蓝牙学习1

低功耗蓝牙即ble是蓝牙4.0的核心规范，该技术最大特点是拥有超低的

运行功耗和待机功耗。

BLE是一种标准，该标准定义了短距离、低数据传输速率无线通信所需要

的一系列通信协议。基于BLE的无线网络所使用的工作频段为868MHz、915MHz

和2.4GHz，最大的数据传输速率为250kbps。

CC2540是BLE单模芯片，属于Smart，所以只能和Smart Ready 或者

Smart 之间连接和通信，CC2540是不兼容传统蓝牙的。

Bluetooth Low Energy (BLE)同时支持BR和 BLE 的设备为dual-mode (

双模)设备为dual-mode（双模）设备，也就是这里讨论的Smart Ready 。

Smart Ready 是蓝牙4.0里的主体，一般具有稳定电源供电的设备，Smart

Ready 功耗很大，而Smart 功耗低。Smart的最主要特点是低功耗和低速率。

1.3 Bluetooth Low Energy

BLE规范中定义了GAP(Generic Access Profile)和GATT(Generi

Attribute)两个基本配置文件。

1）协议中的GAP层负责设备访问模式和进程，包括设备发现，建立连接

，终止连接。初始化安全特征和设备配置。

2）协议栈中的GATT层用于已连接的蓝牙设备之间的数据通信。

低功耗蓝牙支持两种部署方式：双模式和单模式，一般智能机上采用双

模式，外设一般采用BLE单模。TI公司推出的兼容BluetoothLE协议的SoC芯片

CC254X，外接几个电阻容器件构成的滤波电路和PCB天线即可实现网络节点的

构建。

传统蓝牙设备的待机耗电量一直是其缺陷之一，这与传统蓝牙技术采用

16至32个频道进行广播有很大关系，而低功耗蓝牙仅适用3个广播通道，且每

次广播时射频的开启时间也有传统的22.5ms减少到0.6-1.2ms，两个协议规范

的改变，大幅降低了因为广播数据导致的待机功耗。

低功耗蓝牙设计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Host 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，由于主机较控制器消耗的能源更多，因此这样的

设计也节省了更多的能源。

快速启动、瞬间连接

2.1版本的蓝牙连接需要6s时间，而蓝牙4.0版本仅需要3ms即可完成。

传输距离

传统蓝牙传输距离一般2-10m，蓝牙4.0的距离达到60-100。

高安全性

使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密认证。

功耗

终端节点在数据发送期间需要的瞬时电流是29mA;

数据接收期间所需要的瞬时电流为24mA。

1.4 BLE 无线网络通信信道分析

发射时，把高频电流转换为电磁波发射出去；接收时，将电磁波转换为

高频电流。

除了ISM频带外，在我国，低于135kHz，在北美、日本等地，低于400KHz

的频带也是免费频段。

BLE工作在ISM频带，定义了两个频段，2.4GHz频段和 896/915MHz频带。

在IEEE802.15.4中共规定了27个信道：

1）在2.4GHz频段，共有16个信道，信道通信速率为250kbps:

2) 在915MHz频段，共有10个信道，信道通信速率为40kbps:

3）在868MHz频段，有1个信道，信道通信速率20kbps:

BLE工作在2.4GHz频段，仅适用3个广播通道，适用所有蓝牙规范版本通

用的自适应调频技术。

自适应调频技术是建立在自动信道质量分析基础上的一种频率自使用和

功率自适应控制相结合的技术，他能使调频通信过程中自动避开被干扰的调

频点并以最小的发射功率、最低的被截获概率，达到在无干扰的调频信道上

长时间保持优质通信的目的。

1.5 BLE无线网络拓扑结构

BLE网络可以点对点或者点对多点，一个ble主机可以连接多个ble从机，

组成星型网络，还有一种有广播设备和多个扫描设备组成的广播组结构。