低功耗蓝牙系统设计介绍

低功耗蓝牙系统分析
谷尚柱
【期刊名称】《信息技术与信息化》
【年(卷),期】2015(000)007
【摘要】低功耗蓝牙是一种全新的功耗最低的无线技术。

当前社会，智能家居市场有很大发展潜力。

而低功耗蓝牙技术可以使得智能家居的功耗更低。

同时，低功耗蓝牙可以把智能化的家具系统通过互联网技术与手机相连接，使低功耗蓝牙技术可以得到具体推广。

而低功耗蓝牙与经典蓝牙的最大区别就在于功耗低，低功耗蓝牙适应了当前节约资源保护环境的发展趋势。

【总页数】2页(P146-147)
【作者】谷尚柱
【作者单位】北华航天工业学院河北廊坊 065000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.系统分析在害虫管理中的应用Ⅱ.系统分析在水稻、大豆、苜蓿害虫管理中的应用及系统分析的一般步骤 [J], 马春森
2.基于蓝牙5.2的新一代低功耗蓝牙音频LE Audio [J], 任馨宇
3.低功耗蓝牙及其在智能婴儿车上的应用 [J], 刘甜甜;李勇;杨菁宏;张志文
4.低功耗蓝牙
5.0邻居发现协议时延模型研究 [J], 骆冰清;王佩佩;王正康;孙知信
5.基于低功耗蓝牙定位技术的手术室移动设备定位管理系统的设计和实现 [J], 梁佳妮;文志有;张辉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

针式打印机控制系统设计针式打印机作为重要的办公设备之一，在各行各业得到广泛应用。

然而，随着科技的发展和实际需求的改变，传统针式打印机控制系统已无法满足多样化、高效化的打印需求。

因此，本文旨在探讨针式打印机控制系统设计的关键技术，并提出创新方向，以期提高打印效率、降低能耗并满足环保要求。

文献综述过去的研究主要集中在打印机的硬件设计、墨盒与打印头匹配、打印速度和精度等方面，而对控制系统设计方面的研究相对较少。

传统的针式打印机控制系统多采用单片机或嵌入式系统进行设计，但由于其硬件资源有限，无法实现复杂的控制算法，因此打印效率和精度受到一定限制。

系统设计为了解决现有技术的问题，我们提出一种基于ARM和Linux平台的针式打印机控制系统设计方案。

该方案包括以下部分：需求分析：结合实际应用场景，对打印机的功能需求进行梳理，为系统设计提供依据。

系统架构设计：采用ARM作为主控制器，配合Linux操作系统，利用其强大的计算能力和丰富的软硬件资源，实现对打印头的精密控制。

同时，引入以太网接口，实现打印机的远程控制和数据传输。

接口设计：为了方便与其他设备进行连接和数据交换，我们设计了USB、串口和网络接口等多种通信方式。

用户可根据实际需求进行选择。

控制算法针对打印机控制系统的特点，我们选用了一种基于PID（比例-积分-微分）控制算法的打印头温度控制系统。

该算法具有控制精度高、稳定性好、易于实现等优点。

同时，我们通过实验发现，该算法也存在一定的不足之处，如对参数整定要求较高，在某些情况下可能存在超调现象。

实验结果与分析为了验证算法的有效性和存在的问题，我们搭建了实验平台进行测试。

实验结果表明，基于PID控制算法的打印机控制系统在打印速度和精度方面均得到了显著提升。

同时，通过调整PID参数，我们成功地解决了超调问题，进一步提高了系统的稳定性和鲁棒性。

结论与展望本文主要研究了针式打印机控制系统的设计，提出了一种基于ARM和Linux平台的方案，并采用PID控制算法对打印头温度进行精确控制。

PHY6252（SSOP24）是⼀款⾼集成度的低功耗蓝⽛系统级芯⽚
（SoC）
PHY6252(SSOP24)芯⽚具有⾏业领先的低功耗性能和射频性能，⽀持蓝⽛ BLE 5.2。

芯⽚内置 64 KB SRAM，256KB flash，96 KB ROM，256bit efuse。

芯⽚⽀持多种低功耗⼯作状态，能够满⾜各种应⽤场景的功耗需求。

射频输出功率可调节功能等特性，可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。

PHY6252(SSOP24)已经⼴泛应⽤于智能跳绳，智能灯带，智能⽔杯等物联⽹产品上；
PHY6252(SSOP24)是⼀款⾼集成度的低功耗蓝⽛系统级芯⽚(SoC)，专为物联⽹(IoT)、移动设备、可穿戴电⼦设备、智能家居等各种应⽤⽽设计。

