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1.什么是BLE？
BLE(Bluetooth Low Energy)是低功耗藍牙技術(shù)的簡稱，是一種低功率、短距離、低數(shù)據(jù)速率的無線通信技術(shù)。BLE在2011年上市，作為一種應(yīng)用廣泛的新興藍牙技術(shù)，它專為低功耗而設(shè)計，幾乎所有新的智能手機和平板電腦都具有BLE功能。
信道少：低功耗藍牙的廣播信道僅有3個; 傳統(tǒng)藍牙是32個。
連接快：低功耗藍牙完成一次連接只需3ms; 傳統(tǒng)藍牙完成相同的連接需要數(shù)百毫秒。
實時性：低功耗藍牙使用非常短的數(shù)據(jù)包，多應(yīng)用于實時性要求較高但數(shù)據(jù)速率較低的產(chǎn)品，遙控類的如鍵盤、遙控鼠標，傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送， 如心跳帶、血壓計、溫度傳感器等; 傳統(tǒng)藍牙使用的數(shù)據(jù)包長度較長，用于數(shù)據(jù)量比較大的傳輸，如語音，音樂，視頻等。
低功率遠距離：低功耗藍牙無功率級別，一般發(fā)射功率在+4~7dBm，在空曠區(qū)域可以達到70m的傳輸距離; 傳統(tǒng)藍牙有3個功率級別，分別支持100m，10m，1m的近距離傳輸。
連接模式：低功耗藍牙的發(fā)送和接收任務(wù)會以最快的速度完成，完成之后藍牙BLE會暫停發(fā)射無線（但是還是會接收），等待下一次連接再激活; 傳統(tǒng)藍牙是持續(xù)保持連接。
功耗低、供電時間長、成本低
連接速度快
使用免執(zhí)照頻段（2.4~2.5GHz）
操作簡單，更適合智能產(chǎn)品
BLE5.0 支持最高 2M 的速率。
BLE最大的特點是成本和功耗的降低，因此應(yīng)用于實時性要求比較高的產(chǎn)品中，比如出入門禁、醫(yī)療器械、智能家居、消費類電子(電子煙、遙控玩具)、共享汽車等等。
一個BLE藍牙模塊基本都可以連接1-7個藍牙設(shè)備，而一個BLE主設(shè)備可以連接多個BLE從設(shè)備，就目前RFCOMM規(guī)范指明最大的連接數(shù)是60個。
藍牙4.0標準有效傳輸距離是100米,環(huán)境越復(fù)雜距離會越短一些。
BLE提供了強大的安全機制以確保安全的無線連接系統(tǒng)。低功耗藍牙提供數(shù)值比較關(guān)聯(lián)模型和ECDH算法以確保隱私和數(shù)據(jù)安全。
經(jīng)典藍牙模塊（BT）：泛指支持藍牙協(xié)議在4.0以下的模塊，一般用于數(shù)據(jù)量比較大的傳輸，如：語音、音樂等較高數(shù)據(jù)量傳輸。經(jīng)典藍牙模塊可再細分為：傳統(tǒng)藍牙模塊和高速藍牙模塊。傳統(tǒng)藍牙模塊在2004年推出，主要代表是支持藍牙2.1協(xié)議的模塊，在智能手機爆發(fā)時期得到廣泛支持。高速藍牙模塊在2009年推出，速率提高到約24Mbps，是傳統(tǒng)藍牙模塊的八倍，可以輕松用于錄像機至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機之間的資料傳輸。
低功耗藍牙模塊（BLE）：是指支持藍牙協(xié)議4.0或更高的模塊，也稱為BLE模塊，最大的特點是成本和功耗的降低，應(yīng)用于實時性要求比較高的產(chǎn)品中，比如：智能家居類（藍牙鎖、藍牙燈）、傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送（血壓計、溫度傳感器）、消費類電子（電子煙、遙控玩具）等。
應(yīng)用區(qū)別：BLE多用在藍牙數(shù)據(jù)模塊，擁有極低的運行和待機功耗，使用一粒紐扣電池可連續(xù)工作數(shù)年之久；BT經(jīng)典藍牙模塊多用在藍牙音頻模塊，數(shù)據(jù)傳輸量較大。
“信標”是使用BLE的設(shè)備，是一種微小的無線傳感器，可以在100米范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。信標是由藍牙低能耗技術(shù)供電的物理設(shè)備，而iBeacon是一種傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議或方式。
BR：藍牙基礎(chǔ)速率。
EDR：藍牙增強速率（Enhanced Data Rate）的英文縮寫，其大大提高了藍牙技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率，達到了2-3Mbit/s，藍牙技術(shù)的三倍。因此除了可獲得更穩(wěn)定的音頻流傳送和更低的耗電量之外，還可充分利用帶寬優(yōu)勢同時連接多個藍牙設(shè)備.
