【技术】快速、安全、有效地设计低功耗蓝牙信标的三大考量

时间： 2019-07-23 来源：Silicon Labs

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信标技术正在帮助一切事物实现新的商业模式，从自动售货机到除雪机以及除草器。许多之前从未使用过无线技术的原始设备制造商（OEM）现在正在采用蓝牙（Bluetooth）技术，并将信标（beacon）添加到自己的产品中。对他们而言，这可能会很简单，但更有可能的是他们会遇到一些挑战。

信标设计者需要考虑以下因素：
1）硬件
2）软件
3）电池寿命

1）硬件构建模块
一款包含信标的产品可以由一片无线系统级芯片（SoC）或一个模块，以及一块电池和一个机械防护外壳来实现。但它很可能会包括其它组件，比如按钮、LED、压电式蜂鸣器、传感器和簧片开关。一个带有所有这些特性的、预先经过认证的模块，提供了最快的产品上市时间；同时，从长远来看，采用分离SoC的设计可以提供尺寸或成本上的节省。

图1：典型的、预认证的低功耗蓝牙（BLE）信标模块BGM113和蓝牙SoC参考设计

2）软件
选择一款已广泛部署且经过现场验证的蓝牙协议栈是至关重要的。通常来说，与针对新的先进特性所做出的任何承诺相比，这种在市场上已取得的成功显得更为重要。市场上的成功标志着良好的客户支持和稳定的协议栈，这二者都会帮助你快速进入市场。

特别是对于信标来说，协议能够有效地管理睡眠模式是十分重要的。通常情况下，信标约使用1%的生命周期来广播自己的“广告”数据包；而其余99%中的绝大多数时间都处于深度睡眠模式。对于这两种状态而言，拥有经过验证的、节能的协议栈显然是非常重要的。

信标应用代码
如果开发人员使用经过验证的蓝牙编程工具，那么编写信标代码也可以非常简单。SILICON LABS的BGScript是一款十分成熟的软件抽象工具。它是一种简单、高级、像BASIC一样的编程语言，允许开发人员快速开发自己的蓝牙应用。下图是用于BGM111的BGScript示例代码，显示了可发挥实际作用的iBeacon的实现过程。代码只有38行，其中大部分是代码注释。虽然这是一个非常简单的例子，但其功能和简便性是显而易见的。

图2：用于BGM111低功耗蓝牙模块的BGScript iBeacon 示例代码

3）电池寿命
和任何产品一样，信标的电池容量与功耗之间的对比决定了其工作寿命。在这里，信标的发射功率和发出信标的间隔起着重要的作用。

但是工程师仍然必须做出一些权衡和取舍。
• 长的发射距离会缩短电池寿命（高发射功率），但是提供了更广的覆盖范围。
• 短的发射距离限制了覆盖范围，但是也许适合于小范围接近应用。
• 短的信标发送间隔带来更多的数据点，从而可以得到更好的位置近似值。
• 长的信标发送间隔延长了电池寿命，但是也许会被扫描器彻底错过。

图3：一款信标的平均电池巡航时间取决于发射功率和其发射/睡眠占空比

图4：一个典型的低功耗蓝牙广告事件中的电流分布图（ADV PDU）

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全部评论（150）

醉卧美人膝 Lv8 研究员 2019-08-20

蓝牙受距离的限制很厉害，不知道这款BGM111蓝牙模块的接受距离是多少？
- 用户15081497_世强回复： Silicon Labs 蓝牙模块的接收距离可以达到300米以上，具体的要看发射功率设置的是多少。
  查看全部5条回复
plhust Lv7. 资深专家 2020-05-25

nice
那些人那些事 Lv7. 资深专家 2019-11-27

学习一下
静待花开 Lv7. 资深专家 2019-11-24

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eric陈 Lv7. 资深专家 2019-11-22

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用户34417098 Lv5. 技术专家 2019-11-13

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艾玛电子 Lv7. 资深专家 2019-11-07

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