传统蓝牙和低功耗蓝牙的区别

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一、关于蓝牙

蓝牙4.0标准包含两个蓝牙标准,准确的说,是一个双模的标准,它包含传统蓝牙部分(也有称之为经典蓝牙Classic Bluetooth)和低功耗蓝牙部分(Bluetooth Low Energy)。这两个部分适用于不同的应用或者应用条件。传统蓝牙是在之前的1.0.1.2,2.0+EDR,2.1+EDR,3.0+EDR等基础上发展和完善起来的,低功耗蓝牙是Nokia的Wibree标准上发展起来的。
传统蓝牙可以用与数据量比较大的传输,如语音,音乐,较高数据量传输等,低功耗蓝牙这样应用于实时性要求比较高,但是数据速率比较低的产品,如遥控类的,如鼠标,键盘,遥控鼠标(Air Mouse),传感设备的数据发送,如心跳带,血压计,温度传感器等。传统蓝牙有3个功率级别,Class1,Class2,Class3,分别支持100m,10m,1m的传输距离,而低功耗蓝牙无功率级别,一般发送功率在7dBm,一般在空旷距离,达到20m应该是没有问题的。
所以蓝牙4.0是集成了传统蓝牙和低功耗蓝牙两个标准的,并不只是低功耗蓝牙。
蓝牙4.0是蓝牙3.0+HS规范的补充,专门面向对成本和功耗都有较高要求的无线方案,较3.0版本更省电、低成本和跨厂商互操作性、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等;蓝牙4.0可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱、计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等设备上,大大扩展蓝牙技术的应用范围。该技术拥有极低的运行和待机功耗,使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。
蓝牙4.0支持两种部署方式:双模式和单模式。
双模式中低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中,或再在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈,整体架构基本不变,因此成本增加有限。
单模式面向高度集成、紧凑的设备,使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输,还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序,同时还有高级节能和安全加密连接。超低的峰值、平均和待机模式功耗。
♥速度:支持1Mbps数据传输率下的超短数据包,最少8个八组位,最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。
♥跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰。
♥主控制:更加智能,可以休眠更长时间,只在需要执行动作的时候才唤醒。
♥延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。
♥范围:提高调制指数,最大范围可超过100米(根据不同应用领域, 距离不同)。
♥健壮性:所有数据包都使用24-bitCRC校验,确保最大程度抵御干扰。
♥安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
♥拓扑:每个数据包的每次接收都使用32位寻址,理论上可连接数十亿设备;针对一对一连接优化,并支持星形拓扑的一对多连接;使用快速连接和断开,数据可以再网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。

二、蓝牙BLE

BLE是蓝牙低能耗的简称(Bluetooh Low Energy)。蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术,工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。
蓝牙低能耗架构共有两种芯片构成:单模芯片和双模芯片。蓝牙单模芯片可以和其它单模芯片及双模芯片通信,此时后者需要使用自身架构中的蓝牙低能耗技术部分进行收发数据。双模芯片也能与标准蓝牙技术及使用传统蓝牙架构的其它双模芯片通信。
双模芯片可以在目前使用标准蓝牙芯片的任何场合使用。这样安装有双模芯片的手机、PC、个人导航设备(PND)或其它应用就可以和市场上已经在用的所有传统标准蓝牙设备以及所有未来的蓝牙低能耗设备通信。然而,由于这些设备要求执行标准蓝牙和蓝牙低能耗任务,因此双模芯片针对ULP操作的优化程度没有像单模芯片那么高。
单模芯片可以用单节钮扣电池(如3V、220mAh的CR2032)工作很长时间(几个月甚至几年)。相反,标准蓝牙技术(和蓝牙低能耗双模器件)通常要求使用至少两节AAA电池(电量是钮扣电池的10至12倍,可以容忍高得多的峰值电流),并且更多情况下最多只能工作几天或几周的时间(取决于具体应用)。注意,也有一些高度专业化的标准蓝牙设备,它们可以使用容量比AAA电池低的电池工作。