PHY6252(SSOP24)⽀持低功耗蓝⽛：Bluetooth5.2，Bluetooth mesh。

蓝⽛速率⽀持：125Kbps， 500Kbps，1Mbps，2Mbps。

⽀持⼴播扩展，多⼴播，信道选择。

芯⽚特性如下：
1，⾼性能低功耗32位处理器；
2，256KB系统闪存，96KB ROM
3，64KB SRAM，睡眠模式下所有数据恒常保持
4，2.4 GHz收发器
5，Bluetooth Low Energy ；Bluetooth Mesh
6，可调发射功率：-20dBm⾄+10dBm发射功率
7，接收电流：8mA
8，发射电流：8.6mA
9，0.3uA@sleep(IO wake up only)
10，AES-128硬件加密
11，PDM/I2C/SPI/UART/PWM/DMA。

rtl8762c 硬件设计指导书如何进行RTL8762C 的硬件设计指导。

第一步：了解RTL8762C 芯片的主要特点和功能RTL8762C 是一款低功耗蓝牙系统芯片，采用了40nm 工艺，在低功耗和性能方面具备优势。

主要特点和功能包括：1. 蓝牙5.0 和BLE (低功耗蓝牙) 的支持：RTL8762C 具备蓝牙5.0 的特性，提供更快速和更稳定的无线连接，并且支持低功耗蓝牙技术，可实现低功耗的无线通信。

2. 强大的处理能力：RTL8762C 搭载了高性能的ARM Cortex-M0 处理器，可支持多种应用场景，如物联网设备、传感器等。

3. 丰富的外设接口：RTL8762C 集成了丰富的外设接口，如ADC（模拟数字转换器）、GPIO（通用输入输出口）、SPI（串行外设接口）等，可以满足各种外部设备的连接需求。

4. 低功耗设计：RTL8762C 支持多种低功耗技术，如多种休眠模式和省电模式，在保证性能的前提下最大限度地降低功耗。

第二步：进行外围电路设计在进行RTL8762C 的硬件设计之前，首先需要进行外围电路设计。

外围电路主要包括电源管理电路、通信接口电路、外设接口电路等。

1. 电源管理电路：RTL8762C 芯片需要一个稳定的电源供应，一般是使用电池或者外部电源适配器。

因此，需要设计一个电源管理电路，包括稳压电路、电源开关等。

同时，为了节省功耗，可以使用功耗管理芯片来实现智能功耗控制。

2. 通信接口电路：RTL8762C 支持多种通信接口，如UART、SPI、I2C 等。

根据实际需求，设计相应的通信接口电路，并根据接口电平要求进行电平转换等。

3. 外设接口电路：RTL8762C 集成了多个外设接口，如GPIO、ADC 等。

根据实际需求，设计相应的外设接口电路，以实现与外部设备的连接。

第三步：进行布线和走线设计在完成外围电路设计后，需要进行布线和走线设计，即将各个模块连接起来，并合理布局。

1. 布线设计：根据芯片的排针脚位和外设接口的位置，合理安排各个元器件的布局。

蓝牙多少功耗算低功耗？低功耗蓝牙是如何实现低功耗的？目前市场上比较常见的连接技术包括wifi、蓝牙和NFC等等。

WiFi是热点最多的无线连接，但功耗较高；NFC可以说是“最私密”的无线连接，即是近距离连接；那相比wifi高功耗、NFC 近距离，蓝牙的低功耗无缝、快速连接显然是物联网市场中最有力的竞争者。

一、多低的功耗才算是低功耗蓝牙呢？如何界定低功耗蓝牙？平均工作电流为uA级峰值电流不超过15mA采用纽扣电池供电，电池寿命可达数年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。

不过需要注意的是，纽扣电池的能量并不能完全的转化，因为会受到温度的影响。

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。

二、低功耗蓝牙如何实现低功耗？和传统蓝牙技术相比，低功耗蓝牙技术功耗方面的降低主要得益于以下几个方面的改变：1、低功耗蓝牙实现快速连接低功耗蓝牙的机制在于可以实现快速连接，在需要发送命令或传送状态时，可以快速的建立连接，完成后迅速断开连接。

