如今，科技發展迅猛，各種設備讓世界變得更加智能。新技術的不斷出現，不僅改進了現有技術，還創造了新的細分市場。藍牙技術的進步使得智能藍牙（低功耗藍牙BLE）應運而生。按照藍牙技術聯盟（SIG）的定義，BLE是一種低功率、短距離、低數據速率的無線通信協議。BLE的分層協議棧能以低功耗高效傳輸少量數據，使其成為電池供電應用的首選無線協議，如需要定期提取和處理數據的低功耗傳感器網絡接口等。本文將重點介紹如何在數據變化不頻繁的傳感器應用中，有效地利用BLE維持低功耗無線運行。

目前，全球正進入一個各種系統都需要采集和交換數據的物聯網（IoT）時代。在傳感器以無線方式連接，形成網絡并實現設備間數據交換的物聯網中，BLE發揮著至關重要的角色。主機設備可以是能夠監測和控制所有網絡節點的智能手機。此類物聯網（IoT）應用包括日常活動追蹤以及家庭自動化功能，如高效住宅照明、溫度和濕度監測與控制、遠程控制消費類電子設備等。

低功耗藍牙的功率模式

如果傳感器采用電池供電，功耗受限且必須持續很長時間的話， BLE將成為最佳連接選擇。比如，一個測量溫度及濕度的低功耗傳感器， 其參數是緩慢變化的，此類傳感器可以與能夠處理并將數據傳輸到主機設備的BLE集成型處理器連接。BLE子系統的操作頻率不高，例如每百毫秒一次，而且在其他時間處于低功耗模式。賽普拉斯PSoC 4 BLE等BLE型器件可提供多用戶可配置的功耗模式，從而優化獨立于處理器工作模式的BLE子系統（BLESS）的運行。使開發人員能夠降低功耗，并使單塊電池的使用壽命達到數年之久。  

這五種系統功率模式分別為：主動、睡眠、深度睡眠、休眠和停止模式。三種BLESS功耗模式分別為主動、睡眠和深度睡眠模式。BLESS模式在系統功率為1.3微安的深度睡眠模式下始終啟用。BLE子系統可以在BLESS Active模式下發送和接收數據。它能保持空閑狀態，并在BLESS睡眠模式和深度睡眠模式下維持連接。這些功耗模式獨立于系統的功耗模式，因此開發人員能夠靈活地為系統和BLESS分別選擇最高效的配置。在此基礎上，我們可以建立一個電流需求極低、通常由紐扣電池供電的完整系統。

例如，1秒廣播間隔的平均耗電量只有26微安。而1秒連接間隔的平均耗電量更低，只有17微安。更多有關功耗數值的詳細信息以及如何配置和降低功耗，參見低功耗藍牙應用的低功率設計與電池壽命估算。 

傳感器和低功耗藍牙 

傳感器可以大致分為模擬和數字兩種。典型的模擬傳感器包括用于監測煙霧、氣體、環境光線、人員感應等的傳感器。數字傳感器包括監測溫度、濕度、壓力、加速度等的傳感器。當BLE子系統與應用處理器集成時，傳感器可以采用多種不同的方式進行連接。例如，可以將模擬傳感器饋送到前端具有電壓輸出器的SAR ADC。數字傳感器無需進行模擬轉換，因此可以通過任何通信接口（如I2C、SPI或單線接口）采集數據。集成的定時器、計數器、脈寬調制器和通用數字模塊（UDB）均可用于實現自定義邏輯以進一步處理傳感器數據。最終，經處理或所接收的數字數據可以通過BLE接口發送，并由內置BLE功能的手機或任何其他客戶端設備進行監測。隨著資源可用性和成本的不斷變化，可選擇不同系列的BLE集成處理器（如PSoC 4 BLE）以適應各種應用。 

無線傳感器網絡

無線傳感器網絡通常作為網狀網絡和樞紐網絡（見圖1）。樞紐網絡包括可以放置在相同位置的所有傳感器。每個傳感器需要連接到單個BLE外圍設備（服務器）來處理數據并將其發送到BLE中央設備（客戶端）。網狀網絡采用可以遠程定位傳感器的拓撲結構。網格中的每個節點都需要連接到BLE外圍設備（服務器），所有這些外圍設備都可以連接到BLE中央設備（客戶端）。

圖1：傳感器網絡拓撲結構

網狀網絡中樞網絡                  樞紐網絡      

內置BLE功能的處理器的靈活性和豐富資源，使傳感器能夠與單一BLE設備連接。圖2是使用PSoC Creator的典型配置。PSoC Creator是一個用于圍繞PSoC架構開發應用程序的IDE。圖中顯示的是模擬和數字傳感器接口以及BLE子系統。該配置展示的是用于感測煙霧、光照強度、溫度、濕度和壓力的典型工業數據監測系統。配置中的每個組件都有一個關聯的應用程序編程接口（API），開發人員可根據需要訪問這些組件。每個組件還有一個與其相關的數據表對組件的可用配置進行說明。