关于蓝牙v4.0技术知识的阐释

v4.0有什么新特点？

除非新版本可带来一些具有根本差别的新功能，蓝牙不会浪费时间开发新版本。但是设计工程师乃至最终的消费者究竟能从蓝牙v4.0中获得什么？ 要回答这一问题，我们需要更深入地了解此项技术。

传统蓝牙技术以“定向连接”无线电为特点，采用用于高频活动通信的固定连接间隔。双模式芯片将继续执行该项任务。

重要的是要知道在运行BR/EDR模式时，双模式芯片的功耗与该技术原来的版本并无差别。 设备在使用其低功耗功能时可节省一些功耗，但因为芯片并非超低功耗设备，芯片的功能、尺寸、成本和合规性都与原来的版本相似。

换言之，如果工程师正在设计一款要求高负载循环、短距离、融合2.4GHz无线电技术的产品， 他会像以前选择v2.1或v3.0芯片一样，从偏爱的供应商处选择蓝牙v4.0双模式芯片。

话虽如此，工程师确实会获得一个显著的优势，我们会在下文对其进行讨论。

蓝牙低功耗技术采用可变连接间隔，可根据应用从数毫秒设置到数秒。此外，由于非常快速的连接，蓝牙低功耗技术经常保持“未连接”状态（节约功耗）。在此状态中，链接的两端知道双方存在，但只会在绝对必要时进行尽可能短时间的链接。

蓝牙低功耗芯片可用3V、220mAh CR2032之类的纽扣电池运行数月乃至数年。 但是这些设备只可支持非常低的负载循环操作。

如果工程师要求一种具有互操作性的2.4GHz无线电技术，用于发送少量数据如几个字节的异步传输， 且数据发送次数并不频繁（例如，从每秒数次到每分钟一次，或更少），那么蓝牙低功耗是最佳选择。心率监视器、自行车速度和距离检测器或血糖检测器等紧凑型无线传感器都是此类装置。

蓝牙低功耗技术采用特别的技巧来降低功耗。此技术只采用三个“宣传”信道来搜索其他设备，或将其呈献给可能正在搜索连接的设备，以此减少连接时间。相反，传统蓝牙技术则采用32个信道。

这代表蓝牙低功耗技术只需“开启” 0.6至1.2ms来扫描其他设备，而传统蓝牙技术则需要22.5ms来扫描其32个信道。因此，蓝牙低功耗技术用于定位其他设备的功耗降低了10至 20倍。

一旦连接，蓝牙低功耗技术将切换至37个数据信道中的一个，然后通过使用伪随模式适配跳频(AFH)。

蓝牙低功耗技术采用1Mbps的总数据带宽来快速发送信息，并快速返回至超低功耗休眠状态。 连接（即扫描其他设备、链接、发送数据、验证和“自如地”中止）只需3毫秒。 对比传统蓝牙技术进行相似的连接循环则需要数百毫秒。要知道，连接时间越长，电池功耗越大。

蓝牙低功耗技术还通过两种其他方式来限制峰值功耗：即采用相对“宽松”的RF参数， 以及发送非常短的数据包。较短的数据包可进一步减少通信时间，并使硅晶保持较低的温度，以此避免对功耗重新校准和对闭环结构的需求。

扩大蓝牙生态系统

蓝牙低功耗技术适用于因传统蓝牙技术功耗限制而无法实现的各种应用。这是第一次提供给电子装置设计师的具有可靠互操作性的ULP无线技术，并承诺将推出数百项新应用。

但究竟是什么类型的应用呢？ 蓝牙技术联盟在未来数月即将发布的系列配置文件会带来一些提示： 这些配置文件可为个人用户界面设备(PUID)（例如，手表）、远程控制、感应警报、 电池状态和心率监控器等特定应用。随后还会推出用于血糖和血压、循环Cadence和循环曲柄功率等医疗保健监控的配置文件。

Nordic Semiconductor作为专业的超低功耗无线连接技术公司， 是众多推出蓝牙低功耗解决方案的供应商中的一个。了解一下他们的产品有助于了解一些早期应用，了解将蓝牙v4.0融合到其产品中的设计师们是如何将连接技术延伸到超乎他们想象的更多产品中的。

Nordic Semiconductor的μBlue蓝牙低功耗产品系列目前包含两款芯片，nRF8001和最新推出的nRF8002。这两款芯片都包含了完全符合蓝牙v4.0低功耗协议堆栈。

Nordic μBlue蓝牙低功耗芯片系列中的第一款设备nRF8001和软件开发组件于2011年1月推出。凭借实现sub 12.5mA的峰值电流和低至sub 12μA的连接模式平均电流（连接间隔为 1s），Nordic宣称nRF8001是行业内功耗最低的蓝牙低功耗解决方案。

该芯片将无线电、链接层和主机堆栈结合到了一个最终产品列表(EPL)中，使设计师们可以轻松开发新的蓝牙终端产品，而无需额外的列表费用。

对于希望快速开发蓝牙Smart产品而无需花费很长时间来学习如何使用该项技术的设计师们，nRF8002系统芯片(SoC)是很好的选择。该芯片是一个易于使用的SoC解决方案，可用于无线标签和手镯、 挂件、钥匙扣、小玩具和臂章等其他附件（参见图2）。


图2：nRF8002是一款用于无线标签和其他附件的便于集成的独立解决方案

使用nRF8002不需了解蓝牙低功耗技术或其他嵌入式固件的开发。利用Nordic nRF8002开发组件，开发人员们可以使用具有简单图形用户界面的开发工具来设计简单的蓝牙 Smart 产品，因此他们只需配置内置式应用程并将输入和输出映射到按钮、LED和蜂鸣器等外部组件，而无需进行更深入的操作。nRF8002采用了内置支持技术，用于一系列蓝牙v4.0 配置文档，包括：Find Me、感应、警报通知和电池状态。