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，因此这样的设计也节省了最多的能源。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·102·2017年第23期文章编号：2095－6835（2017）23－0102－02低功耗蓝牙与智能硬件设计刘裕佳，赵友章，梁倩（北方民族大学，宁夏银川750021）摘要：不断降功耗是电子发展过程中永远不会改变的主题。

设计了一个低功耗蓝牙与智能平台联合项目。

蓝牙技术凭借其普遍性和简洁性改变了设备与设备之间的无线通信，设备可通过蓝牙进行高度安全的无线通讯。

蓝牙的便捷性及全球的认可度，使任何支持蓝牙的设备都能通过配对流程与邻近的其他设备连接。

配对后的设备可建立全双工通信。

关键词：STM32；单片机；低功耗；嵌入式中图分类号：TN925文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2017.23.102智能硬件、智能家居、物联网、移动互联网大潮的到来，正在越来越多地改变我们身边的一切。

我们看到的智能手环、智能手表、智能插座、智能水杯、谷歌眼镜等，都是其中的形态和表现方式，其核心是通过软硬件结合的方式，使产品具备智能化的功能，并且具备与云端链接的能力。

其中，低功耗蓝牙技术是实现智能连接的重要技术支撑。

1研究意义目前，智能手机平台及操作系统Android（4.3以上）、iOS（6.0以上）、Windows（8.0以上）均提供了对低功耗蓝牙的原生态支持，天然地具备了移动互联平台的能力。

低功耗蓝牙是由诺基亚所设计的一种短距离无线通讯技术，最初的目标是提供功耗最低的无线标准，并且专门在低成本、地可见光摄像机搭配，进行双仓监控。

对所选定的目标区域进行定点巡航，细致、全面地进行检测与分析。

硬件所采用的型号是防火报警智能热相仪Fotric862长焦镜头，主要设置在防爆原装的工作件内。

防爆的原装工作件内有海康可视镜头和360°旋转云台，一共3套。

电动调焦里边设置了智能火灾的报警算法，报警可以独立使用，也可以组网监控，不依赖于监控的后台。

低功耗蓝牙(BLE)模块及v2.1协议概述协议版本：V2.10（透传+直驱）概述模块可以工作在桥接模式(透传模式)和直驱模式。

模块启动后会自动进行广播，已打开特定APP的手机会对其进行扫描和对接，成功之后便可以通过BLE协议对其进行监控。

桥接模式下，用户CPU可以通过模块的通用串口和移动设备进行双向通讯，用户也可以通过特定的串口AT指令，对某些通讯参数进行管理控制。

用户数据的具体含义由上层应用程序自行定义。

移动设备可以通过APP对模块进行写操作，写入的数据将通过串口发送给用户的CPU。

模块收到来自用户CPU串口的数据包后，将自动转发给移动设备。

此模式下的开发，用户必须负责主CPU的代码设计，以及智能移动设备端APP代码设计。

直驱模式下，用户对模块进行简单外围扩展，APP通过BLE协议直接对模块进行驱动，完成智能移动设备对模块的监管和控制。

此模式下的软件开发，用户只须负责智能移动设备端APP代码设计。

主要特点：1. 使用简单，无需任何蓝牙协议栈应用经验；2. 用户接口使用通用串口设计，全双工双向通讯，最低波特率支持4800bps；3. 同时支持桥接模式(串口透传)，或者直接驱动模式(无需额外CPU)；4. 默认20ms连接间隔，连接快速；5. 支持AT指令修改串口波特率，软件复位模块，获取MAC地址，修改模块名；6. 支持AT指令调整蓝牙连接间隔，控制不同的转发速率。

（动态功耗调整）；7. 串口数据包长度，可以是200byte以下(含200)的任意长度。

（大包自动分发）；8. 高速透传转发，最快可达4K/S，可稳定工作在2.5K-2.8K；9. 支持移动设备APP修改模块名称，掉电保存；10. 支持移动设备APP修改串口波特率，掉电保存；11. 支持移动设备APP对模块进行远程复位；12. 支持移动设备APP调节蓝牙连接间隔，掉电不保存。

