一、產(chǎn)品概述

Air5101S 是一款超小型低功耗藍(lán)牙透?jìng)髂＝M，尺寸為 6×15.3×2.25mm，基于 BLE 5.2 技術(shù)打造，采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，搭配簡(jiǎn)潔 AT 指令集。可與現(xiàn)有 4G 模組（如 Air780 系列）搭配，通過(guò)"外掛"方式實(shí)現(xiàn)功能升級(jí)，為物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景提供短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸解決方案。

1.1 核心參數(shù)：

型號(hào)說(shuō)明

藍(lán)牙技術(shù)規(guī)格：

工作模式：

1.2 功耗模式

常規(guī)模式 0、低功耗模式 1 和低功耗模式 3，開(kāi)發(fā)者可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景靈活調(diào)配。

其中低功耗模式 1 和低功耗模式 3 的功耗相同，只是喚醒后的行為不同：

• 常規(guī)模式 0： 藍(lán)牙正常工作；
• 低功耗模式 1： 可被發(fā)現(xiàn)和連接；喚醒后，會(huì)在 80ms 后再次進(jìn)入低功耗模式 1。
• 低功耗模式 3： 可被發(fā)現(xiàn)和連接；喚醒后，自動(dòng)退出低功耗模式 3，進(jìn)入常規(guī)模式 0。

因此低功耗模式 1 和低功耗模式 3，在下方功耗表中統(tǒng)稱為低功耗模式。

從 Air5101S 功耗數(shù)據(jù)表可知：

發(fā)射功率 6dBm，連接狀態(tài)下工作間隔為 1000ms 時(shí)，低功耗模式平均電流為 70uA；廣播狀態(tài)下工作間隔為 10000ms 時(shí)，低功耗模式平均電流僅為 32uA。

uA 級(jí)的功耗表現(xiàn)，意味著采用紐扣電池供電的設(shè)備，也可穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)月甚至數(shù)年之久。

二、核心功能

2.1 BLE 近場(chǎng)通信

Air5101S 提供穩(wěn)定可靠的 BLE 近場(chǎng)通信能力，支持以下特性：

• 雙工作模式 ：支持 AT 指令模式和透?jìng)髂Ｊ?，可根?jù)應(yīng)用場(chǎng)景靈活切換
• 豐富的配置選項(xiàng) ：可配置設(shè)備名稱、廣播參數(shù)、連接參數(shù)等
• 低功耗設(shè)計(jì) ：支持三種功耗模式（常規(guī)模式、低功耗模式 1、低功耗模式 3）
• 數(shù)據(jù)透?jìng)?：建立連接后數(shù)據(jù)透明傳輸，無(wú)需協(xié)議封裝
• 事件通知 ：實(shí)時(shí)通知連接狀態(tài)、數(shù)據(jù)接收等事件

通過(guò) exril_5101 擴(kuò)展庫(kù)，4G 模組可以控制 Air5101S，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙數(shù)據(jù)的收發(fā)和管理。

API

核心接口：

exril_5101.on(cbfunc) – 注冊(cè)事件回調(diào)

exril_5101.mode(mode, timeout) – 切換工作模式

exril_5101.set(config, timeout) – 配置參數(shù)

exril_5101.get(key, timeout) – 獲取設(shè)備信息

exril_5101.send(data, wakeup_option, timeout) – 向已連接的藍(lán)牙主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)

exril_5101.disconnect(timeout) – 斷開(kāi)連接

exril_5101.status(timeout) – 查詢連接狀態(tài)

exril_5101.wakeup(source, level, width, timeout) – 配置喚醒主控功能

系統(tǒng)控制接口：

exril_5101.restart(timeout) – 軟重啟模塊

exril_5101.restore(timeout) – 恢復(fù)出廠設(shè)置

exril_5101.save(timeout) – 保存配置到 Flash

功耗管理接口：

exril_5101.power(mode, wakeup_option, timeout) – 設(shè)置功耗模式

看門(mén)狗接口：

exril_5101.wdt.init(timeout, level, width, sync_timeout) – 初始化看門(mén)狗

exril_5101.wdt.feed(sync_timeout) – 喂狗操作

exril_5101.wdt.close(sync_timeout) – 關(guān)閉看門(mén)狗

exril_5101.wdt.status(sync_timeout) – 查詢看門(mén)狗狀態(tài)

開(kāi)發(fā)流程 ：

1. 加載 exril_5101 擴(kuò)展庫(kù)
2. 初始化 Air5101，配置設(shè)備參數(shù)
3. 注冊(cè)事件回調(diào)，處理藍(lán)牙事件
4. 根據(jù)應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能

2.2 互為看門(mén)狗

Air5101S 內(nèi)置看門(mén)狗功能，可與 4G 模組實(shí)現(xiàn)"互為看門(mén)狗"的可靠機(jī)制：

Air5101S 守護(hù)主控： Air5101S 作為獨(dú)立的硬件看門(mén)狗。當(dāng)主控運(yùn)行異常、未能在設(shè)定時(shí)間內(nèi)“喂狗”時(shí)，Air5101S 模組能通過(guò) SWITCH 引腳自動(dòng)輸出指定電平，強(qiáng)制重啟主控。

