【技术】蓝牙模块实现低功耗的原理

时间： 2023-03-30 来源：旭源亿官网

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目前市场上的无线通讯技术有多种，其中wifi、蓝牙和NFC等等在生活中都较为常见。这几种无线通讯技术也广泛应用在物联网市场，其中wifi是热点较多的无线连接，但功耗过高；NFC是较为私密的无线连接，但需近距离；蓝牙则是功耗低、传输距离适中的一种无线通讯技术，就是凭借这两点，蓝牙在物联网市场中获得了迅速发展。

蓝牙模块功耗多低才算低功耗蓝牙模块？下面就几个指数：1、平均工作电流为μA级。2、峰值电流不超过15mA。3、采用纽扣电池供电，电池寿命可达数年，如旭源亿科技的BM2020低功耗蓝牙模块就上面三个条件，在很多低功耗应用场景中，是采用纽扣电池来供电的，采用纽扣电池来供电是低功耗蓝牙设计的主要目标，而纽扣电池的使用通常有较为严苛的限制条件。

当然纽扣电池的能量并不能完全的转化，因为会受到外部环境的影响。通常情况下，在零度时仅能提供室温下能量的约80%。此外电池自身的自放电特性也需要予以考虑，常温下储存，每年容量损失小于2%。这些因素在计算工作时间时也需要予以考虑。

低功耗蓝牙如何实现低功耗？相比传统蓝牙技术，低功耗蓝牙技术功耗之所以低主要是以下几方面的缘由：

1、低功耗蓝牙的快速连接，低功耗蓝牙可以实现快速连接，也就是说在需要发送命令或传输转态时，可以快速的建立连接，完成任务后又迅速断开连接。快速连接对于许多低功耗设备而言是一个极大的福音，大大降低了低功耗产品的开发门槛。重点提一下，按照传统蓝牙协议规范，若某一蓝牙设备正在进行广播，则它不会响应当前正在进行的设备扫描，而低功耗蓝牙协议规范允许正在进行广播的设备连接到正在扫描的设备上，这就有效避免了重复扫描，可以大幅度地降低功耗。

2、低功耗蓝牙减少了待机功耗，传统蓝牙设备的待机耗电量大是公认的缺点之一，这与传统蓝牙技术采用16～32个频道进行广播不无关系，而低功耗蓝牙仅使用3个广播通道，这个改变显然大大降低了广播数据导致的功耗。此外低功耗蓝牙设计了“深度睡眠”状态来替换传统蓝牙的空闲状态，如旭源亿科技的低功耗蓝牙模块大部分深度睡眠都是低于1uA了，因此这样的设计也节省了多的能源。

3、低功耗蓝牙降低了峰值功耗，射频物理层进行了低功耗的优化设计，使得在发射和接收时的峰值电流与传统蓝牙相比，大大降低。

4、低功耗蓝牙缩短时间换取能量，时间的使用对于低功耗蓝牙来说是实现低功耗的关键，由于无线电处于发射及接收状态时对于能量的使用和消耗是较多的，因此以下几个方面对功耗也是大大的减少。高效率编码：高效率的编码方式可以用更少的时间发送同等数量的数据。

与传统蓝牙相比，低功耗蓝牙支持超短数据包，这使得发送时所需的时间更少。较快的启动时间缩短发射和接收的等待时间。占用较少的资源：协议越复杂，相应占用的资源就会多，在同等情况下对于功耗的需要就会增加。低功耗蓝牙仅采用一个协议来实现服务器发现，名称发现，信息的读取和写入，这比采用多个协议的经典蓝牙所需的开销少得多，从而也对降低功耗作出了贡献。

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