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物联网:如何选择蓝牙模块
日图科技 | 2017-01-19 14:55:26    阅读:786   发布文章

    目前,物联网中的使用比较广泛的通信技术包括 WiFi, 蓝牙 , ZigBee, Z-Wave, NFC, 其他移动通信技术, 以及一些非标准化的工业 / 科学 / 医疗 (ISM) 频段中简 单的类似于 ASK 和 FSK 的调制方法。而对于物联网 开发者来说,选择一个适合自己应用的无线技术,需 要考虑成本,功耗,传输范围,安全性等诸多因素。 这些无线技术中,Wi-Fi,因为家用路由器以及热点的 普及,已经成为了物联网市场中,尤其是居家和办公 产品中最常用的技术。然而,物联网的无线技术需求 呈现出了另外一种趋势,就是产品上市所需时间,这 成为了一个新产品能否成功的主要因素之一。高产量, 低成本,短研发周期,开始成为创造出“消费者负担 得起”的电子设备的重中之重。这点在可穿戴设备的 研发当中最为明显。

   蓝牙模块是一种功能型组件,只有在嵌入到适合的系 统中才能发挥其所有功能。当为您的产品选择蓝牙模 块时,硬件方面和软件方面都需要进行深入的考察。 下图是蓝牙模块的简化结构图。 蓝牙模块的硬件由两部分组成:蓝牙芯片和应用处 理器。目前市场上,更多的产品是通过从例如 LairdTechnologies, Quatech,和 Roving Networks 这类模 块厂商直接购买带有应用处理器的蓝牙模块,然后直 接嵌入到自己的产品中。模块中的应用处理器带有内 部或外部闪存,ROM, 和 RAM。模块还提供了不同的 I/O 接口以便服务于不同的应用,包括时钟,串行通信 接口,模拟比较器,ADC,DAC,晶振,以及调试接 口等等。 蓝牙模块一般还需要特定软件的支持,针对于不同应 用,来保证安全性,易于使用者的操作和开发者的管理。 模块的软件部分如图所示,通常包括驱动程序,和功 能全面的管理和控制程序。 当您在挑选一款蓝牙或其他射频模块时,市场上可能 会有超出您想象多的选择和方案。模块厂商或者供应 商通常会将模块进行分类,分类的依据可以是传输速 率,传输距离,频段,认证与否,包装大小,等等。 下面我们针对于搜索中可能出现的参数简单介绍一下 如何选择适合您的蓝牙模块。

   考虑因素 描述 协议 / 标准 蓝牙标准自创始以来有多种版本,目前市场上通用的包括基本速率 (Basic Rate - BR),增 强速率 (Enhanced Date Rate - EDR),和最新的低功耗 (Low Energy - LE)。 每一个无线标准都有长处于短处,无论对蓝牙和其他通信标准进行对比,还是在蓝牙本身 的不同版本之间进行对比。每种标准也都有不同的指标要求,选购模块之前,您需要衡量 各种利弊,选择最适合您应用的数据传输速率,功耗要求,等等。无线标准不断的更新换代, 新的无线标准拥有更先进的技术,更快的速率,更低的能耗,但是相对成熟的标准也有他 们自己的优势,那就是更广泛的市场占有率和更好的兼容性。 选择蓝牙模块时,除了关注于蓝牙标准本身,还需要考虑一些其他因素,比如说同一个模 块是否支持其他标准。因为蓝牙模块运行在 2.4 GHz 频段,这样蓝牙模块很多会同时支持 Wi-Fi,以满足高速传输的要求。 频段 2.400 GHz 到 2.4835 GHz。经典蓝牙总计 79 个频道,频段间隔为 1MHz。低功耗蓝牙 ( 蓝 牙 4.0) 致力于降低功耗和成本,降低了滤波器设计的要求,频道间隔增大至 2MHz,总计 40 个频道。 如果您希望蓝牙和 Wi-Fi 功能二合一,那么则必须考虑 Wi-Fi 的运行频段,802.11b/g/n 运 行在与蓝牙相同的 2.4 GHz,但如果需要其他版本的 Wi-Fi,比如 802.11a/h/j/n/ac/p,那 么这类模块必须要同时支持 5 GHz 频段,这样也就增加了模块设计的成本。 传输距离 与其他任何无线技术相同,蓝牙网络的传输距离是有限的。不同版本的距离不同,低功耗 蓝牙 ( 蓝牙 4.0) 的传输距离会更长一些。同一版本不同功率分级可支持的传输距离也不同。 蓝牙功率分三级,功率越大,信号可到达的位置也就越远: „ Class 3: 辐射距离最远 1 米,应用于超短距离传输。 „ Class 2: 辐射距离最远 10 米,大部分移动设备都属于这一分级。 „ Class 1: 辐射距离最远 100 米,主要在工业上使用。 真正有效的信号传输距离会根据真实的环境而有偏差,比如传输条件,材料,产品偏差,天线, 电池,等等。 传输输出功率和 工作电流 / 电压 高功率意味着更远的到达范围。下表列出了蓝牙对于功率的要求: 设备满足了蓝牙标准的要求之外,还需要满足地方政府频谱监管部门对于功率的要求。而 蓝牙设备一般是通过电池供电,因此,设备的工作电流 / 电压也将是一个重要的考量因素, 直接决定了充电周期和电池寿命。 微处理器 / 微控制器 微处理器 / 微控制器相当于一个射频模块的大脑,起到优化硬件功能,接收无线数据,整合 并高速处理信号的作用。选择处理器时,比较重要的衡量包括价格,尺寸,存储能力,功耗, 外设拓展性,和运算速度。

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