【解决方案】华普微低功耗蓝牙技术及解决方案

一、蓝牙通信协议

● 什么是蓝牙？

蓝牙是一种短距离无线技术标准，用于实现设备间的短距离数据交接，以及通过星型或网状网络（mesh）拓扑结构来组建个人局域网络。蓝牙使用ISM频段的UHF无线电波，范围从2.400 GHz到2.483 GHz。作为有线连接的替代品，蓝牙技术广泛应用于移动电话、个人电脑、手持设备、音频设备、无线鼠标和键盘等设备之间的数据传输。近年来，蓝牙mesh组网技术不断成熟，在智能家居控制、工业自动化、商业照明、智能城市等领域获得了广泛的应用。

蓝牙技术由瑞典的爱立信公司在1994年提出，其初衷为设计一种无线协议以替换RS-232数据线，并拓展至移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本的无线连接。之后，在1999年，由索尼爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝联合组建了蓝牙特别兴趣小组（Bluetooth Special Interest Group, SIG），制定蓝牙规范，推动蓝牙技术的发展。在这个过程中，英特尔公司提议将该无线技术命名为“蓝牙”。该命名源自10世纪丹麦和挪威国王蓝牙哈拉尔，他致力于统一斯堪的纳维亚半岛的各个国家，这也表明了蓝牙特别兴趣小组希望用蓝牙技术来“统一”各种应用场景下的无线通信标准。

蓝牙技术由蓝牙特别兴趣小组(SIG)管理，作为一个全球化的组织，在电信、计算机、网络和消费电子领域，已拥有超过38,000家成员公司。目前蓝牙技术的发展受SIG的监督、管理和认证，且商标为SIG所有。所有蓝牙设备必须符合蓝牙技术联盟标准，且通过相关认证，才可以作为蓝牙设备，使用蓝牙商标进行销售。

经典蓝牙和低功耗蓝牙是蓝牙技术的两个方向，在应用场景、功耗、传输速率等方面有所区别。

经典蓝牙(Bluetooth Classic)：

■ 应用场景：主要用于音频和数据传输，例如连接耳机、打印机等。

■ 传输速率：典型传输速率为1-3 Mb。基本速率(BR)模式下，最大数据传输速率为723.2kb，增强数据速率(EDR)模式下，其最大数据传输速率为2178.1kb。

■ 功耗：相对较高，适用于高速率数据传输场景。

■ 范围：通常在10米左右。

低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy):

■ 应用场景：专注于低功耗应用，适用于连接传感器、健康设备、智能家居设备等。同时，低功耗蓝牙也拓展了mesh组网、蓝牙定位、蓝牙音频等多种应用领域。

■传输速率：支持1Mb、2Mb、500Kb、125Kb等不同传输速率，以满足不同应用场景下对于传输速率及传输距离的要求。

■ 功耗：低功耗设计，适用于需要长时间运行的设备。

■ 范围：通常在100米左右。

现有经典蓝牙技术主要应用于蓝牙音频数据传输，例如蓝牙耳机、蓝牙音箱等，且随着蓝牙5.2版本的发布，蓝牙联盟正式推动LE Audio标准，旨在提供更高质量的音频传输，支持多流音频、广播音频和改进的低功耗性能，这也是目前蓝牙解决方案商的重点研发方向之一。因此在后文中，我们主要讨论低功耗蓝牙技术。

低功耗蓝牙通信（BLE communication）：

● 低功耗蓝牙技术的典型特征

1.低功耗：采用低功耗设计，设备在广播或者连接间隔内进入低功耗状态，以减少系统功耗。适应