 66dB 的高品质硅麦模组；该器件也可以采用专用修调软件进行灵敏度修调。随着 EMT6913 的推出，东微电子在 MEMS 麦克风接口放大器电路方面已经形成了全系列的产品。 重庆东微电子股份有限公司于 2019 年 2 月成立于重庆沙坪坝区大学城科技园，公司核心技术团队曾长期服务于在 2007 年 2 月成立于北京中关村国际孵化园的北京东微世纪科技有限公司。重庆东微电子采用无晶圆厂半导体设计公司模式，致力于高端模拟及混合信号集成电路设计开发，为系统厂商和整机用户提供高集成度、高竞争力的集成电路解决方案及芯片定制服务。 东微电子主要产品应用于工业及消费类电子、包括：无线通讯、便携式电源，医疗电子、安防探测等领域，其核心技术与主要产品包括模拟音频和高效率电源管理解决方案、 X 射线及红外射线成像系统信号处理、 MEMS 传感器接口芯片等。除了相关芯片产品，重庆东微电子也向用户提供模拟芯片的设计和代流片服务，为客户提供了领先同侪的模拟芯片设计或产品。