1- Bluetooth

任何技术都有应用场景的限制

传感器负责感知，蓝牙、WIFI等负责通信，嵌入式系统负责控制，那产品的智能则需要后端云、大数据、深度学习等去实现。

蓝牙技术是一种短距离、低功耗无线传输技术，主要用于解决便携式设备的近距离无线互联，具有功耗小、成本低等优点。

 

蓝牙的发展：

 

 

 

 

低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)与传统蓝牙BT(Bluetooth)、WIFI相比的优势： 

(1)它们都工作在2.4GHz的工作频段之间；

(2)低功耗蓝牙有40个频段，每个频段有2MHz；40个频段又分为3个广播频段和37个链接频段

(3)广播频段都避开了WIFI使用的频段，避免冲突，所以BLE和WIFI共存性非常好

BLE电池：只需要一个纽扣电池即可，电压低至2.1V

BLE的数据吞吐量低至1Mbps

蓝牙分为经典蓝牙（BR/EDR）和低功耗蓝牙（BLE，单模），二者信号不兼容。同时支持经典蓝牙和低功耗蓝牙叫做双模

Bluetooth Smart设备 只和 Bluetooth Smart Ready设备进行连接， 而Classic Bluetooth只能跟自己或Bluetooth SMart Ready进行连接

单模蓝牙Bluetooth Smart适用场景：

诸如手表bai、运动传感器等这样小型的设备会基于单模蓝牙低功耗。为了实现极低的功耗，硬件和软件上都做了优化。这样的设备只能支持BLE。单模蓝牙芯片往往是一个带有单模蓝牙协议栈的产品，这个协议栈是芯片商免费提供的。

双模蓝牙Bluetooth Smart Ready适用场景：

在双模设备中，这两个技术使用同一个射频前端和天线。典型的双模设备有智能手机、平板电脑、PC和Gateway。这些设备可以收到通过BLE或者蓝牙BR/EDR设备发送过来的数据，这些设备往往都有足够的供电能力。双模设备和BLE设备通信的功耗低于双模设备和蓝牙BR/EDR设备通信的功耗。双模解决方案需要一个外部处理器才足以实现蓝牙协议栈。

 

BLE协议栈结构：

蓝牙协议栈是由蓝牙SIG发布的全球统一的蓝牙应用协议规范，是蓝牙应用的基础，主要包括设计准则和互操作准则两部分。

一般而言，我们把某个协议的实现代码称为协议栈（protocol stack），BLE协议栈就是实现低功耗蓝牙协议的代码，理解和掌握BLE协议是实现BLE协议栈的前提。在深入BLE协议栈各个组成部分之前，我们先看一下BLE协议栈整体架构。

BLE协议栈是连接芯片和应用的桥梁，是实现整个BLE应用的关键。那BLE协议栈具体包含哪些功能呢？

简单来说，BLE协议栈主要用来对你的应用数据进行层层封包，以生成一个满足BLE协议的空中数据包，也就是说，把应用数据包裹在一系列的帧头（header）和帧尾（tail）中。具体来说，BLE协议栈主要由如下几部分组成：

• PHY层（Physical layer物理层）。PHY层用来指定BLE所用的无线频段，调制解调方式和方法等。PHY层做得好不好，直接决定整个BLE芯片的功耗，灵敏度以及selectivity等射频指标。
• LL层（Link Layer链路层）。LL层是整个BLE协议栈的核心，也是BLE协议栈的难点和重点。像Nordic的BLE协议栈能同时支持20个link（连接），就是LL层的功劳。LL层要做的事情非常多，比如具体选择哪个射频通道进行通信，怎么识别空中数据包，具体在哪个时间点把数据包发送出去，怎么保证数据的完整性，ACK如何接收，如何进行重传，以及如何对链路进行管理和控制等等。LL层只负责把数据发出去或者收回来，对数据进行怎样的解析则交给上面的GAP或者GATT。
• HCI（Host controller interface）。HCI是可选的（具体请参考文章： 三种蓝牙架构实现方案（蓝牙协议栈方案）），HCI主要用于2颗芯片实现BLE协议栈的场合，用来规范两者之间的通信协议和通信命令等。
• GAP层（Generic access profile）。GAP是对LL层payload（有效数据包）如何进行解析的两种方式中的一种，而且是最简单的那一种。GAP简单的对LL payload进行一些规范和定义，因此GAP能实现的功能极其有限。GAP目前主要用来进行广播，扫描和发起连接等。
• L2CAP层（Logic link control and adaptation protocol）。L2CAP对LL进行了一次简单封装，LL只关心传输的数据本身，L2CAP就要区分是加密通道还是普通通道，同时还要对连接间隔进行管理。
• SMP（Secure manager protocol）。SMP用来管理BLE连接的加密和安全的，如何保证连接的安全性，同时不影响用户的体验，这些都是SMP要考虑的工作。
• ATT（Attribute protocol）。简单来说，ATT层用来定义用户命令及命令操作的数据，比如读取某个数据或者写某个数据。BLE协议栈中，开发者接触最多的就是ATT。BLE引入了attribute概念，用来描述一条一条的数据。Attribute除了定义数据，同时定义该数据可以使用的ATT命令，因此这一层被称为ATT层。
• GATT（Generic attribute profile ）。GATT用来规范attribute中的数据内容，并运用group（分组）的概念对attribute进行分类管理。没有GATT，BLE协议栈也能跑，但互联互通就会出问题，也正是因为有了GATT和各种各样的应用profile，BLE摆脱了ZigBee等无线协议的兼容性困境，成了出货量最大的2.4G无线通信产品。

这是TI的一个软件解决方案：

 

 

 

https://www.sohu.com/a/338065231_404276

https://blog.csdn.net/XiaoXiaoPengBo/article/details/107462426