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蓝牙Bluetooth4.0的低功耗BLE在TC-3000C的测试
1． BLE 概念：
蓝牙低功耗(Bluetooth low energy)BLE(或 BTLE)是 Bluetooth v4.0 的一项关键功能，将再次重新定义蓝牙技术的使用方式。蓝牙低功耗延续“传统”蓝牙技术的精神，包括低成本、短距离、可互操作，工作在免许可的 2.4GHz ?ISM 射频频段，同时增加了创新的超低功耗运作 模式，提供多种新 类型的使用案例和应用可能性。
2． 蓝牙低能耗技术的特性：
蓝牙低能耗技术的三大特性成就了超低功耗性能，这三大特性分别 是最大 化的待机时间、快速连接和低峰值的发送/接收功耗。
3． 待机时间区别：
蓝牙单模器件是蓝牙规范中新出现的一种只支持蓝牙低能耗技术的 芯片。 单模芯片可以用单节钮扣电池（如 3V、220mAh 的 CR2032）工作很长时间（几个月甚至几年）。相反，标准蓝牙技术（和蓝牙低能耗双模器件）通常要求使用至少两节 AAA 电池（电量是钮扣电池的 10 至 12 倍，可以容忍高得多的峰值电流），并且更多情况下最多只能工作几天或几周的时间（取决于具体应用 ）。
4． 连接技术的区别：
标准蓝牙 技术是一种“面向连接”的无线技术，具有固定的连接时间间隔，是移动电话连接无线耳 机等高活动连接 的理想之选。相反，蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒 到几秒不等。
另外，因为 BLE 技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源）， 此时链路两端相互间只是知晓对方 ，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。
5． BLE 特点和优势：
低耗能蓝牙技术继承传统 蓝牙技术（ 4.0 前版本统称蓝牙）的跳频技术等优点，并采用高效率的发现机制、少的数据频道和宽频道间隔、引入广播数据包、快速建立连接、引入数据位、低工作电流和超低睡眠电流等技术实现更低功耗、更小代码空间、更低成本的目标。举例说明如下：
高效率的发现机制：低耗能蓝牙技只用 3 个 信道做广播信道，允许毫秒级快速建立连接，效率远高于传统蓝牙的 32 个信道方式。
少的数据频道和宽频道间隔：传统蓝牙有 79 个数据信道，频道间隔 是 1MHz；低耗能蓝牙有 40 个数据信道，频 道间隔是 2MHz。
低工作电流和超低睡眠电流：传统蓝牙的工作峰值电流一般是 35mA，睡眠状态电流是 0.01mA。而低耗能蓝牙的工作峰值电流是小于 15mA，睡眠状态电流是 0.004mA。
限制峰值功耗：蓝牙低 能耗技术还能通过 两种其它方式限制峰值功耗：采用更加“宽松的”射频参数以及发送很短的数据包。两 种技术都使用高斯频移键控(GFSK)调制，但蓝牙低能耗技术使用的调制指数是 0.5，而标准蓝 牙技术是 0.35。0.5 的指数接近高斯最小频移键控(GMSK)方案，可以 降低无线设备的功耗要求。
6． BLE 工作模式：
BLE 技术的工作模式非常适合用于从微型无线传感器（每半秒交换一次数据）或使 用完全异步通信的遥控器等其它外设 传送数据。这些设备发送的数据量非常少（通常几个字节），而且发送次数也很 少（例如每秒几 次到每分钟一次，甚至更少）。
7． BLE 前景：
国际蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）新制定了蓝牙 4.0 标准，以 推动蓝牙第二波发 展浪潮。新标 准最显著的变化就是低耗能蓝牙技术，不仅可以将蓝牙设备的待机时间从 3-4 天延长到 1 年之久，而且可以将蓝牙从待机到工作的几秒时间缩短到 3 毫秒，另外优化的协议设计大大扩展了应 用的灵活性，为蓝牙打开了全新的应用市场。低耗能蓝牙技术将成为物联网实现近距离无线通信的主 要技术 之一，助力物联网创新应用。
8． 蓝牙 4.0 应用前景
蓝牙 4.0 实现传统蓝牙、低耗能蓝牙和高速蓝牙的融合，支持双模式和单模式两种应用方式。双模式是将低耗能蓝牙功能和传统蓝牙(2.1+EDR/3.0+HS)功能的集成，对应“Bluetooth Smart Ready”商标，可用于手机、平板电脑、个人电脑及电视机等；单模式仅支持低耗能蓝牙技术，对应“Bluetooth Smart”商标，面向高度集成、紧凑的设备，可用于心率监测仪、计步器等使用纽扣式电池、收集特定信息的感应器类电子设备。
