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前言不久前，我们开发了智能音乐灯。手机需要同时将音频数据和控制数据传输到蓝牙。适用于Android的SPP和BLE各自编写了一个副本。

中间有一个BUG：在将移动BLE连接到设备BLE之后，我将发送一条消息以断开该设备与其他设备之间的SPP，然后将移动SPP连接到该设备，以便设备还没有时间断开连接电话无法连接并导致无法连接的问题。最后，我更换了双模蓝牙芯片，一切都变得非常好。现在记录下这段时间内了解的蓝牙概念，这将对选择蓝牙开发芯片和查找蓝牙问题非常有帮助。

Introduction BLE（低功耗蓝牙）是对传统蓝牙BR / EDR技术的补充。尽管BLE和传统蓝牙都被称为蓝牙标准并共享射频，但是BLE是一种完全不同的技术。 BLE与传统的蓝牙BR / EDR不兼容。它是为具有小数据速率和离散传输的应用而设计的。通讯距离也已改变。传统蓝牙的传输距离从几十米到几百米不等，而BLE被指定为100米。

Bluetooth低功耗（BLE）蓝牙低功耗分为单模（Bluetooth Smart）和双模（Bluetooth Smart Ready）两个设备。 BLE和蓝牙BR / EDR的区别使我们可以通过三种方式将蓝牙技术集成到特定设备中。下表说明了两个蓝牙设备之间的通信方法。由于不再可能将所有现有的蓝牙设备与另一个蓝牙设备互连，因此准确描述产品中的蓝牙版本非常重要。

单模蓝牙单模蓝牙设备称为Bluetooth Smart设备，仅实现BLE。

降低成本后的单模蓝牙芯片，支持集成到高度集成且紧凑的设备中，并具有轻量级链路层链路层，

支持超低功耗空闲空闲模式操作，简单的设备发现，非常节能的单点传输多点数据传输，以最低的功耗实现安全的加密连接。

专门针对ULP（超低功耗）操作进行了优化。

诸如手表和运动传感器之类的小型设备均基于低功耗的单模蓝牙。为了实现极低的功耗，此类设备仅支持BLE。单模蓝牙芯片通常是具有单模蓝牙协议栈的产品，该协议栈由芯片制造商免费提供。

双模蓝牙双模蓝牙设备称为Bluetooth Smart Ready设备

双模蓝牙==蓝牙经典+ BLE。

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在双模设备中，这两种技术使用相同的RF前端和天线。典型的双模设备包括智能手机，平板电脑，PC和网关。这些设备可以接收通过BLE或Bluetooth BR / EDR设备发送的数据，并且这些设备通常具有足够的电源功能。双模设备与BLE设备之间的通信功耗低于双模设备与Bluetooth BR / EDR设备之间的通信功耗。双模式解决方案要求外部处理器足以实现蓝牙协议栈。

单模VS双模蓝牙单模芯片可以与其他单模芯片和双模芯片进行通信。这时，后者需要使用其自身架构的蓝牙低功耗技术部分来发送和接收数据。双模芯片还可以使用传统的蓝牙技术架构与标准蓝牙技术和其他双模芯片进行通信。

单模芯片可以长时间（数月甚至数年）与单节纽扣电池（例如3V，220mAh的CR2032）一起使用。相比之下，标准的蓝牙技术和经典的蓝牙（以及蓝牙低能耗双模设备）通常需要至少使用两节AAA电池（电量是纽扣电池的8到15倍，可以忍受更高的峰值电流），并且在许多情况下，您最多只能工作几天或几周（这种情况还取决于特定的应用程序）。应该注意的是，还有一些高度专业化的标准蓝牙智能设备可以使用比AAA电池容量低的工作电池。

应用BLE适用于小型电池供电的设备。有以下五个主要市场。

医疗和健康用于监视重要生理数据的医疗设备是BLE在医疗和健康市场中的应用对象。典型的设备是血糖仪，血压计和血氧仪。 BLE被Continua Health Alliance选为兼容的传输技术，用于终端产品通信。

运动和健身在运动和健身领域，BLE适用于定位，并且还上传一些重要的监视数据。

在自动化应用领域，BLE主要用于传输I / O信号。 BLE可用于监视和控制电动机，制动器，参数以及整个过程。

娱乐在娱乐领域，BLE已被许多设备采用，例如机顶盒和游戏机。预计BLE将继续在蓝牙/电视/ DVD /机顶盒/媒体播放器，遥控器，游戏控制器以及无线键盘和其他设备中扩展。

Smart Home BLE可以为照明控制，温度控制，湿度控制，安全锁控制，门窗控制提供低功耗，高安全性的解决方案。智能电表中的应用也是一个方向。

Protocol BLE不是支持传统蓝牙BR / EDR的协议。例如，BLE中不再存在传统蓝牙中的SPP协议。作为替代，BLE中的所有协议或服务都基于GATT（通用属性配置文件）。尽管某些传统的蓝牙协议（例如HID）已移植到BLE，但在BLE的应用中，您必须区分协议和服务。

Service描述了特征（及其UUID）。服务描述具有其自身的特征和形式，并描述了如何应用这些特征以及所需的安全机制。

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应用协议定义了它使用的服务，指示它是传感器还是接收器，并定义GATT（服务器/客户端）和GAP（外围/中央）的角色。

与蓝牙BR / EDR协议相比，基于GATT的应用协议非常简单，因为所有功能都集成在GATT终端中，并且基于该协议的这些应用协议仅使用了GATT提供的功能。

技术特性BLE的低功耗不是通过优化空中无线射频传输来实现的，而是通过更改协议的设计来实现的。通常，为了实现极低的功耗，BLE协议旨在在不需要射频时完全关闭机载射频。与传统的蓝牙BR \ EDR相比，BLE具有以下三个主要特征，以实现低功耗：缩短无线开启时间，快速建立连接以及降低收发器的峰值功耗（具体取决于芯片）。

缩短无线开启时间的第一个技巧是仅使用3个“广告”通道，第二个技巧是通过优化协议栈来减少占空比。这样连接建立和数据传输可以在3ms内完成。

低功耗设计会带来一些损失，例如：音频数据无法通过BLE传输。

BLE仍然是一项伟大的技术。它仍然支持跳频（37个数据通道），并使用改进的GFSK调制方法来提高链路稳定性。 BLE仍然是一种非常安全的技术，因为在芯片级别提供了128位AES加密。

单模设备可以用作主设备或从设备，但不能同时在两个角色中使用。这意味着BLE只能建立简单的星形拓扑，而不能实现散布网。

BLE的无线电规范将蓝牙低功耗的最高数据速率定义为305kbps，但这仅是理论数据。在实际应用中，数据的吞吐量取决于上层协议栈。 UART的速度，处理器的功能以及主机设备都会影响数据吞吐量。具有高数据吞吐量的

BLE只能通过专用解决方案或基于ATT通知来实现。实际上，如果它是高数据速率或高数据量应用，则蓝牙BR / EDR通常看起来更节能。

集成方法尽管单模解决方案和双模解决方案有所不同，但仍有很多方法可以将Bluetooth技术集成到设备中。

Chip从材料的角度来看，通过芯片集成BLE是成本最低的方法，但这需要大量的前期工作，并需要大量时间。尽管仅协议栈需要通过软件移植到目标平台，但是硬件在RF布局和天线设计方面需要非常有经验。这些公司提供BLE芯片：Broadcom，CSR，EM Microelectronic，Nordic和TI。