低功耗藍牙（BLE）技術，IoT短距無線通信的理想之選

隨著物聯網（IoT）無線通信技術的持續(xù)應用，現代產業(yè)的運作方式正被加速重塑，從智能家居到智慧城市，從隨身設備到工業(yè)自動化，數以億計的終端設備正共同織就著一張張無形的互聯網絡。而在這些設備網絡中，低功耗藍牙（BLE）技術作為典型的短距無線通信技術，憑借著低成本、易部署、功耗低等優(yōu)勢，已成為物聯網通信生態(tài)中的重要組成部分。

與經典藍牙技術相比，BLE技術旨在保持同等通信范圍的同時顯著降低產品的運行功耗和制造成本，因此使用BLE芯片的IoT設備僅靠鈕扣電池就可穩(wěn)定運行數年之久。根據QYR（恒州博智）公布數據顯示，2023年全球BLE芯片市場銷售額已達到30.39億美元，預計2030年將達到58.39億美元，年復合增長率（CAGR）約為9.1%。

BLE技術，如何賦能短距通信生態(tài)？

傳統藍牙技術雖已成熟，但其較高的功耗和點對點的通信拓撲難以滿足IoT設備對長續(xù)航、小型化與廣組網的需求。而BLE技術通過精簡協議層、優(yōu)化連接機制，可將功耗降低至傳統藍牙的十分之一，同時保持10-100米的通信距離，是短距IoT設備的理想選擇。

從技術層面剖析，BLE的卓越性主要源于其精巧的協議設計。

BLE采用跳頻擴頻（FHSS）技術，可在2.4GHz頻段的40個物理信道中快速跳變，既能有效規(guī)避干擾，又可降低單信道的通信負荷。同時，與傳統藍牙設備在工作時保持持續(xù)連接狀態(tài)相比，BLE設備大部分時間處于休眠狀態(tài)，僅在活動發(fā)生時被喚醒進行數據傳輸，這種“事件驅動”的喚醒機制使其平均功耗可控制在微安級別。

在通信模式上，BLE設備可同時處于廣播狀態(tài)與連接狀態(tài)。廣播狀態(tài)下，BLE設備可以向周圍發(fā)送廣播消息，實現一對多的信息傳播，適合用于傳感器數據廣播等場景，多個接收設備可以同時接收來自 BLE設備的廣播數據。同時，BLE設備也能夠與其他設備建立點對點的連接，形成雙向控制鏈路，用于更復雜的交互和控制操作。例如：

在智能門鎖領域，其可以通過廣播狀態(tài)發(fā)送門鎖的狀態(tài)信息等，同時與手機等設備建立連接，實現遠程控制門鎖開關、設置密碼等雙向交互功能。

在室內定位領域，設備可利用廣播信號進行位置信息的廣播，多個定位節(jié)點通過接收廣播信號來確定設備的位置，同時也可以與設備建立連接，實現更精確的室內定位和導航。

在資產追蹤領域，BLE設備可以廣播資產的相關信息，如設備編號、位置信息等，讓多個監(jiān)控設備能接收到這些信息，同時也能與管理人員的終端設備建立連接，方便進行實時追蹤和管理，如遠程查詢資產詳細信息、設置追蹤參數等。

如何選擇一款合適的BLE芯片?

當開發(fā)者著手設計短距IoT設備時，選擇一款優(yōu)秀的BLE芯片/模組往往決定著產品的最終性能及其市場競爭力。一款優(yōu)秀的BLE芯片/模組需要在運行功耗、傳輸速率、射頻性能、集成度與開發(fā)便利性之間找到最佳平衡點。

以華普微自主研發(fā)的藍牙射頻芯片CMT4531為例：

在運行功耗方面，CMT4531的峰值發(fā)送電流為4.2mA @0dBm/3.3V，接收電流為3.8mA@3.3V ，且其在睡眠模式的休眠電流僅為1.4μA@3V ，芯片功耗極低，在紐扣電池供電下可實現長達數年甚至十年的超長續(xù)航。

在傳輸速率與射頻性能方面，CMT4531的最大發(fā)射機功率為6dBm，且其在BLE 1Mbps PHY協議下的接收靈敏度為-96dBm，在BLE 2Mbps PHY協議下的接收靈敏度為-93dBm，可在復雜電磁環(huán)境中保持穩(wěn)定連接。

在集成度方面，CMT4531采用了QFN32(4mm×4mm) 封裝技術，極易集成至終端IoT產品中，可極大地提升空間利用率，提升產品的便攜性和美觀度。

在開發(fā)便利性方面，CMT4531可提供完整的軟件開發(fā)套件和豐富的協議棧資源，支持OTA升級和AES-128加密，可大幅縮短IoT產品的研發(fā)周期。

值得一提的是，CMT4531還搭載了32位ARM?Cortex?-M0內核，最高工作主頻64MHz，配備48KB SRAM與256KB FLASH，支持無線數據透傳功能、全雙工雙向通訊，最低波特率9600bps。同時，CMT4531支持BLE Mesh協議下的Friend、LowPower、Proxy、Relay等多節(jié)點特性，是打造短距IoT網絡的理想選擇之一。

此外，華普微還基于此芯片設計了HM-BT4531與HM-BT4531B等多款BLE模塊，且其模塊都已通過BQB/FCC/CE/IC/SRRC等權威認證，不僅可簡化BLE設備制造商開發(fā)流程，還可助力其產品快速上市搶占市場！

展望未來，隨著高數據吞吐量（HDT）、更高頻段、藍牙LE音頻增強和超低延遲HID等未來功能的陸續(xù)實現，BLE技術將不斷刷新IoT短距通信技術的性能邊界，豐富萬物互聯時代的通信生態(tài)，以滿足世界不斷增長的無線連接需求。