目前 iPhone 4S、iPad 3、MacBook Air、Moto Droid Raz r 等产品已支持蓝牙 4.0，Intel、 微软也将在其新产品中增加对蓝牙 4.0 的支持。蓝牙 4.0 设备和应用将趋于快速增长。ABI 研究公司最近预测，2 014年全球市场上将会增加 25 亿套低功耗蓝牙设备。
低耗能蓝牙具有抗干扰能 力更强、数据发送 更快、工作效率更高、可与手机/计算机连接等优势，具有无可比拟的技术和市场优势，特别适用于近距离、小数据量、非频繁操作的应用场景，如医疗、健身监视器、腕式设备/手表、家电遥控器、玩具、手机、计算机及附件、工业 自动化、电子游戏等
二、TC-3000C 上升级 BTLE
升级 BTLE 前用户要提前告知 TC-3000C 的序列号。
TC-3000C 升级 BTLE 的步骤与升级固件的步骤相同，分以下几步：
1．文件准备：
将升级文件 upgrade3000c.tgz 拷贝到 USB 接口的 U 盘的根目录下，把 U 盘插入 TC-3000C。
在 ?Configuration /Network / F8/F8/F3/选 ?Usb Memory/按确定/按提示操作即可。
升级后，在 ?Con figuration / Peripherals / System Info / Version ?中可查看到最新的版本号。
升级完成。
三、TC-3000C 对 BTLE 测量的支持
TC-3000C 对 BTLE 提供了很多测量项的支持，使用户能生产出符合蓝牙 4.0 标准的产品。
1. ??一致性测试：
TC-3000C 为基本速率提供 12 项测试项，为 EDR 提供 8 项测试项，为 BTLE 提供了 7 项测试项
2. ??RF 测试图形中为 BTLE 提供以下图形显示：
1) ??频谱分析（Spectrum）；
2) ??调制模式（Modulation）；
3) ??时域分析（Power-Time）；
4) ??包误码率（PER）；
3. ??TC-3000C 的 BTLE 测试项：
1) ??输出功率（LE Output Power）；
2) ??带内辐射（LE In-band Emissions）；
3) ??调制特性（LE Modulation Characteristics）；
4) ??载波频率偏移和漂移（LE Carrier Frequency Offset and Drift）；
5) ??接收灵敏度（LE Receiver Sensitivity）；
6) ??最大输入信号（LE Maximum Input Signal Level）；
7) ??包误码率完整报告（LE PER Report Integrity）；
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全新的低功耗蓝牙技术 - 全面揭秘蓝牙4.0技术细节
来源：互联网 作者：秩名日 13:39
[导读] 低功耗蓝牙的前身其实是 NOKIA开发的Wibree技术，本是作为一项专为移动设备开发的极低功耗的移动无线通信技术，在被SIG接纳并规范化之后重新命名为Bluetooth Low Energy（后简称低功耗蓝牙）。
　　Bluetooth 4.0 低耗电模式在应用模式上的改变和提升
　　低功耗蓝牙的前身其实是 NOKIA开发的Wibree技术，本是作为一项专为移动设备开发的极低功耗的移动无 线通信技术，在被SIG接纳并规范化之后重新命名为Bluetooth Low Energy（后简称低功耗蓝牙）。由于该技术专为极低电池量的装置而设计，仅通过普通纽扣电池供电便可确保长达一年的正常使用，因此在包括医疗、工业控 制、无线键盘、鼠标、甚至单音耳机、无线遥控器等设备领域都可得到广泛应用。譬如装有记步器的运动鞋、装有脉搏量测的运动手环等，就可以通过低功耗蓝牙低 功耗技术将监控信息传送到记录器（能是手表或是PDA）上，而不需像标准蓝牙设备一般需要常常充电。它易于与其它蓝牙技术整合，既可补足蓝牙技术在无线个 人区域网络（PAN）的应用，也能加强该技术为小型设备提供无线连接的能力。
　　如果说Wibree的超低功耗奠定了一个技术上的 基础，那么该协议被更名为Bluetooth Low Energy并纳入Bluetooth 4.0之后，便拓展成为一种全新的应用模式，如图6。因为低功耗蓝牙提供了持久的无线连接且有效扩大相关应用产品的射程，在各种传感器和终端设备上采集到 的信息被通过低功耗蓝牙采集到电脑、手表、移动电话等具备计算和处理能力的主机设备中，再通过GPRS、3G、经典/高速模式蓝牙或WLAN等传统无线网 络应用与相应的Web服务关联，从而从根本上解决当前传统网络应用在模式上的局限性和交互手段匮乏、数据来源少、实时性差等问题，真正让网络步入生活。