三、蓝牙的分类

  1. 按版本来划分:蓝牙可分为经典蓝牙模块(v1.1/1.2/2.0/2.1/3.0),低功耗蓝牙模块(v4.0/4.1/4.2),以及蓝牙双模模块(支持蓝牙所有版本,兼容低功耗蓝牙及经典蓝牙)。经典蓝牙支持音频(HFP/HSP, A2DP)和数据(SPP, HID, OPP, PBAP等)两大类协议,在音箱,耳机,汽车电子及传统数传行业,由于苹果对经典蓝牙数据传输接口有限制(需要过MFI认证),加上功耗偏大,因此在目前移动互联应用中慢慢地被淘汰。因此低功耗蓝牙4.0顺势而出,由于可支持苹果4S以上及安卓4.3系统以上的数据传输,且功耗极低,目前正在被越来越多的移动互联设备所采用,但不支持音频协议及受数据传输速度限制,其应用也被限制在小数据传输行业。而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,并且兼容性也是两者之和(安卓可不受系统限制,同样支持苹果4S以后的数据传输),在对功耗要求不苛刻的情况下,是比较理想的选择。
  2. 按功能划分:可分为数据模块,音频模块及数据+音频模块。目前经典蓝牙模块的数据应用慢慢走下历史舞台,更多地被低功耗蓝牙或蓝牙双模所替代。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。对于数据量不大,功耗有严格要求的设备是不二选择。如数据量较大,对手机兼容性要求较高,则可考虑蓝牙双模数传模块。音频应用目前是经典蓝牙和双模蓝牙的天下,但随着技术的演进,双模蓝牙模块毫无疑问会完全替代掉经典蓝牙模块,并且移动互联,数据+音频应用的大趋势下,蓝牙双模模块就成了唯一选择。
  3. 按行业划分,主要有蓝牙音箱,汽车电子,移动互联,健康医疗,物联网,智能家居等。由于音箱/汽车电子目前大部分用到的是到的是经典蓝牙协议,从成本上考虑可优先选择经典蓝牙模块,但后续高端音箱及车联网应用由于既要求支持音频传输,又要求兼容手机APP应用,因此可考虑双模蓝牙模组。移动互联和健康医疗几乎是低功耗蓝牙模组的天下,由于其数据量较小,对功耗要求严格等特点,因此成为蓝牙4.0模组的主要市场,例如体重秤,健康手环,防丢器等主要采用蓝牙4.0方案。但也有部分数据量较大的行业会选择蓝牙双模模组(心电设备等)。物联网和智能家居目前主要选择双模蓝牙模组,因其要求数据量大,手机兼容性好,而且可以扩展其他蓝牙协议(HID,A2DP),目前在移动POS,打印机,LED音箱等应用较为广泛。
  4. 按芯片品牌划分,有CSR,TI,Broadcom,ISSC,Nordic,RDA等。其中CSR, TI,Broadcom,ISSC这几家产品线最为齐全,从经典蓝牙,低功耗蓝牙,到蓝牙双模都有推出相应产品,Nordic主要是低功耗蓝牙为主,而RDA则是经典蓝牙为主。经典蓝牙模块可考虑CSR,ISSC及RDA方案,在纯音频方面国内也有很多高性价品牌,建荣,山景,杰理等,4.0蓝牙模块以TI,Nordic这两家居多,目前国内外各种品牌如雨后春笋冒出,厂家的选择也越来越多了。蓝牙双模模块则主要集中在CSR,TI,ISSC这三家。
  5. 按模组厂商划分,经典蓝牙模块主要分音箱和汽车电子,传统音箱行业目前有芯中芯,博鹏发等比较大的厂家,汽车电子则有慧翰,嘉实,闻强等老牌厂商,4.0蓝牙数传模块以信驰达,碧德这两家做的较早。双模蓝牙模块目前主要有创捷,飞易通,中易腾达等。
  6. 其他蓝牙应用,市面上大部分应用的基本是比较通用的功能,除了这部分外,蓝牙模块还支持苹果认证(MFI),微信连接(airsync),蓝牙组网(蓝牙一对多),TWS(蓝牙左右声道分离),ANCS(苹果消息中心)等,这些功能可能需要找相关模组厂商或蓝牙方案公司定做。

GitHub蓝牙Demo:

https://github.com/CodeFeel/LWBleDemo

参考文章

https://www.zhihu.com/question/60824531/answer/181351944