雖然藍牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）在很多事情上都備受指責，但是在消費者中成功樹立藍牙品牌卻無可非議。早在2008年進行的一項獨立調(diào)查發(fā)現(xiàn)，85%的消費者“認識了無線技術(shù)”， 今天這個數(shù)字很可能會更高。

隨著藍牙v4.0的推出，技術(shù)聯(lián)盟面臨著一個新的挑戰(zhàn)，就是準確解釋這項技術(shù)是什么。 跟以往版本不一樣，藍牙v4.0架構(gòu)采用了兩類不同的無線電技術(shù)和協(xié)議。一種類型可以與以往版本通信，而另一種則不可以。

從用戶所關(guān)注的互操性到工程人員所需，技術(shù)聯(lián)盟的答案是，新品牌可幫助消費者在市場上找到所需產(chǎn)品。藍牙Smart和藍牙Smart Ready品牌背后所采用的藍牙v4.0技術(shù)正在被廣泛應用。例如，蘋果的iPhone 4S和新的iPad（參見圖1）就符合藍牙Smart Ready的要求，微軟已宣布Windows 8支持此項技術(shù)， 摩托羅拉也已宣布推出具有藍牙Smart Ready功能的手機。

圖1：蘋果最新的iPad符合藍牙Smart Ready設備的要求

藍牙Smart和藍牙Smart Ready品牌真正的重要性是什么？藍牙v4.0與以往版本的區(qū)別是什么？ 往下看你就會找到答案，但首先還是讓我們從歷史的角度稍作一些了解。

藍牙與專屬技術(shù)超低功耗對比

過去曾出現(xiàn)了兩類“低功耗”無線技術(shù)。

藍牙技術(shù)是愛立信貢獻給世界的一項2.4GHz短距離通訊技術(shù)，采用大容量電池供電（例如，AA或更大容量），可提供約1 Mbps的帶寬（隨后有很大提高），可用于手機到無線耳機之間的流媒體通信等應用。

后來出現(xiàn)了一項功耗更低的無線技術(shù)，由Nordic Semiconductor等公司開發(fā)，并冠以“超低功耗” 一詞來描述此項技術(shù)，此項技術(shù)也在2.4GHz頻段下運行，提供1 Mbps的帶寬。 后面這項技術(shù)的特點是非常低的負載循環(huán)運行（0.1或更低），平均電流在微安培范圍內(nèi)，一塊紐扣電池可支持運行數(shù)月以至數(shù)年。其應用包括與運動手表進行通信的心率帶、無線鼠標和鍵盤。

這兩項技術(shù)有不同的市場定位，因使用不同協(xié)議而從未能相互通信。（藍牙采用開放的標準協(xié)議以確保互操作性，而超低功耗無線技術(shù)采用高效的專屬協(xié)議以保持低功耗。）

手機制造商諾基亞具有創(chuàng)新性的工程師團隊認識到，如果他們實現(xiàn)與世界上百萬的超低功耗無線電設備通信，將為公司產(chǎn)品開拓一個龐大的新市場。例如，慢跑愛好者無需購買一個昂貴的心率帶及與其相匹配的運動手表來追蹤他們的活動，他們將可以購買一個廉價的心率帶并將其與他們已經(jīng)擁有的手機鏈接。

基于這個來自于工程師的想法，諾基亞、超低功耗無線電專家Nordic Semiconductor和其他一些有共識的企業(yè)建立了聯(lián)盟。但是諾基亞顯然不希望在已經(jīng)配有三個或四個RF設備的手機上再添加另一個無線電芯片，而選擇采用已在其多數(shù)手機上裝配的藍牙芯片來完成這項工作。

經(jīng)多年反復改良，該聯(lián)盟與藍牙技術(shù)聯(lián)盟合并，該項技術(shù)演變成“超低功耗藍牙”。

Nordic的工程師和技術(shù)聯(lián)盟成員經(jīng)過六年的不懈努力，最終迎來了藍牙v4.0（其標志性特點是融合 “藍牙低功耗”）。

關(guān)于兩個芯片

藍牙技術(shù)以往版本（例如v2.1和v3.0）與v4.0的根本區(qū)別在于最新版本使用兩個協(xié)議。

藍牙低功耗協(xié)議是藍牙規(guī)范中的新內(nèi)容，此項技術(shù)用于過去使用專屬技術(shù)的超低功耗應用。（這并不表示專屬技術(shù)即將消失；而因為它具較低成本和性能優(yōu)化等原因被廣泛使用于不需藍牙互操性的產(chǎn)品上。） 該規(guī)范要求使用經(jīng)專門設計只用于運行藍牙低功耗協(xié)議的無線電設備， 此類設備因此被稱為 “單模式”設備。

