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低功耗蓝牙的功率模式

时间:2021-11-17 17:28:00

往常,科技进展迅猛,种种设置装备摆设让天下变得加倍智能。新技术的不息涌现,不但改进了现有手艺,还制造了新的细分市场。蓝牙手艺的前进使得智能蓝牙(低功耗蓝牙BLE)应运而生。根据蓝牙手艺同盟(SIG)的界说,BLE是一种低功率、短距离、低数据速度的无线通讯和谈。BLE的分层和谈栈能以低功耗高效传输大量数据,使其成为电池供电使用的首选无线和谈,如需求活期提取和处置数据的低功耗传感器网络接口等。本文将重点先容若何在数据变迁不频仍的传感器使用中,有效地应用BLE维持低功耗无线运转。

今朝,全球正进入一个种种体系都需求收集和互换数据的物联网(IoT)时期。在传感器以无线体式格局连贯,构成网络并完成设置装备摆设间数据互换的物联网中,BLE发挥着相当首要的脚色。主机设置装备摆设可所以可以或许监测和操纵所有网络节点的智能手机。此类物联网(IoT)使用包孕平常举止追踪以及家庭自动化性能,如高效室庐照明、温度和湿度监测与操纵、长途操纵消费类电子设置装备摆设等。

低功耗蓝牙的功率模式

假如传感器接纳电池供电,功耗受限且必需继续很长时候的话,BLE将成为最好连贯抉择。比方,一个丈量温度及湿度的低功耗传感器,其参数是飞快变迁的,此类传感器能够与可以或许处置并将数据传输到主机设置装备摆设的BLE集成型处理器连贯。BLE子系统的操纵频次不高,比方每百毫秒一次,并且在其他时候处于低功耗模式。赛普拉斯PSoC 4 BLE等BLE型器件可提供多用户可设置的功耗模式,从而优化独立于处理器事情模式的BLE子系统(BLESS)的运转。使开辟职员可以或许下降功耗,并使单块电池的应用寿命达到数年之久。

这五种体系功率模式分别为:自动、就寝、深度就寝、休眠和休止模式。三种BLESS功耗模式分别为自动、就寝和深度就寝模式。BLESS模式在体系功率为1.3微安的深度就寝模式下一直启用。BLE子系统能够在BLESS Active模式下发送和接受数据。它能坚持余暇状况,并在BLESS就寝模式和深度就寝模式下维持连贯。这些功耗模式独立于体系的功耗模式,是以开辟职员可以或许灵巧地为体系和BLESS分手抉择最高效的设置。在此基础上,咱们能够创建一个电流需要极低、平日由钮扣电池供电的残缺体系。

比方,1秒播送隔断的均匀耗电量惟独26微安。而1秒连贯隔断的均匀耗电量更低,惟独17微安。更多无关功耗数值的细致信息以及若何设置和下降功耗,点击文末浏览原文检察低功耗蓝牙使用的低功率设想与电池寿命预算。

传感器和低功耗蓝牙

传感器能够大致分为模仿和数字两种。典范的模仿传感器包孕用于监测烟雾、气体、环境光芒、职员感应等的传感器。数字传感器包孕监测温度、湿度、压力、加速度等的传感器。当BLE子系统与使用处理器集成时,传感器能够接纳多种分歧的体式格局举行连贯。比方,能够将模仿传感器馈送到前端拥有电压输入器的SAR ADC。数字传感器无需举行模仿转换,是以能够经由过程任何通讯接口(如I2C、SPI或复线接口)收集数据。

集成的定时器、计数器、脉宽调制器和通用数字模块(UDB)都可用于完成自定义逻辑以进一步处置传感器数据。终究,经处置或所接受的数字数据能够经由过程BLE接口发送,并由内置BLE性能的手机或任何其余客户端设置装备摆设举行监测。跟着资本可用性和本钱的不息变迁,可选择分歧系列的BLE集成处理器(如PSoC 4 BLE)以顺应种种使用。

