科普BLE知识点，详解那个你不尽知的BLE

发布日期：2017.10.17     浏览次数：199

  提起物联网无线连接技术，相信大家都知道蓝牙，而对物联网领域了解不深的朋友很容易对传统蓝牙和低功耗蓝牙（BLE）混淆，甚至以为这两个名词指的是同一事物，其实不然。本文将分享关于BLE的一些知识点。

那个你不尽知的BLE

      BLE 的英文名全称为 Bluetooth Low Energy，中文名称为蓝牙低功耗。主要特点为低成本、超低功耗、短距离、标准接口和可互操作性强，并且工作在免许可的 2.4GHz ISM 射频段。

*BLE协议栈的配置*

1、PHY层：1Mbps自适应跳频GFSK（高斯频移键控），运行在免证的2.4GHz频段。

2、连接层 LL：控制芯片工作在standby（准备）、advertising（广播）、scanning（监听扫描）、initiating（发起连接）、connected（已连接）这五个状态中的一种。发起连接的设备变为master（主机），接受连接请求的设备变为slave（从机）。

3、主机控制层 HCI：向上为主机提供软件应用程序接口（API），对外为外部硬件控制接口，可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制。

4、逻辑链路控制与适配协议 L2CAP层：为上层提供数据封装服务，允许逻辑上的端到端数据通信。

5、安全管理层 SM：提供配对和密匙分发服务，实现安全连接和数据交换。

6、通用访问配置文件 GAP层：直接与应用程序或配置文件（profiles）通信的接口，处理设备发现和连接相关服务。另外还处理安全特性的初始化。

7、属性协议层 ATT：导出特定的数据（称为属性）到其他设备，允许设备向另外一个设备展示一块特定的数据，称之为"属性"，展示属性的设备称为server，预支配对的设备称为client。

8、通用属性配置文件 GATT：定义了使用ATT的服务框架和配置文件（profiles）的结构。BLE中所有的数据通信都需要经过GATT。

*BLE的两种芯片架构*

  蓝牙低功耗架构共有两种芯片构成：单模芯片和双模芯片。蓝牙单模器件是蓝牙规范中新出现的一种只支持蓝牙低能耗技术的芯片——是专门针对ULP操作优化的技术的一部分。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。

  双模芯片可以在使用标准蓝牙芯片的任何场合使用。只要手机、PC、个人导航设备（PND）或其它工控设备搭载了双模芯片，就可以和市场上已经在用的传统蓝牙4.0以上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。

*BLE和主机设备的连接步骤*

第一步：通过扫描，试图发现新设备

第二步：确认发现的设备没有而已软件，也没有处于锁定状况

第三步：发送IP地址

第四步：收到并解读待配对设备发送过来的数据

第五步：建立并保存连接

*BLE的连接状态示意图*

  物联网发展，离不开无线通信协议。蓝牙作为一项全球通用的无线标准，为越来越多的设备赋予了简便、安全的连接性。最新一代蓝牙技术标准蓝牙5更是得到越来越多的关注。未来，相信蓝牙会为我们带来更加值得期待的应用体验。