藍牙v4.0的硅晶無線電既可支持“傳統(tǒng)”藍牙協(xié)議（例如BR/EDR），還增加了一些額外電路， 因而還支持與藍牙低功耗（單模式）之間通信。由于這些芯片可處理兩個協(xié)議，因此被稱為“雙模式”設備。

雙模式芯片可用于以前使用傳統(tǒng)藍牙芯片的任何應用中。包括手機、平板電腦、個人電腦、個人導航設備（PND）、游戲機和智能電視以及其他眾多應用。

藍牙品牌

藍牙Smart品牌的認證產(chǎn)品必須符合三項要求：采用GATT為基礎(chǔ)架構(gòu)的藍牙4.0（或更高）核心規(guī)范；采用單模式無線電及使用以GATT為基礎(chǔ)的架構(gòu)以實現(xiàn)設備的特定功能。

藍牙Smart Ready認證產(chǎn)品必須符合三項相似要求：采用GATT為基礎(chǔ)架構(gòu)的藍牙4.0（或更高）核心規(guī)范；采用雙模式無線電（BR/EDR+藍牙低功耗），兩種無線電模式可分別或同時啟用， 提供在藍牙Smart Ready設備上更新藍牙Smart設備的方法供終端用戶選擇。

藍牙Smart Ready制造商還應為第三方提供一種創(chuàng)建和分配應用，用于接收藍牙Smart設備的數(shù)據(jù)。

對于消費者，藍牙Smart Ready產(chǎn)品為終端用戶提供了一種更新藍牙Smart產(chǎn)品功能的方法。 用戶可下載并安裝新的配置文件（優(yōu)化的特定應用軟件）來支持購買的新設備，而無需借助帶有預安裝支持文件的集線器設備。

藍牙技術(shù)聯(lián)盟的新品牌旨在滿足大眾的期待。經(jīng)過多年對藍牙技術(shù)互操性和兼容性的宣傳，情況已經(jīng)發(fā)生變化。

新品牌對消費者很重要，因為它可幫助消費者為其活動選擇正確的產(chǎn)品。例如，人們不可能購買一個藍牙Smart心率帶而指望其與任何的藍牙芯片手機通信。還不如選擇支持藍牙 Smart Ready的手機， 因為這就意味著采用了藍牙v4.0芯片和藍牙Smart Ready所需的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和支持技術(shù)。表1對互操作性進行了總結(jié)。

表1：藍牙Smart和藍牙Smart Ready兼容性

v4.0有什么新特點？

除非新版本可帶來一些具有根本差別的新功能，藍牙不會浪費時間開發(fā)新版本。但是設計工程師乃至最終的消費者究竟能從藍牙v4.0中獲得什么？ 要回答這一問題，我們需要更深入地了解此項技術(shù)。

傳統(tǒng)藍牙技術(shù)以“定向連接”無線電為特點，采用用于高頻活動通信的固定連接間隔。雙模式芯片將繼續(xù)執(zhí)行該項任務。

重要的是要知道在運行BR/EDR模式時，雙模式芯片的功耗與該技術(shù)原來的版本并無差別。 設備在使用其低功耗功能時可節(jié)省一些功耗，但因為芯片并非超低功耗設備，芯片的功能、尺寸、成本和合規(guī)性都與原來的版本相似。

換言之，如果工程師正在設計一款要求高負載循環(huán)、短距離、融合2.4GHz無線電技術(shù)的產(chǎn)品， 他會像以前選擇v2.1或v3.0芯片一樣，從偏愛的供應商處選擇藍牙v4.0雙模式芯片。

話雖如此，工程師確實會獲得一個顯著的優(yōu)勢，我們會在下文對其進行討論。

藍牙低功耗技術(shù)采用可變連接間隔，可根據(jù)應用從數(shù)毫秒設置到數(shù)秒。此外，由于非?？焖俚倪B接，藍牙低功耗技術(shù)經(jīng)常保持“未連接”狀態(tài)（節(jié)約功耗）。在此狀態(tài)中，鏈接的兩端知道雙方存在，但只會在絕對必要時進行盡可能短時間的鏈接。

藍牙低功耗芯片可用3V、220mAh CR2032之類的紐扣電池運行數(shù)月乃至數(shù)年。 但是這些設備只可支持非常低的負載循環(huán)操作。

如果工程師要求一種具有互操作性的2.4GHz無線電技術(shù)，用于發(fā)送少量數(shù)據(jù)如幾個字節(jié)的異步傳輸， 且數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)并不頻繁（例如，從每秒數(shù)次到每分鐘一次，或更少），那么藍牙低功耗是最佳選擇。心率監(jiān)視器、自行車速度和距離檢測器或血糖檢測器等緊湊型無線傳感器都是此類裝置。

