藍牙連接技術在物聯網設計中的應用

　　嵌入式系統的發展推動了現在物聯網的興起，越來越多的B2B和B2C企業正積極將產品設計云端化，而無線技術在其中起到了至關重要的作用。在現階段的物聯網系統中，有很多都建立了自己的網關平臺，旨在本地節點網絡和云端遠程連接中提供一定的本地存儲空間和計算機智能，Wi-Fi通常運用于遠程通信，而藍牙則是傳感器、交換機以及家電這些邊緣節點的首選協議。

　　低功耗藍牙

　　2010年，藍牙技術初入4.X時代，低功耗藍牙也適時出現，其對用于物聯網的傳感器和控制軟件來說意義非凡。低功耗藍牙顧名思義是將低能耗作為主要目標，而非高數據速率，它的能耗降低方式有很多，例如減少無線接收裝置使用時間、減少廣告掃描(在打開網頁過程中)渠道、只在開機狀態下發送和接受小數據包等等，因此，低功耗藍牙協議可以快速設立網絡連接，而能耗通常是使用傳統藍牙版本的百分之一。然而，低功耗藍牙也同時存在一些弊端，例如，其最大短脈沖群數據率僅為100千位/秒，而傳統藍牙最大可達3兆比特/秒(v2.0版本加上增強數據率)。因此，當數據量主導對高數據率的需求時，使用傳統藍牙協議會更加適合。

　　嵌入式系統設計者可以自行決定應用軟件所需的藍牙協議，然后將其與主處理系統集成。設計獨有的分離無線接收裝置是一個十分有突破性的想法，但是完成這個裝置需要花費大量的時間。還有一種選擇是采用一款已經有合格資質的藍牙模塊，將其與已有的設計相整合，不需要很高的價格就能將所有的藍牙棧嵌入接收器主機的微控制器中，用一組與接口總線相連的簡易應用程序接口，輕松地設置鏈接和傳輸數據。

　　圖1—微芯模塊—RN4020

　　圖1為低功耗藍牙模塊—微芯RN4020.它適用于工業控制系統、物聯網傳感器標簽和醫學設備。這個模塊是由一個簡單的UART接口控制的。配置為應用美國信息交換標準代碼指令的應用程序接口，它提供鏈接設置、睡眠模式切換和所有的低能耗藍牙協議管理這些功能。RN4020模塊運轉時最大電流為16毫安，睡眠模式下的最小電流為5微安，關機時電流值可達1.5微安以下。與低功耗藍牙v4.1規格相一致，RN4020模塊包括了所有必需嵌入式藍牙協議棧外形，因此應用程序微程序控制器就不需要任何堆棧來操作。

　　圖二—RN4020框圖

　　圖二中我們可以看到RN4020模塊包含了3x10比特模擬轉換器頻道，有多達7個通用輸入輸出接口，其中一些可用于操縱模塊模式狀態發光二極管，以顯示連接狀態、運轉指示以及微芯的低能耗數據圖是否開啟。

　　滿足多連接和應用用戶界面需求的藍牙

　　如果在物聯網設計中需要更多的連接選擇和應用軟件用戶界面支持，那么松下公司的PAN1740模塊將是一個理想的選擇。與Bluetooth Smart v4.1藍牙低能耗規格一樣，松下這款迷你的模塊尺寸為：9 x 9.5 x 1.8毫米，運轉時電流為5毫安。專為嵌入式應用軟件設計，例如健康監測儀和運動傳感器。這個模塊擁有無線接收裝置，Cortex-M0主機微控制器，集成式天線和內嵌式低能耗藍牙棧。

　　圖3—松下低能耗藍牙模塊