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藍牙模塊實現(xiàn)低功耗的原理
目前市場上的無線通訊技術有多種,其中wifi、藍牙和NFC等等在生活中都較為常見。這幾種無線通訊技術也廣泛應用在物聯(lián)網(wǎng)市場,其中wifi是熱點較多的無線連接,但功耗過高;NFC是較為私密的無線連接,但需近距離;藍牙則是功耗低、傳輸距離適中的一種無線通訊技術,就是憑借這兩點,藍牙在物聯(lián)網(wǎng)市場中獲得了迅速發(fā)展。
藍牙模塊功耗多低才算低功耗藍牙模塊? 下面就幾個指數(shù):
1、平均工作電流為 uA 級 。
2、峰值電流不超過 15mA 。
3、采用紐扣電池供電,電池壽命可達數(shù)年。在很多低功耗應用場景中,是采用紐扣電池來供電的,采用紐扣電池來供電是低功耗藍牙設計的主要目標,而紐扣電池的使用通常有較為嚴苛的限制條件。
當然紐扣電池的能量并不能完全的轉化,因為會受到外部環(huán)境的影響。通常情況下,在零度時僅能提供室溫下能量的約 80%。此外電池自身的自放電特性也需要予以考慮,常溫下儲存,每年容量損失小于 2%。這些因素在計算工作時間時也需要予以考慮。
低功耗藍牙如何實現(xiàn)低功耗?相比傳統(tǒng)藍牙技術,低功耗藍牙技術功耗之所以低主要是以下幾方面的緣由:
1、低功耗藍牙的快速連接,低功耗藍牙可以實現(xiàn)快速連接,也就是說在需要發(fā)送命令或傳輸轉態(tài)時,可以快速的建立連接,完成任務后又迅速斷開連接??焖龠B接對于許多低功耗設備而言是一個極大的福音,大大降低了低功耗產(chǎn)品的開發(fā)門檻。重點提一下,按照傳統(tǒng)藍牙協(xié)議規(guī)范,若某一藍牙設備正在進行廣播,則它不會響應當前正在進行的設備掃描,而低功耗藍牙協(xié)議規(guī)范允許正在進行廣播的設備連接到正在掃描的設備上,這就有效避免了重復掃描,可以大幅度地降低功耗。
2、 低功耗藍牙減少了待機功耗 ,傳統(tǒng)藍牙設備的待機耗電量大是公認的缺點之一,這與傳統(tǒng)藍牙技術采用 16~32 個頻道進行廣播不無關系,而低功耗藍牙僅使用 3 個廣播通道,這個改變顯然大大降低了廣播數(shù)據(jù)導致的功耗。此外低功耗藍牙設計了“深度睡眠”狀態(tài)來替換傳統(tǒng)藍牙的空閑狀態(tài),如福驊聯(lián)盟科技的低功耗藍牙模塊大部分深度睡眠都是低于1uA了,因此這樣的設計也節(jié)省了*多的能源。
3、低功耗藍牙降低了峰值功耗 ,射頻物理層進行了低功耗的優(yōu)化設計,使得在發(fā)射和接收時的峰值電流與傳統(tǒng)藍牙相比,大大降低。
4、低功耗藍牙縮短時間換取能量 ,時間的使用對于低功耗藍牙來說是實現(xiàn)低功耗的關鍵,由于無線電處于發(fā)射及接收狀態(tài)時對于能量的使用和消耗是較多的,因此以下幾個方面對功耗也是大大的減少。高效率編碼:高效率的編碼方式可以用更少的時間發(fā)送同等數(shù)量的數(shù)據(jù)。
與傳統(tǒng)藍牙相比,低功耗藍牙支持超短數(shù)據(jù)包,這使得發(fā)送時所需的時間更少。 較快的啟動時間縮短發(fā)射和接收的等待時間。占用較少的資源:協(xié)議越復雜,相應占用的資源就會多,在同等情況下對于功耗的需要就會增加。低功耗藍牙僅采用一個協(xié)議來實現(xiàn)服務器發(fā)現(xiàn),名稱發(fā)現(xiàn),信息的讀取和寫入,這比采用多個協(xié)議的經(jīng)典藍牙所需的開銷少得多,從而也對降低功耗作出了貢獻。