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隨著(zhù)萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái),物與物之間的連接方式也在不斷發(fā)展和更新。如果說(shuō),傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的觸覺(jué),那么,無(wú)線(xiàn)通信就是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統,將遍布物聯(lián)網(wǎng)的傳感器連接起來(lái)。那么,以藍牙為代表的超低功耗無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)就是這神經(jīng)系統其中之一。
藍牙技術(shù)最早由愛(ài)立信公司在1995年正式提出,藍牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)隨后于1998年設立,負責制定和維護藍牙技術(shù)標準。藍牙技術(shù)標準在24年間從1.0版本演變成為當前最新的5.3版本,前后共經(jīng)歷了12次升級,最大傳輸速度也由723.1Kbit/s增加至3Mbit/s,藍牙技術(shù)呈現出快速升級迭代的趨勢。
藍牙4.0版本的發(fā)布,是低功耗藍牙標準的首次登場(chǎng),這項標準使得藍牙功耗大幅減少,標志著(zhù)藍牙技術(shù)從經(jīng)典藍牙(BT)階段進(jìn)入低功耗藍牙階段。低功耗藍牙技術(shù)憑借其低功耗、低成本、低延遲、連接快和可組網(wǎng)的綜合優(yōu)勢,逐步取代了傳統的經(jīng)典藍牙技術(shù),成為了數據傳輸、位置服務(wù)、設備網(wǎng)絡(luò )等應用場(chǎng)景的主流解決方案。
低功耗藍牙的應用
根據低功耗藍牙的特性,我們大致可以了解到它的應用領(lǐng)域及發(fā)展方向。低功耗藍牙發(fā)布后,基于這項技術(shù)的產(chǎn)品就像雨后春筍一樣冒出來(lái)并迅速增長(cháng),智能穿戴產(chǎn)品就是首當其沖的應用,緊接著(zhù)就是智能家居(藍牙燈泡、智能窗簾和門(mén)鎖等)和醫療健康產(chǎn)品(血壓計、血糖儀和呼吸機等產(chǎn)品),然后防丟器、Beacon的出現。特別是圍繞著(zhù)iPhone移動(dòng)終端開(kāi)發(fā)的周邊產(chǎn)品越來(lái)越多,而且應用也是千奇百怪。
低功耗藍牙產(chǎn)品大致可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是由手機移動(dòng)終端控制或接收數據信息的產(chǎn)品,例如藍牙玩具和智能手環(huán)。第二類(lèi)就是脫離手機智能終端的主從機藍牙產(chǎn)品,例如藍牙鍵鼠、人員定位標簽和基站。但是透過(guò)手機終端藍牙通信的產(chǎn)品還是占據主導。
低功耗藍牙能降低設備的整體功耗,但不能說(shuō)明設備就得是低功耗設備。就以智能燈泡和新能源汽車(chē)為例,智能燈泡由有線(xiàn)電源供電,汽車(chē)的無(wú)鑰匙進(jìn)入系統以車(chē)載電源供電,對于功耗要求不高。而使用低功耗藍牙技術(shù)的大部分設備對功耗的要求還是比較高的,它們大都是以電池供電,例如智能穿戴式設備、電子鎖、鼠標等。
了解低功耗藍牙模塊的功耗,可以看低功耗藍牙的五個(gè)工作狀態(tài)設置:
1、發(fā)起連接狀態(tài):主動(dòng)發(fā)起連接;
2、連接狀態(tài):已經(jīng)連接;
3、掃描狀態(tài):主動(dòng)尋找正在廣播的設備;
4、待機狀態(tài):沒(méi)有連接任何設備,沒(méi)有傳輸和發(fā)送數據;
5、廣播狀態(tài):周期性廣播狀態(tài)。
按照上述的五個(gè)工作狀態(tài),可以知道以中小型鋰電池或紐扣供電,并工作一直保持周期性?huà)呙韬蛷V播狀態(tài)的設備是對功耗要求極低的。這類(lèi)應用主要就是Beacon、藍牙門(mén)鎖和超小型無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)設備。
目前的低功耗藍牙方案模組