无线传感器网络

无线传感器网络平日作为网状网络和关节网络(见图1)。关节网络包孕能够搁置在沟通地位的所有传感器。每一个传感器需求连接到单个BLE核心设置装备摆设(服务器)来处置数据并将其发送到BLE中心设置装备摆设(客户端)。网状网络接纳能够长途定位传感器的拓扑布局。网格中的每一个节点都需求连接到BLE核心设置装备摆设(服务器),所有这些核心设置装备摆设都可以连接到BLE中心设置装备摆设(客户端)。

“图1:传感器网络拓扑布局”

图1:传感器网络拓扑布局

内置BLE性能的处理器的灵活性和厚实资本,使传感器可以或许与繁多BLE设置装备摆设连贯。图2是应用PSoC Creator的典范设置。PSoC Creator是一个用于环抱PSoC架构开辟使用步伐的IDE。图中表现的是模仿和数字传感器接口以及BLE子系统。该设置展示的是用于感测烟雾、光照强度、温度、湿度和压力的典范工业数据监测体系。设置中的每一个组件都有一个联系关系的使用步伐编程接口(API),开辟职员可根据需求造访这些组件。每一个组件另有一个与其相干的数据表对组件的可用设置举行解释。

“图2:PSoC

图2:PSoC Creator项目 – 包括所有需要组件的顶级设想

BLE组件在其GAP层中被设置为从设置装备摆设。这使任何BLE设置装备摆设(如BLE手机)都可以扫描此设置装备摆设,在BLE从设置装备摆设包括其称号播送时被BLE手机连贯。另外,在其GATT层中,BLE设置装备摆设被设置为拥有自定义设置文件的GATT服务器。上面将接头BLE低功耗特点在该组件内启用。名为“Sensor Service”的繁多办事拥有5种分歧的特点,用于收集每一个传感器的数据。每一个特点都拥有关照性能,能够将传感器数据作为关照发送。

BLE中的一切都作为“举止”处置。BLE客栈供应处置这些事情的“界说”。如下代码片断展示了此中一部分举止的运转。

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“”“图3:BLE组件设置”

图3:BLE组件设置

一旦两个设置装备摆设完成连贯,就可以应用连贯隔断分歧的关照发送数据。使用步伐接口“CyBle_ProcessEvents()”应置于while(1)循环中,且必须在每一个连贯隔断中至多挪用一次。咱们也能够调用在统一while轮回中将数据作为关照发送的函数。如下函数可用于将温度数据的一个字节作为关照发送。这也适用于其余传感器特点。

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如上文所述,处理器和BLE子系统(BLESS)拥有自力的低功率模式。举个例子,假如设置装备摆设断开连贯,咱们能够将处理器配置为休眠或休止模式以降低功耗。在播送和连贯隔断之间,咱们能够应用BLESS深度就寝模式,甚至连所应用的各个组件(如ADC、I2C等)也能够进入各自的低功率模式并在需求时叫醒。是以,开辟职员可以或许依据全部体系的实践需求,对功率举行异常细腻的操纵。无关细致的低功率代码片断,请点击文末浏览原文寓目低功耗蓝牙使用的低功率设想与电池寿命预算。

while(1) 轮回以下:

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今朝拥有BLE性能的手机能够扫描这一传感器网络设置装备摆设,并应用种种特点来监督每一个传感器的数据。一些处理器制造商还供应手机端的BLE连贯软件。比方,赛普拉斯供应了一个名为CySmart的使用步伐使用步伐能够安装在您的安卓或Apple设置装备摆设上,并协助您监控BLE传输。

BLE 信标

蓝牙信标播送旌旗灯号能够邻近的智能设置装备摆设捉拿关于此类使用只要要将BLE组件设置播送器的GAP如许体系就能发送播送信息。信标的功耗应当较低能够得益于集成的处理器/BLE设想。太阳能低功耗蓝牙信标和无线传感器节点表现正在应用的BLE信标。

BLE在消费类、工业和嵌入式使用等许多市场进展势头精良。该项手艺胜利的一个关头要素可以或许在低功耗的情况下运转。BLE手艺开辟职员可以或许设想出由电池供电应用寿命更长,对用户加倍友爱使用。 

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