（动态功耗调整）；13. 支持快速测试，无需连接任何外部零件测试无线和串口通信；14. 包括调试口在内的全IO外扩；15. 支持连接状态，广播状态提示脚/普通IO灵活配置；16. 6个双向可编程IO，外部中断引发输入检测，全低功耗运行。

被誉为“智能蓝牙”的BLE低功耗蓝牙的优势及典型
应用
在智能家居中，很多设备都装载了蓝牙模块，比如智能锁、风扇、窗帘等，往大一点说这就是物联网，是通过无线模块和互联网连接推动的，也就是说物与物，或是人与物之间的数据传输都必须配备无线模块。

低功耗蓝牙模块就是其中一种应用非常普遍的无线模块，低功耗蓝牙也被誉为“智能蓝牙”，是SIG设计和推出的一种无线通信技术。

 低功耗蓝牙具有几个方面优势：
 第一，低功耗蓝牙靠娇小的纽扣电池供电，能很好地解决现在的物联网低功耗蓝牙设备常年使用中的供电问题，一个标准的纽扣电池就可供设备使用很多年。

低功耗蓝牙之所以非常省电，在于它有一个超低峰值的标准，在空闲模式下基本不需要消耗电量。

如：HY-40R201P 蓝牙模块在睡眠状态下只要 3.54μA avg，数传时 2.75 mA avg 。

 第二，低功耗蓝牙的通讯距离可达100米左右（蓝牙5最远可达300米），而且这个距离并没有被明确限定，所以蓝牙应用方案厂商可以生产通讯距离大于100米的低功耗蓝牙通讯设备。

 第三，传送数据的速度高达1Mbps（蓝牙5 达2Mbps），这个传输速度已经可以满足物联网蓝牙设备的正常使用了。

 第四，低功耗蓝牙技术在移动终端设备上的广泛使用，低功耗蓝牙已得到了安卓系统，ios系统等主流手机操作系统的支持，预计在2020年，九成以上的智能手机将支持低功耗蓝牙，这种庞大的生态系统造就了低功耗蓝牙将在生活中广泛普及。

 低功耗蓝牙技术目前已经普及到了很多行业，如智能穿戴、运动医疗、智。

ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ７３４１．２０２０１８０１４基于ＣＣ２５４１的低功耗蓝牙模块的设计张超峰中国船舶重工集团公司第七一八研究所　河北邯郸　０５６０００摘　要：设计一款以ＴＩ公司ＣＣ２５４１为核心器件，能够快速连接并且可以进行双向数据交换的超低功耗蓝牙模组。

对该超低功耗蓝牙模组电路组成及原理进行了详细介绍，并从电流以及数据完整性的角度对该模块的功耗性能与稳定性进行了分析。

关键词：ＣＣ２５４１；低功耗；蓝牙模块中图分类号：ＴＰ９２５ 文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎｏｆＬｏｗＰｏｗｅｒＢｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅｂａｓｅｄｏｎＣＣ２５４１ＺｈａｎｇＣｈａｏｆｅｎｇＴｈｅ７１８ＴＨＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｒｅＯｆＣＳＩＣ　ＨｅｂｅｉＨａｎｄａｎ　０５６０００Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｕｌｔｒａ ｌｏｗｐｏｗｅｒＢｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅｂａｓｅｄｏｎＴＩｃｏｍｐａｎｙｃｃ２５４１，ｗｈｉｃｈｃａｎｃｏｎｎｅｃｔｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｅｘｃｈａｎｇｅｄａｔａｉｎｔｗｏｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｕｌｔｒａ ｌｏｗｐｏｗｅｒＢｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｕｌｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｄａｔａｉｎｔｅｇｒｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＣ２５４１；ｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈｍｏｄｕｌｅ 蓝牙无线技术是使用最广泛的全球短距离无线标准之一［１］，蓝牙技术联盟（ＳＩＧ）在制定蓝牙４．０规范时为了提高数据传输的稳定性在射频、基带协议、链路管理协议（ＬＭＰ）中采取了差错检验和校正、进行数据编解码、差错控制、数据加噪等可靠性措施［２］，极大提高了蓝牙数据传输的可靠性。