現在已經(jīng)發(fā)展到藍牙5的規范了,藍牙5的傳輸速率、傳輸距離被進(jìn)一步提升,功耗進(jìn)一步降低。藍牙5相對于4.2版本,傳輸速度是其2倍,有效傳輸距離是其4倍,且功耗再次降低,工作電流達到mA乃至uA級別,待機電流降至uA乃至nA級別。這些都是藍牙底層程序協(xié)議決定的。真正能體現低功耗,就跟芯片的電路設計、材料和工藝有關(guān),不同的芯片廠(chǎng)商,它們的芯片功耗也是不同的。所以有用戶(hù)抱怨目前的低功耗藍牙芯片或方案模組還是很難滿(mǎn)足他的項目需求。
Atmosic推出業(yè)界超低功耗藍牙芯片
隨著(zhù)越來(lái)越多輕巧型智能互聯(lián)設備出現,傳統的低功耗藍牙解決方案似乎適用程度越來(lái)越不能滿(mǎn)足,市場(chǎng)對設備的電池壽命和工作年限也提出了更高的要求,因此人們急需找到一系列新的技術(shù)和路徑來(lái)減少設備對電池的依賴(lài),甚至實(shí)現永久續航和無(wú)電池藍牙物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
正是有一家芯片公司對實(shí)現超低功耗的藍牙技術(shù)情有獨鐘,它們憑借在射頻設計中獨特的見(jiàn)解和專(zhuān)長(cháng),發(fā)布了業(yè)界為之轟動(dòng)的超低功耗藍牙解決方案:M2系列芯片。這家公司的名字叫做謀思科技(ATMOSIC)。
Atmosic之所以能開(kāi)發(fā)出如此低功耗的藍牙解決方案,是因為Atmosic成功研發(fā)的兩種關(guān)鍵創(chuàng )新技術(shù)——超低功耗射頻、射頻喚醒,以實(shí)現最低功耗,并徹底降低物聯(lián)網(wǎng)應用對電池的依賴(lài)。
在現有藍牙低功耗技術(shù)的基礎上,通過(guò)Atmosic的技術(shù)和解決方案可以將產(chǎn)品功耗降低至原來(lái)的1/3-1/5。
智漢科技開(kāi)發(fā)出業(yè)界最低功耗模塊
目前,在大陸市場(chǎng)能看到的Atmosic模組,僅有深圳市智漢科技有限公司(RF Crazy®)開(kāi)發(fā)的超低功耗藍牙模塊RC2202A。它是基于A(yíng)tmosic M2系列藍牙無(wú)線(xiàn)平臺設計的高性能、超低功耗、低成本模塊。模塊融合了多項創(chuàng )新功能,這些功能對于延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )邊緣連接的IoT產(chǎn)品的電池壽命具有重大實(shí)用性。
RC2202A內置智漢科技的開(kāi)發(fā)的從機透傳程序軟件,用戶(hù)使用此透傳模塊可自行配置普通BLE模式、Beacon和Eddystone模式,支持AT指令調整藍牙連接間隔,控制不同的轉發(fā)速率;還能調整發(fā)射功率、修改廣播間隔、修改串口波特率等參數。在對RC2202模塊進(jìn)行實(shí)際測試,測得功耗為以下數據:
事件 | 平均電流 | 測試條件/備注 |
休眠功耗 | 0.85μA | |
廣播 | 22.5μA | 廣播周期 200 ms |
廣播 | 9.68μA | 廣播周期 500 ms |
廣播 | 5.06μA | 廣播周期 1000 ms |
廣播 | 3.13μA | 廣播周期 2000 ms |
連接事件 | 125.66μA | 連接周期 50 ms |
連接事件 | 96.9μA | 連接周期 100 ms |
總結來(lái)講,這款RC2202A模塊可以幫助客戶(hù)解決四個(gè)方面的痛點(diǎn)。
1、消除經(jīng)常換電池的麻煩,提升產(chǎn)品的使用體驗;
2、進(jìn)一步降低總體解決方案的擁有成本和使用成本;
3、讓產(chǎn)品設計的復雜性大幅下降,同時(shí)也為設計本身提供更高的可能性;
4、針對特定的關(guān)鍵應用場(chǎng)景提高電池的可靠性。
總結
超低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用將會(huì )越來(lái)越多,智漢科技將持續為客戶(hù)帶來(lái)更多超低功耗無(wú)線(xiàn)技術(shù)解決方案,這些解決方案也將應用在越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)設備中,如遙控器、鍵盤(pán)、可穿戴設備、耳機、信標、傳感器、家庭自動(dòng)化和醫療器械等等,放眼未來(lái),智漢科技通過(guò)提供創(chuàng )新的技術(shù)和解決方案,減少物聯(lián)網(wǎng)設備對電池的依賴(lài),支持中國綠色經(jīng)濟的發(fā)展。相信超低功耗藍牙解決方案將有更廣闊的市場(chǎng)空間。