藍牙低功耗技術(shù)采用特別的技巧來降低功耗。此技術(shù)只采用三個“宣傳”信道來搜索其他設備，或?qū)⑵涑诗I給可能正在搜索連接的設備，以此減少連接時間。相反，傳統(tǒng)藍牙技術(shù)則采用32個信道。

這代表藍牙低功耗技術(shù)只需“開啟” 0.6至1.2ms來掃描其他設備，而傳統(tǒng)藍牙技術(shù)則需要22.5ms來掃描其32個信道。因此，藍牙低功耗技術(shù)用于定位其他設備的功耗降低了10至 20倍。

一旦連接，藍牙低功耗技術(shù)將切換至37個數(shù)據(jù)信道中的一個，然后通過使用偽隨模式適配跳頻（AFH）。

藍牙低功耗技術(shù)采用1Mbps的總數(shù)據(jù)帶寬來快速發(fā)送信息，并快速返回至超低功耗休眠狀態(tài)。 連接（即掃描其他設備、鏈接、發(fā)送數(shù)據(jù)、驗證和“自如地”中止）只需3毫秒。 對比傳統(tǒng)藍牙技術(shù)進行相似的連接循環(huán)則需要數(shù)百毫秒。要知道，連接時間越長，電池功耗越大。

藍牙低功耗技術(shù)還通過兩種其他方式來限制峰值功耗：即采用相對“寬松”的RF參數(shù)， 以及發(fā)送非常短的數(shù)據(jù)包。較短的數(shù)據(jù)包可進一步減少通信時間，并使硅晶保持較低的溫度，以此避免對功耗重新校準和對閉環(huán)結(jié)構(gòu)的需求。

擴大藍牙生態(tài)系統(tǒng)

藍牙低功耗技術(shù)適用于因傳統(tǒng)藍牙技術(shù)功耗限制而無法實現(xiàn)的各種應用。這是第一次提供給電子裝置設計師的具有可靠互操作性的ULP無線技術(shù)，并承諾將推出數(shù)百項新應用。

但究竟是什么類型的應用呢？ 藍牙技術(shù)聯(lián)盟在未來數(shù)月即將發(fā)布的系列配置文件會帶來一些提示： 這些配置文件可為個人用戶界面設備（PUID）（例如，手表）、遠程控制、感應警報、 電池狀態(tài)和心率監(jiān)控器等特定應用。隨后還會推出用于血糖和血壓、循環(huán)Cadence和循環(huán)曲柄功率等醫(yī)療保健監(jiān)控的配置文件。

Nordic Semiconductor作為專業(yè)的超低功耗無線連接技術(shù)公司， 是眾多推出藍牙低功耗解決方案的供應商中的一個。了解一下他們的產(chǎn)品有助于了解一些早期應用，了解將藍牙v4.0融合到其產(chǎn)品中的設計師們是如何將連接技術(shù)延伸到超乎他們想象的更多產(chǎn)品中的。

Nordic Semiconductor的μBlue藍牙低功耗產(chǎn)品系列目前包含兩款芯片，nRF8001和最新推出的nRF8002。這兩款芯片都包含了完全符合藍牙v4.0低功耗協(xié)議堆棧。

Nordic μBlue藍牙低功耗芯片系列中的第一款設備nRF8001和軟件開發(fā)組件于2011年1月推出。憑借實現(xiàn)sub 12.5mA的峰值電流和低至sub 12μA的連接模式平均電流（連接間隔為 1s），Nordic宣稱nRF8001是行業(yè)內(nèi)功耗最低的藍牙低功耗解決方案。

該芯片將無線電、鏈接層和主機堆棧結(jié)合到了一個最終產(chǎn)品列表（EPL）中，使設計師們可以輕松開發(fā)新的藍牙終端產(chǎn)品，而無需額外的列表費用。

對于希望快速開發(fā)藍牙Smart產(chǎn)品而無需花費很長時間來學習如何使用該項技術(shù)的設計師們，nRF8002系統(tǒng)芯片（SoC）是很好的選擇。該芯片是一個易于使用的SoC解決方案，可用于無線標簽和手鐲、 掛件、鑰匙扣、小玩具和臂章等其他附件（參見圖2）。