蓝牙4.2协议芯片B l u e N R G1的低功耗蓝牙通信设计刘先刚,李玉波,毕增军(空军预警学院,武汉430019)摘要:针对传统蓝牙通信系统设计中存在的电路设计复杂㊁功耗大㊁速率低和性价比低等问题,提出了一种基于蓝牙4.2协议的B l u e N R G1芯片蓝牙通信系统设计方案㊂首先,介绍了B l u e N R G1芯片的内部结构和功能;然后,进行了系统的硬件电路和控制程序的设计;最后,进行试验㊂试验的结果表明,该方案降低了功耗,简化了电路,具有体小便携㊁功耗低㊁性价比高㊁传输速率高和使用寿命长等优点㊂关键词:蓝牙;低功耗;B l u e N R G1芯片中图分类号:T N911.7文献标识码:AD e s i g n o f B l u e t o o t h L o w-p o w e r C o n s u m p t i o n C o m m u n i c a t i o n B a s e d o n B l u e N R G-1L i u X i a n g a n g,L i Y u b o,B i Z e n g j u n(A i r F o r c e E a r l y W a r n i n g A c a d e m y,W u h a n430019,C h i n a)A b s t r a c t:A c c o r d i n g t o t h e p r o b l e m s e x i s t i n g i n t h e t r a d i t i o n a lB l u e t o o t h c o mm u n i c a t i o n d e s i g n,s u c h a s c o m p l e x c i r c u i t d e s i g n,l a r g e p o w e r c o n s u m p t i o n,l o w s p e e d a n d l o w c o s t p e r f o r m a n c e,a B l u e t o o t h c o mm u n i c a t i o n s y s t e m d e s i g n s c h e m e b a s e d o n B l u e N R G-1c h i p w i t h B l u e t o o t h4.2p r o t o c o l i s d e s i g n.T h e i n t e r n a l f o r m a n d f u n c t i o n o f B l u e N R G-1c h i p a r e i n t r o d u c e d f i r s t l y a n d t h e c i r c u i t a n d t h e c o n t r o l s o f t w a r e a r e d e s i g n e d s e c o n d l y,a n d f i n a l l y t h e t e s t i s c a r r i e d o u t.T h e r e s u l t s h o w s t h a t t h e d e s i g n s c h e m e r e d u c e s t h e p o w e r c o n-s u m p t i o n a n d s i m p l i f y s t h e c i r c u i t,h a s t h e a d v a n t a g e s o f s m a l l b o d y a n d p o r t a b i l i t y,l o w-p o w e r c o n s u m p t i o n,h i g h p e r f o r m a n c e-p r i c e r a t i-o,h i g h t r a n s m i s s i o n s p e e d a n d l o n g s e r v i c e l i f e.K e y w o r d s:B l u e t o o t h;l o w-p o w e r c o n s u m p t i o n;B l u e N R G-1c h i p引言蓝牙[1]是一种标准无线通信协议,基于设备低成本的收发器芯片,传输距离近㊁功耗低,可实现固定设备㊁移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换㊂无线蓝牙耳机㊁蓝牙U S B软件狗等都是蓝牙产品的典型代表,未来的物联网将是蓝牙技术应用的新蓝海[2]㊂蓝牙技术发展迅速,到现在拥有3种类别和4个版本,传输速率从1M