HS：全稱為High Speed。HS使得Bluetooth能利用WiFi作為傳輸方式進行數(shù)據(jù)傳輸，其支持的傳輸速度最高可達24Mbps。其核心是在802.11的基礎(chǔ)上，通過集成802.11協(xié)議適配層，使得藍牙協(xié)議棧可以根據(jù)任務(wù)和設(shè)備的不同，選擇正確的射頻。
BLE：藍牙低能耗（BLE）技術(shù)是藍牙V4.0版本開始有的一個特性，是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術(shù)，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。它從一開始就設(shè)計為超低功耗（ULP）無線技術(shù)，它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。
藍牙可以處理大量數(shù)據(jù)，但電池壽命短，而且成本更高。低功耗藍牙應(yīng)用程序不需要交換大量的數(shù)據(jù)，可以在電池供電下運行數(shù)年，成本更低。
藍牙5.2是藍牙技術(shù)聯(lián)盟在2020年發(fā)布的藍牙標準，主要的特性是增強版ATT協(xié)議、 LE功耗控制和信號同步，連接更快，更穩(wěn)定，抗干擾性更好。
藍牙5.0和5.2區(qū)別有：傳輸速度不同、工作距離不同以及播發(fā)的數(shù)據(jù)包不同。
BLE音頻設(shè)置將允許產(chǎn)品用于經(jīng)典音頻和BLE音頻，目前，大多數(shù)設(shè)備可能會這樣做。
位置標志、傳感器數(shù)據(jù)、音頻、固件更新的二進制文件 。
iOS、安卓、Windows Phone、黑莓、macOS、Linux、Windows 8、Windows 10.
第一，廣播頻段和廣播時射頻開啟時間減少：傳統(tǒng)藍牙使用16~32個頻段進行廣播，而BLE僅使用3個廣播頻段；每次廣播時的射頻開啟時間由傳統(tǒng)藍牙的22ms減少為0.6~1.2ms。
第二，它每次只傳輸少量數(shù)據(jù)。
第三，它的傳輸速率是比較低的。
綜合上面三個特點就決定了低功耗藍牙相對傳統(tǒng)藍牙功耗更低，更節(jié)能。
BLE 網(wǎng)絡(luò)可以點對點或者點對多點，一個BLE 主機可以連接多個 BLE 從機，組成星型網(wǎng)絡(luò)，另外還有一種有廣播設(shè)備和多個掃描設(shè)備組成的廣播組結(jié)構(gòu)，不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲對應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域。
BLE信號平均傳輸距離可達80米
主要有三個方面
第一、BLE設(shè)備的周圍環(huán)境。
第二、BLE設(shè)備的天線設(shè)計。
第三、BLE設(shè)備通信時的方向。
低功耗藍牙模塊要實現(xiàn)良好的傳輸效果，要選好天線放置位置。放置位置可以偏高一些，盡可能做兩邊都在高處放置，要不一邊在較高地方向下輻射，減少障礙物的阻攔盡量減少信號的盲區(qū)也能實現(xiàn)更遠傳輸距離;低功耗藍牙模塊連接天線放置處于同一水平面，這樣的信號發(fā)送和接收的感應(yīng)面是最大的，傳輸距離也就更遠。
關(guān)于BLE的傳輸速率我們可以分兩方面說，一個是Raw data rate（原始數(shù)據(jù)速率），一個是Application data rate（應(yīng)用數(shù)據(jù)速率）。
Raw data rate:藍牙4.2版本傳輸速率可以達到1Mbps，而在藍牙5.0可以達到2Mbps.就是天線在空中傳.輸數(shù)據(jù)的速率，它依賴于藍牙的版本。