圖2：nRF8002是一款用于無線標簽和其他附件的便于集成的獨立解決方案

使用nRF8002不需了解藍牙低功耗技術(shù)或其他嵌入式固件的開發(fā)。利用Nordic nRF8002開發(fā)組件，開發(fā)人員們可以使用具有簡單圖形用戶界面的開發(fā)工具來設計簡單的藍牙 Smart 產(chǎn)品，因此他們只需配置內(nèi)置式應用程并將輸入和輸出映射到按鈕、LED和蜂鳴器等外部組件，而無需進行更深入的操作。nRF8002采用了內(nèi)置支持技術(shù)，用于一系列藍牙v4.0 配置文檔，包括：Find Me、感應、警報通知和電池狀態(tài)。

可靠的互操作性

數(shù)家主要公司已將nRF8001融入到其產(chǎn)品中。例如， 日本的消費電子產(chǎn)品公司卡西歐已經(jīng)開發(fā)出可以與兼容手機通信的G-SHOCK藍牙低功耗手表（參見圖3）。

圖3：G-SHOCK藍牙低功耗手表可以與任何藍牙Smart Ready手機通信

該手表帶有停止手機鈴聲等功能，還帶有Finder功能， 支持用戶通過啟用手表的警報和振動功能 來定位找不到的手機。

Dayton Industrial在其稱為世界第一個可生產(chǎn)的藍牙低功耗心率帶中采用了nRF8001， 已經(jīng)準備進入批量生產(chǎn)。對于已經(jīng)采用藍牙v4.0芯片的手機， 其用戶可以在數(shù)秒內(nèi)設置并使用心率帶和一系列醫(yī)療保健應用，這些應用可帶來采集、解析和顯示培訓數(shù)據(jù)的新方式。

Nordic為工程師們提供了iOS演示應用程序來說明這是如何實現(xiàn)的，該程序可用于廣泛的現(xiàn)行藍牙Smart（和 ANT+）附件，例如無線心率帶、足部周邊檢測裝置、自行車速度航程、Cadence、 功率傳感器、溫度、感應標簽、稱量臺和血壓監(jiān)控器（參見圖4）。

圖4：Nordic的iOS演示程序可用于廣泛的最受歡迎的藍牙Smart（和ANT+）附件

最新開發(fā)的采用nRF8001的產(chǎn)品可能能夠最好地說明藍牙低功耗技術(shù)是如何顯著擴大本已龐大的藍牙生態(tài)系統(tǒng)的。

總部設在香港的IDT公司剛推出了家用藍牙低功耗血壓監(jiān)控器（參見圖5）。 該監(jiān)控器是世界上此類設備中首款利用藍牙低功耗的設備，并在最近采用了血壓配置文件。監(jiān)控器可與藍牙Smart Ready手機通信，然后手機可將數(shù)據(jù)發(fā)送至醫(yī)療機構(gòu)中的遠程服務器。 采用此類超低功耗無線技術(shù)，病人可以待在自己舒適的家中，減少見醫(yī)生的時間，醫(yī)療人員可以對開處方的時間做出明智的決定，這可為衛(wèi)生當局節(jié)省一筆開支！

圖5：IDT的血壓監(jiān)控器是世界上此類設備中首款利用藍牙低功耗的設備， 并在最近采用了血壓配置文件

許多應用非常要依賴可靠的互操作性。技術(shù)聯(lián)盟會安排定期的“藍牙測試活動”，以確保各制造商生產(chǎn)的設備能夠正常通信。Nordic和藍牙芯片領(lǐng)先制造商Broadcom通力合作，以確保在實際操作中實現(xiàn)藍牙v4.0的互操作性。

Nordic宣布藍牙低功耗感應卡的原版設計和行業(yè)首款藍牙v4.0標準認證整合芯片解決方案Broadcom的BCM4330之間的無線通信測試成功。

盡管Nordic從未懷疑過其芯片與其他制造商的芯片之間互操作性測試的結(jié)果， 但結(jié)果仍讓人感到滿意，同時還驗證了藍牙規(guī)范，證明建立無線鏈接毫無問題，可以流暢運行。

這用了很長時間，但是藍牙v4.0和藍牙低功耗芯片、協(xié)議、配置文件和支持技術(shù)現(xiàn)在都已推出， 這是六年不懈努力的最高峰。許多領(lǐng)軍企業(yè)已經(jīng)將芯片融入到其產(chǎn)品中，隨后有望迎來藍牙Smart和藍牙Smart Ready認證產(chǎn)品的爆發(fā)時期。例如，IMS分析家預計， 每年將有十億臺藍牙低功耗設備售出。這是迄今采用無線技術(shù)最快的時期。

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