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藍牙的技術知識、藍牙數據速率

時間:2020-09-09 00:02來源:海獵人

 

藍牙® 

本節討論的內容是藍牙,有時也叫作傳統藍牙 。隨著藍牙技術聯盟第4版藍牙的發行,一種新的技術規格產生了,它叫作低功耗藍牙、智能藍牙或LE藍牙。新技術是一種功耗低、復雜度也降低的標準,與傳統藍牙不向后兼容。后面的14.8.6節將討論低功耗藍牙的相關內容。

藍牙是一種為短距離數據交換設計的無線技術標準。藍牙在2.45 GHz ISM頻帶中工作(參考14.8.2節)。它于1994年由愛立信電信公司發明,起初被預想用作當時流行的RS-232電纜的替代品,用來連接PC、PDA(個人數據助理,例如掌上電腦)和打印機等。藍牙的商標被藍牙技術聯盟(SIG)保護,一件產品若想被稱為藍牙產品,就必須要達到由SIG所規定的標準。

藍牙的兩個關鍵特性將其與同樣在2.45 GHz頻帶內工作的技術區分開來:第一個特性是它采用的標準允許使用具有安全連接(配對和綁定)的設備建立點對點網絡,第二個特性則是利用頻率跳動展頻技術來提高通信可靠性。

藍牙采用的頻率跳動展頻技術包括將傳輸的數據分成多個數據包,每個數據包都在79條通道中的一條上傳輸。每條通道的帶寬都為1 MHz。較新的藍牙4.0標準采用的帶寬為2 MHz,這樣就將可用的通道數量減少到了40條。每秒鐘最多能完成1600次通道跳躍,由所選擇的操作模式決定。

為了將兩個設備連接,藍牙使用了稱為綁定 的步驟,它是配對 這一過程的結果。當兩臺藍牙設備間建立連接后,這兩臺設備就都持有一個特殊編碼,稱為鏈路密鑰 ,并且只有這兩臺設備才知道這個密鑰。設備綁定后,只要在信號傳輸范圍內,它們就能互相認證,因此使用者不需要在每次建立連接時都重復一遍驗證過程。

藍牙采用主從式通信標準,但是設備的角色不是固定的。主設備可以在點對點藍牙網絡中與最多七個藍牙設備通信。任何設備經過其他設備的同意都可作為主設備并開始數據交換,直到另一個設備成為主設備為止。

藍牙設備分為三類,每一類都有規定的最優條件下的最大傳輸功率和最大工作范圍,如表14-23所示。

14-23 藍牙分類

分類

最大功率

工作范圍

100 mW

100 m

2.5 mW

10 m

1 mW

1 m

任何鏈接的有效范圍都受到工作范圍最小的設備的限制。2類設備與1類設備能夠很好結合,但是綁定后的設備之間的鏈接永遠不會好于2類。還要注意的是,雖然1類設備給出的工作范圍是100 m,但實際可能要短得多,由使用環境決定。

藍牙設備的數據傳輸速率由技術規范的修訂版本規定。表14-24列出了規定的數據速率。在實際應用中,由于處理開銷和其他因素,實際的數據傳輸速率一般會較慢。

14-24 藍牙數據速率

版本

數據速率

1.2

1 Mb/s

2.0+EDR

3 Mb/s

3.0+HS

24 Mb/s

4.0

24 Mb/s

使藍牙設備工作的最好、最廉價的方法就是買一個模塊?晒┻x擇的模塊有很多,價格從9美元到約60美元不等,這是由數據傳輸速度和工作范圍的大小決定的。表14-25列出了一些你能買到的模塊,它們可以很容易直接安裝到電路中。這個表格不太完整,所以你一定要多加調查來挑選適合自己需求(和預算)的模塊。

14-25 藍牙模塊

部件編號

制造商

接口

分類

PAN1315A

Panasonic

UART

12

RN41

微芯科技

UART/USB

1

RN42

微芯科技

UART/USB

2

RN52

微芯科技

UART/USB

3

SPBT2632C1A

STMicrotechnology

UART

3

WT11i

Bluegiga

UART/USB

1

大多數藍牙模塊在生產時都內置了傳輸協議,這大大簡化了操作過程,因為多數情況下使用模塊只需把它連接到你的電路中就夠了。在連接以后,你就可以將它與另一件藍牙設備配對,然后開始傳輸數據。

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