b p s发展到接近54M b p s㊂在传输速率上与W i F i类似,然而,蓝牙通信系统最致命的弱点在于功耗大㊂因为,一旦打开蓝牙设备,它就会持续进行搜索并试图与设备保持连接,这个过程的功耗是很大的,所以,未来的蓝牙技术发展就在于保持高速传输速率的前提下,降低设备功耗㊂总体来说,低功耗㊁高传输率㊁高集成度㊁高性价比和更长的通信距离的简化蓝牙技术设计是当前一个热点问题[4-5]㊂参考文献[3]提出了一种基于蓝牙4.2的无线通信的设计方法㊂该方法在降低系统功耗上有一定的探索,并取得了较好的效果,但其电路结构复杂,成本昂贵,不易实现㊂本文针对传统蓝牙通信系统设计中存在的电路设计复杂㊁功耗大㊁速率低和性价比低等问题,提出了一种基于蓝牙4.2协议的B l u e N R G1芯片蓝牙通信系统设计方案㊂试验的结果表明,该方案降低了功耗,简化了电路,具有体小便携㊁功耗低㊁性价比高㊁传输速率高和使用寿命长等优点㊂1B l u e N R G1芯片介绍B l u e N R G1芯片是S T公司生产的一款蓝牙低功耗(B L E)单模式系统级芯片(S o C),符合蓝牙4.2规范[3]㊂该芯片继承了A w a r d-w i n n i n g B l u e N R G网络处理器的特点,使用嵌入式C o r t e x-M0的内核运行应用程序代码,具有多功能定时器㊁看门狗㊁AD C㊁R T C和D MA控制器,此外,A D C与模拟传感器连接,用于读取测量电池电量㊂该芯片在提供优良的射频性能的同时,也集成了高效率D C/ D C转换器,并且能保持超低功耗特性,优化了在睡眠模式电流的消耗,使供电电池的寿命进一步提高㊂B l u e N R G 1芯片作为一种B L E 单芯片,还具有如下特性:①符合B L E 4.2规范,集成S t a c k ㊁P r o f i l e 等,所有应用软件的执行可在一片I C 内完成㊂②内含16或32MH z C o r t e x -M 0内核,160K BF l a s h ,24K B R AM ㊂③具有丰富外设:U A R T ㊁S P I ㊁I 2C ㊁G P I O ㊁A D C ㊁T i m e r ㊁R T C ㊁W a t c h d o g,易于扩展㊂④供电电压范围较宽:1.7~3.6V ,温度要求较宽:-40~105ħ,可提供汽车级B L E 芯片㊂⑤低功耗:睡眠模式电流为0.35μA ,高发射功率为8d B m ㊂⑥提供Q F N 32及W L C S P 34超小封装㊁S TM 32的软件架构,便于更宽泛的应用及便捷的开发㊂图1是它的内部结构框图㊂图1 B l u e N R G 1芯片内部框图2 基于B l u e N R G 1的低功耗蓝牙通信设计2.1 低功耗设计依据低功耗设计主要针对核心器件的选择和电路的设计㊂在核心器件的选择上,选用S T 公司生产的低功耗蓝牙单芯片B l u e N R G 1㊂B l u e N R G 1芯片包括一个完全集成的低功耗的16/32MH z 的晶体振荡器和一个嵌入式幅度调节环,其中,16MH z 晶振为高速晶振,32MH z 晶振为低速晶振,在正常工作时,16MH z 高速晶振运行,在低功耗模式时处于睡眠状态,32MH z 低速晶振运行㊂通过选择石英晶振来实现低功耗和快速启动㊂为了实现低功耗运行和良好的晶振频率稳定度,必须对相对于石英的负载电容C 及其外围电路进行优化设计㊂电路的总功耗由工作状态和睡眠状态两种状态的功耗组成㊂P =P R +P S P R =V D D I R P S =V D D I S式中,P R 为正常工作时的电路功耗,I R 为正常工作时的电路电流;P S 为睡眠状态时的电路功耗,I S 为睡眠状态时的电路电流㊂从上式可以看出,能反映电路功耗的主要参数是电路电流㊂出于可控性因素考虑,低功耗设计方法的原则主要在降低电路电流上㊂笔者提出采用的核心器件蓝牙单芯片B l u e N R G 1使电路在无外部中断事件发生时,能长期工作在睡眠状态,电路电流极低,并且在有外部中断事件发生时,电路能在很短时间内启动,执行动作;结束后,电路又迅速进入睡眠状态㊂这样,电路始终保持低功耗状态㊂2.2 关键电路设计2.2.1 结构框图系统设计包括硬件电路设计和控制软件设计㊂其硬件电路结构框图如图2所示,核心控制器采用S T 公司的B l u e N R G 1芯片,通过搭载滤波电容㊁晶振㊁蓝牙的滤波网络和板载蓝牙天线即可实现蓝牙通信系统的开发㊂2.2.2 电路设计基于B l u e N R G 1芯片的蓝牙通信系统硬件电路设计需要的元器件相对较少,外围器件只需要电源滤波电容㊁晶振㊁滤波网络和天线即可以满足要求㊂图2 