　　图3： 低耗电蓝牙带来的应用模式的改变
　　必须指出，因为低功耗蓝牙在应用模式上的革命性提升，将催生的应用模式完全无法进行预估，因此它将拓展出的应用市场绝不会是一个成熟的利基市场，而将是一片真正意义上的新领域，只要有对应用的准确把握和合理的理念，谁都可能在这个领域里掘得第一桶金。
　　Bluetooth 4.0 双模式组合应用
　　根据Bluetooth SIG发布的Bluetooth 4.0核心规范白皮书，Bluetooth 4.0低耗电模式有双模式和单模式两种应用。低功耗蓝牙的单模式蓝牙的技术特点技术综述蓝牙（Bluetooth）通过低功率无线电波传输数据，其本质是 一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。其标准是IEEE 802.15，工作在2.402～2.480GHz频率带之间，基础带宽为1Mb/s。和Wi-Fi、WiMAX等用于局域、城域的无线网络规范不同的 是，Bluetooth所定义的应用范围更小一些，它将应用锁定在一个以个人为单位的人域网（PAN）领域，也就是个人起居活动范围的方圆10米之内，却 容纳了包括音频、互联网、移动通信、文件传输等在内的非常多样化的应用取向，加上强调自动化和易操作性，因此在这一领域里很快就得到了普及，虽然在蓝牙的 发展过程中一度曾偏离了这一主旨，但Bluetooth 4.0的出现无疑揭示了Bluetooth对自身核心价值的反思和回归。
　　调节性跳频与微微网（Piconet）的原理
　　因为蓝牙所用的频带仍处于应用繁多的2.4G无线电频率范围附近，为达到最大限度地避免设备间的相互干扰的目的，蓝牙从实际的应用出发，将信号功率设计 得非常微弱，仅为手机信号的数千分之一，这样设备间的距离就只能保持在约10米范围内，从而避免了和移动电话、电视机等设备间的相互干扰。
　　蓝牙协议被设计为同时允许最多八个蓝牙设备互连，因此协议需要解决的另一个问题就是如何处理同在有效传输范围内的这些蓝牙设备之间的相互干扰，这一问题 的解决催生了蓝牙协议最具独创性的通信方式&调节性跳频技术。它定义了79个独立且可随机选择的有效通信频率，每个蓝牙设备都能使用其中任何一个频率，且 能有规律地随时跳往另一个频率，按协议规范，这样的频率跳转每秒钟会发生1600次，因此不太可能出现两个发射器使用相同频率的情况，即使在特定频率下有 任何干扰，其持续时间也仅不到千分之一秒，因此该技术同时还将外界干扰对蓝牙设备间通讯的影响降低到最小。
　　让我们设想一下两个蓝牙设备 间通讯的过程，当两个蓝牙设备互相靠近时，它们之间会发生电子会话以交流需求，这一会话过程无需用户参与，而一旦需求确认，设备间便会自动确认地址并组成 一个被称为微微网（Piconet）的微型网络，此网络一旦形成，组成网络的设备便可协商好和谐地随机跳频，以确保彼此间的联系，但又不会对其它信号构成 干扰，于是蓝牙&杂技演员手里的一个钢球就这样形成了。
　　蓝牙的协议组成 蓝牙标准从制定之初便定义成为个人区域内的无线通信制定的协议，它包括两部分：第一部分为协议核心（Core）部分，用来规定诸如射频、基带、链路管理、 服务发现、传输层以及与其他通信协议间的互用、互操作性等基本组件及方法；第二部分为协议子集（Profile）部分，用来以规定不同蓝牙应用（也称使用 模式）所需的协议和过程。
　　图4： 共享射频层和独立射频层的双模式低耗电蓝牙设计
　　如图5，蓝牙标准的设计仍采用从下至上的分层式结构，以人机接口（Host Controller Interface，HCI）为界分为低层和高层协议，其中底层的基带（Baseband）、射频（BluetoothRadio）和链路管理层 （LMP）协议定义了完成数据流的过滤和功能组件是一个高度集成的装置，具备轻量的链路层（Link Layer），能在最低成本的前提下，支持低功耗的待机模式、简易的设备发现、可靠的点对多点的数据传输、安全的加密链接等；位于上述控制器中的链路层， 适用于网络连接传感器，并确保在无线传输中，都能通过低功耗蓝牙传输。在双模式应用中，蓝牙低功耗的功能会整合至现有的传统蓝牙控制器中，共享传统蓝牙技 术已有的射频和功能，相较于传统的蓝牙技术，增加的成本更小；除此之外，制造商可利用升级版蓝牙低功耗技术的功能模块，集成目前的蓝牙3.0高速版本、或 2.1+EDR等传统蓝牙功能组件，从而改善传统蓝牙设备的数据传输效能。图4即为蓝牙低功耗技术的双模式应用功能逻辑拓扑图，图4右边所示即为通过整合原有蓝牙技术的射频降低了升级成本。
图5： 蓝牙标准模块构成
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