如今，科技發(fā)展迅猛，各種設備讓世界變得更加智能。新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，不僅改進了現(xiàn)有技術(shù)，還創(chuàng)造了新的細分市場。藍牙技術(shù)的進步使得智能藍牙(低功耗藍牙BLE)應運而生。按照藍牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)的定義，BLE是一種低功率、短距離、低數(shù)據(jù)速率的無線通信協(xié)議。BLE的分層協(xié)議棧能以低功耗高效傳輸少量數(shù)據(jù)，使其成為電池供電應用的首選無線協(xié)議，如需要定期提取和處理數(shù)據(jù)的低功耗傳感器網(wǎng)絡接口等。本文將重點介紹如何在數(shù)據(jù)變化不頻繁的傳感器應用中，有效地利用BLE維持低功耗無線運行。

　　目前，全球正進入一個各種系統(tǒng)都需要采集和交換數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時代。在傳感器以無線方式連接，形成網(wǎng)絡并實現(xiàn)設備間數(shù)據(jù)交換的物聯(lián)網(wǎng)中，BLE發(fā)揮著至關重要的角色。主機設備可以是能夠監(jiān)測和控制所有網(wǎng)絡節(jié)點的智能手機。此類物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用包括日?；顒幼粉櫼约凹彝プ詣踊δ?，如高效住宅照明、溫度和濕度監(jiān)測與控制、遠程控制消費類電子設備等。

傳感器和低功耗藍牙

　　傳感器可以大致分為模擬和數(shù)字兩種。典型的模擬傳感器包括用于監(jiān)測煙霧、氣體、環(huán)境光線、人員感應等的傳感器。數(shù)字傳感器包括監(jiān)測溫度、濕度、壓力、加速度等的傳感器。當BLE子系統(tǒng)與應用處理器集成時，傳感器可以采用多種不同的方式進行連接。例如，可以將模擬傳感器饋送到前端具有電壓輸出器的SAR ADC。數(shù)字傳感器無需進行模擬轉(zhuǎn)換，因此可以通過任何通信接口(如I2C、SPI或單線接口)采集數(shù)據(jù)。集成的定時器、計數(shù)器、脈寬調(diào)制器和通用數(shù)字模塊(UDB)均可用于實現(xiàn)自定義邏輯以進一步處理傳感器數(shù)據(jù)。最終，經(jīng)處理或所接收的數(shù)字數(shù)據(jù)可以通過BLE接口發(fā)送，并由內(nèi)置BLE功能的手機或任何其他客戶端設備進行監(jiān)測。隨著資源可用性和成本的不斷變化，可選擇不同系列的BLE集成處理器(如PSoC 4 BLE)以適應各種應用。

無線傳感器網(wǎng)絡

　　無線傳感器網(wǎng)絡通常作為網(wǎng)狀網(wǎng)絡和樞紐網(wǎng)絡(見圖1)。樞紐網(wǎng)絡包括可以放置在相同位置的所有傳感器。每個傳感器需要連接到單個BLE外圍設備(服務器)來處理數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到BLE中央設備(客戶端)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡采用可以遠程定位傳感器的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格中的每個節(jié)點都需要連接到BLE外圍設備(服務器)，所有這些外圍設備都可以連接到BLE中央設備(客戶端)。

內(nèi)置BLE功能的處理器的靈活性和豐富資源，使傳感器能夠與單一BLE設備連接。圖2是使用PSoC Creator的典型配置。PSoC Creator是一個用于圍繞PSoC架構(gòu)開發(fā)應用程序的IDE。圖中顯示的是模擬和數(shù)字傳感器接口以及BLE子系統(tǒng)。該配置展示的是用于感測煙霧、光照強度、溫度、濕度和壓力的典型工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。配置中的每個組件都有一個關聯(lián)的應用程序編程接口(API)，開發(fā)人員可根據(jù)需要訪問這些組件。每個組件還有一個與其相關的數(shù)據(jù)表對組件的可用配置進行說明

　BLE組件在其GAP層中被配置為從設備。這使任何BLE設備(如BLE手機)都可以掃描此設備，在BLE從設備包含其名稱廣播時被BLE手機連接。此外，在其GATT層中，BLE設備被配置為具有自定義配置文件的GATT服務器。下面將討論BLE低功耗特性在該組件內(nèi)啟用。名為“Sensor Service”的單一服務具有5種不同的特性,用于采集每個傳感器的數(shù)據(jù)。每個特性都具有通知功能，可以將傳感器數(shù)據(jù)作為通知發(fā)送。

　　BLE中的一切都作為“-活動”處理。BLE堆棧提供處理這些事件的“定義”。

　　一旦兩個設備實現(xiàn)連接，就能使用連接間隔不同的通知發(fā)送數(shù)據(jù)。應用程序接口“CyBle_ProcessEvents()”應置于while(1)循環(huán)中，且必須在每個連接間隔中至少調(diào)用一次。我們也可以調(diào)用在同一while循環(huán)中將數(shù)據(jù)作為通知發(fā)送的函數(shù)。

　　如上文所述，處理器和BLE子系統(tǒng)(BLESS)具有獨立的低功率模式。舉個例子 ，如果設備斷開連接，我們可以將處理器設置為休眠或停止模式以降低功耗。在廣播和連接間隔之間，我們可以利用BLESS深度睡眠模式，甚至連所使用的各個組件(如ADC、I2C等)也可以進入各自的低功率模式并在需要時喚醒。因此，開發(fā)人員能夠根據(jù)整個系統(tǒng)的實際需要，對功率進行非常細致的控制。

　　目前具有BLE功能的手機可以掃描這一傳感器網(wǎng)絡設備，并使用各種特性來監(jiān)視每個傳感器的數(shù)據(jù)。一些處理器制造商還提供手機端的BLE連接軟件。例如，賽普拉斯提供了一個名為CySmart的應用程序，該應用程序可以安裝在您的安卓或Apple設備上，并協(xié)助您監(jiān)控BLE傳輸。

  注：本文作者為Mahesh Balan, 由Cypress公關公司供稿

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