蓝牙通信系统结构框图硬件电路图如图3所示,硬件电路的设计包括电源滤波㊁晶振设计㊁天线滤波网络㊁天线设计4个部分㊂图3中,C 1㊁C 5㊁C 15㊁C 18组成电源滤波电路;X T A L 1㊁C 6㊁C 7㊁L 1以及X T A L 2㊁C 16㊁C 17㊁L 2组成系统晶振电路;C 8~C 13和L 1~L 3组成的天线滤波网络,此天线滤波网络也可以利用B A L F N R G 01D 3芯片(S T 公司专门开发的一款滤波器,体积小,抗干扰能力强)实现,能达到更强的抗干扰效果,并且电路设计更简单,但成本会提高㊂此外,可以直接在板子上做个R F 射频连接插座外接天线,这样的好处是发射信号好,缺点是占用体积更大㊂如果体积受限,可以选择做一个简易的板载天线,具体的设计如图4所示㊂图3系统硬件电路图4 系统天线设计2.3 软件设计基于B l u e N R G 1芯片的蓝牙通信系统软件设计的开发平台有两种:M D K 5.0和I A R 8.0[6-7]㊂这两种开发平台都是公司发布的,并且提供大量的例程㊂由于e N R G 1芯片面世不久,笔者建议利用M D K 5.0平台开发㊂图5描述了B l u e N R G 1芯片初始化和软件设计的流程图㊂①初始化B l u e N R G 1芯片㊂系统初始化和系统时钟初始化的语句描述为:S ys t e m I n i t ();C l o c k _I n i t();其中,S ys t e m I n i t ()设置芯片要用到的晶振频率㊁设备的中断㊁中断向量表地址等,C l o c k _I n i t ()是初始化蓝牙和其它设备要用的时钟㊂分为如下几步操作:a .设置重载寄存器;b .为系统时钟中断设置优先级;c .加载系统寄存器的数据值;d .使能系统时钟中断E n a b le S ys T i c k I R Q ㊂②初始化蓝牙堆栈㊂语句描述为:B l u e N R G _S t a c k _I n i t i a l i z a t i o n (&B l u e N R G _S t a c k _I n i t _p a r a m s);语句功能是初始化蓝牙堆栈的F l a s h 起始地址(一般默认是2K B )㊁安全数据库(大小为1K B )和服务器数据库大小()㊁堆栈内部存储区参数㊁堆栈数据库图5系统软件设计流程的R AM缓冲区的起始地址㊁分配给堆栈的总缓冲区大小㊁属性记录的最大数目㊁G A T T服务的最大数量㊁属性值存储区域的大小㊂③初始化蓝牙设备㊂语句描述为:C HA T_D e v i c e I n i t();具体操作为:首先,配置公共地址需要用到的语句a c i_h a l_w r i t e_c o n f i g_d a t a();其次,设置天线的发射功率,通常情况下,功率设置为-2d B m;再次,进行G A T T的初始化,a c i_g a t t_i n i t()以及G A P的初始化a c i_g a p_i n i t();然后,s e r v e r的名称初始化;最后,加载服务程序A d d_ C h a t_S e r v i c e()㊂服务程序里面主要是要加载蓝牙的U U I D S,语句为a c i_g a t t_a d d_c h a r()㊂通过以上的操作,即可完成整个蓝牙设备的初始化工作㊂④编写蓝牙应用层程序㊂语句描述为:a p p_t i c k;主要功能就是当蓝牙设备发现有可连接标志位时,就发送心跳,用语句M a k e_C o n n e c t i o n()实现㊂具体步骤为:首先,设置蓝牙的s e r v e r物理地址;然后,设置l o c a l_ n a m e,通常20个字节以内;最后,启动蓝牙发送心跳数据,使用语句a c i_g a p_s e t_d i s c o v e r a b l e()实现㊂⑤让程序进入大循环㊂语句描述为:W h i l e(1)/*m a i n l o o p*/{/*B L E S t a c k T i c k*/B T L E_S t a c k T i c k();/*A p p l i c a t i o n T i c k*/A P P_T i c k();/*P o w e r S a v e m a n a g e m e n t*/B l u e N R G_S l e e p(S L E E P MO D E_R U N N I N G,0,0);}其功能为反复去定时清理处理蓝牙堆栈,执行语句: B T L E_S t a c k T i c k(),也叫做栈勾㊂其中,应用程序描述为:A P