主控守護(hù) Air5101S： 主控也可作為 Air5101S 的看門(mén)狗，當(dāng) Air5101S 工作異常時(shí)，主控可拉低 Air5101S 的 RESET 腳，復(fù)位 Air5101S。

Air5101S 開(kāi)發(fā)板引腳說(shuō)明

• VBAT ：電源輸入引腳，連接外部電源（3.3V--5.5V）；
• SWITCH ：當(dāng)主控不按時(shí)喂 Air5101S 時(shí)，拉高該信號(hào)，通過(guò)三極管反向后，拉低主控 RESET 復(fù)位；
• RST_OUT ：與 SWITCH 通過(guò)三極管反向連接（連接主控 RESET 引腳，用于復(fù)位主控）；
• RESET ：當(dāng)主控發(fā) AT 指令給 Air5101S 得不到響應(yīng)時(shí)，通過(guò)拉低此管腳可復(fù)位 Air5101S；
• RST_IN ：與 RESET 經(jīng)三極管反向連接（連接主控 GPIO 引腳，用于復(fù)位 Air5101S）；
• WAKEUP ：當(dāng)主控進(jìn)入低功耗模式，Air5101S 與手機(jī)或其他藍(lán)牙設(shè)備保持連接；當(dāng)藍(lán)牙連接斷開(kāi)或收到數(shù)據(jù)時(shí)，可通過(guò)此管腳喚醒主控以恢復(fù)主控的處理數(shù)據(jù)功能；
• RXD ：與主控的 TXD 引腳連接；
• TXD ：與主控的 RXD 引腳連接。

2.3 通過(guò) Air5101S 的藍(lán)牙為 4G 升級(jí)固件

Air5101S 支持通過(guò)藍(lán)牙為 4G 模組升級(jí)固件，提供兩種工具方式：

方式一：Python 工具升級(jí)

原理 ：使用專用的 Python 腳本工具，通過(guò)藍(lán)牙連接 Air5101S，將固件數(shù)據(jù)傳輸?shù)?4G 模組進(jìn)行升級(jí)。

優(yōu)勢(shì) ：

• 操作簡(jiǎn)單，通過(guò)命令行即可完成
• 支持自動(dòng)化腳本操作
• 適合開(kāi)發(fā)人員和批量升級(jí)場(chǎng)景

實(shí)現(xiàn)流程 ：

進(jìn)入到 ble_fota 目錄下運(yùn)行 cmd 命令進(jìn)入命令行程序，然后等待設(shè)備運(yùn)行并初始化藍(lán)牙后運(yùn)行下面命令：

python ble_fota_tool.py -f ble_fota.bin

方式二：Web 界面升級(jí)

原理 ：通過(guò) Web 瀏覽器訪問(wèn)專用的升級(jí)頁(yè)面，通過(guò)藍(lán)牙連接 Air5101S，實(shí)現(xiàn)可視化的固件升級(jí)操作。

優(yōu)勢(shì) ：

• 界面友好，操作直觀
• 持進(jìn)度顯示和操作引導(dǎo)

實(shí)現(xiàn)流程 ：

代碼文件夾中有個(gè) html 文件，放到 Chrome 或者 Edge 瀏覽器打開(kāi)：

然后等待升級(jí)完成即可。

技術(shù)實(shí)現(xiàn) ：兩種方式均基于 Air5101S 的透?jìng)鞴δ?，通過(guò) exril_5101 擴(kuò)展庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，確保固件數(shù)據(jù)的可靠傳輸和升級(jí)過(guò)程的穩(wěn)定性。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

Air5101S 適用于各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和無(wú)線通信應(yīng)用，包括但不限于：

• 智能設(shè)備控制 ：通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙控制設(shè)備
• 數(shù)據(jù)透?jìng)?：實(shí)現(xiàn)設(shè)備與手機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸
• 遠(yuǎn)程固件升級(jí) ：通過(guò)藍(lán)牙為 4G 設(shè)備升級(jí)固件
• 系統(tǒng)穩(wěn)定性保障 ：利用看門(mén)狗功能確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行
• 低功耗應(yīng)用 ：適用于電池供電的便攜設(shè)備

四、總結(jié)

1. 低成本升級(jí) ：通過(guò)「外掛」方式為現(xiàn)有 4G 設(shè)備添加藍(lán)牙功能，無(wú)需重新設(shè)計(jì)硬件，降低開(kāi)發(fā)成本與周期
2. 高可靠性 ：內(nèi)置看門(mén)狗功能，與 4G 模組實(shí)現(xiàn) 互為守護(hù) ，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性
3. 靈活升級(jí) ：支持通過(guò)藍(lán)牙為 4G 模組升級(jí)固件，提供 兩種升級(jí)方式，便于遠(yuǎn)程維護(hù)
4. 低功耗設(shè)計(jì) ：多種功耗模式可選，靈活適配不同應(yīng)用場(chǎng)景的能耗需求
5. 易于集成 ：提供 完整的擴(kuò)展庫(kù)和 API ，大幅簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程
6. 穩(wěn)定通信 ：基于 BLE 5.2 技術(shù)，提供穩(wěn)定可靠的藍(lán)牙通信體驗(yàn)

審核編輯 黃宇