Application data rate:數(shù)據(jù)傳輸時的數(shù)據(jù)吞吐量，因為在應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，由于藍牙規(guī)范限制了每個連接間隔數(shù)據(jù)包的數(shù)量，以及各個數(shù)據(jù)包之間的幀間間隔，即使沒有可用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，也需要從設(shè)備發(fā)送空數(shù)據(jù)包，而且并不是數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)都用于有效負載，所以實際的傳輸速率不可能達藍牙規(guī)范里的到理論值。
1、協(xié)議有兩個部分組成：Controller和Host
2、Profiles和應(yīng)用總是基于GAP和GATT之上。
3、在單芯片方案中，Controller和Host，profiles，和應(yīng)用層都在同一片芯片中
4、在網(wǎng)絡(luò)控制器模式中，Host和Controller是在一起運行的，但是應(yīng)用和profiles在另外一個器件上，比如PC或者其他微控制器，可以通過UART，USB進行操作
5、在雙芯片模式中，Controller運行在一個控制器，而應(yīng)用層，profiles和Host是運行在另外一個控制器上
藍牙5.0標準由藍牙技術(shù)聯(lián)盟2016年6月16日發(fā)布的最新一代藍牙標準。與藍牙4.2相比，藍牙5.0有以下幾點優(yōu)勢：
1、更快的傳輸速度、更遠的傳輸距離：藍牙4.2標準最大突發(fā)速率為1Mb/s，而藍牙5.0標準將速率提高到2Mb/s。可以讓藍牙設(shè)備響應(yīng)更快、性能更高。通過降低帶寬，保持原來的功率要求的情況下，可以使傳輸距離提高至原來的4倍，有效傳輸距離可達300米。
2、增加導(dǎo)航功能：藍牙5.0標準添加了導(dǎo)航功能，結(jié)合wifi可以實現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位，有利于實現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航功能。
3、增加廣播容量：藍牙5.0標準將廣播數(shù)據(jù)從傳統(tǒng)的三個廣播信道擴展到全部數(shù)據(jù)信道。廣播信道增加，提高了廣播傳輸容量，可以把更多的信息傳送到其他兼容設(shè)備，而不會形成實際連接，從而加快互動速度。
4、更低功耗：藍牙5.0標準針對物聯(lián)網(wǎng)進行了很多底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居服務(wù)。
5、提高傳輸準確性：藍牙5.0標準增加了低功耗編碼物理層。低功耗編碼物理層標準有兩種編碼方式：S=8和S=2，其中S是每個位的符碼數(shù)。除循環(huán)冗余校驗(CRC)以外，還有卷積編碼及映像，提高了冗余度，減少了出錯的機會。在遠距離通訊時，可以進行檢測和校正，確保數(shù)據(jù)的正確性。
藍牙Mesh技術(shù)是一種組網(wǎng)方式。要了解藍牙Mesh，首先要了解Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Mesh網(wǎng)絡(luò)也稱為"多跳網(wǎng)絡(luò)"，或者“網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)”。Mesh網(wǎng)絡(luò)的每一個節(jié)點都可以作為AP和路由器，通訊時，當某個節(jié)點損壞或者堵塞時，可以自動繞過該節(jié)點，重新選擇路徑達到目的地，可以讓網(wǎng)絡(luò)更高效可靠。
BLE使用GFSK(高斯移頻鍵控)的調(diào)制方式。
規(guī)定了BLE通信的基礎(chǔ)射頻參數(shù)：2.4GHz頻段,使用跳頻機制來解決通道的擁擠問題。
SMP是安全管理協(xié)議的縮寫，是藍牙用來進行安全管理的。它定義了配對和密鑰分發(fā)的過程實現(xiàn)。
由兩部分組成：軟件部分為人員或物品定位管理系統(tǒng)；硬件部分由信標、網(wǎng)關(guān)及通訊基站構(gòu)成。
1.人員或物品區(qū)域?qū)崟r定位及統(tǒng)計
2.越界、消失報警
3.人員求助
人員考勤、人員查找、人員區(qū)域限定、人員/物品統(tǒng)計、歷史軌跡查詢、重點區(qū)域管理等。