P_T i c k();即应用程序标识检查,当蓝牙设备连接正常时,系统发送蓝牙数据,执行该应用㊂3测试结果分析为验证本文提出的设计方法的可行性和正确性,对整个系统进行了实验㊂实验电路参数如下:C8=130n F, C9=22μF,C10=4.7μF,C11=220μF,C12=330μF, L1=22μH,L2=1μH,L3=3.3μH㊂实验过程中,系统电路采用日月U NMO O N3.6V锂电池供电,在电路中串接15Ω电阻,使用示波器测量电阻两端电压,如图6(a)为发送两次广播的电压脉冲,图6(b)为电压脉冲展开图,图6(c)为传统蓝牙通信时广播电压脉冲图㊂图6试验波形图和电路实物图由实验结果图6(a)可以看出,两次广播的脉冲间隔为2s,脉冲幅值约为90m V;由图6(b)可以得出,脉冲宽度约为2.5m s,其脉冲幅值也约为90m V,并且,启动时间很短,几乎可以忽略㊂通过计算,可知系统在2s内发一次广播的平均电流为7.5μA,而从图6(c)可以的,相对精度比较差㊂传统的方法没有考虑到摄像机的安装角度对于传送带的偏差㊂本文既考虑了摄像机的安装角度的偏差,也考虑到了传送带的角度㊂表1是在机器人坐标系下测量的4组数据㊂通过实验得出的数据,本文的标定方法比传统标定方法的精度更高,相对而言更实用㊂表1 实验数据序 号实际机器人坐标下的位置X ,Y ,Z本文标定方法下的位置X ,Y ,Z传统方法下的位置X ,Y ,Z本文下的误差/mm 传统文下的误差/mm 1145.317,98.000,1036.815147.202,99.892,1038.959144.324,96.245,1039.5433.4254.3322144.717,-137.449,1037.129146.153,-139.050,1038.480145.233,-136.964,1036.4922.5333.024326.259,15.155,1040.308727.383,16.151,1041.69526.019,19.122,1043.8932.0442.2554117.769,90.138,1038.7509119.237,91.217,1040.452116.768,89.138,1037.7502.4932.693结 语本文提出了一种D e l t a 机器人标定的方法,开始从摄像机的标定㊁传送带标定以及摄像机的坐标系与传送带的坐标系的关系的转换与传送带与机器人坐标系之间的转换,对机器人在流水线上如何可以更精确地标定进行了研究㊂该方法与传统的标定方法相比较,简单准确,而且考虑了传送带与视觉之间的角度偏差,消除了这种不必要的误差㊂通过实验数据的测试,表明这种方法比传统方法更精确,具有很好的实用性㊂参考文献[1]吴宗森.基于机器视觉的D e l t a 并联机械手臂控制技术研究[D ].成都:电子科技大学,2016.[2]李小辉.D e l t a并联机器人视觉分拣与跟踪系统设计与研究[D ].广州:华南理工大学,2016.[3]殷国亮.基于机器视觉的D E L T A 机器人实时控制系统的研究与开发[D ].无锡:江南大学,2015.[4]邓明星,刘冠峰,张国英.基于D e l t a 并联机器人的传送带动态跟踪[J ].机械工程与自动化,2015(1):153154,156.[5]邓明星.并联D e l t a 机器人的传送带动态抓取系统设计[D ].广州:广东工业大学,2014.[6]曾奇.D e l t a 并联机器人运动学标定[D ].广州:广东工业大学,2014.[7]商大伟.高速D e l ta 并联机器人系统的集成与测试[D ].青岛:中国海洋大学,2014.[8]张文昌,梅江平,刘艺,等.基于激光跟踪仪的D e l t a 并联机构运动学误差标定[J ].天津大学学报,2013(3):257262.[9]张文昌.D e l t a 高速并联机器人视觉控制技术及视觉标定技术研究[D ].天津:天津大学,2012.[10]唐国宝,黄田.D e l t a 并联机构精度标定方法研究[J ].机械工程学报,2003(8):5560.高盼㊁柯丽红(硕士),主要研究方向为机器人技术㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2018-03-06) 看出,传统蓝牙通信时,蓝牙芯片发送广播之前有较长时间的启动时间,大约为13m s,并且发送广播后,系统电流不能迅速降低,大约耗时5m s㊂通过计算可知,传统工作方式下,蓝牙通信发送一次广播的平均电流为30μA 左右㊂通过比较可知,本设计方案将功耗降低了4倍,延长了电池使用寿命㊂同时可以看出,本产品体积小,易于开发便携式蓝牙通信产品㊂结 语本文详细介绍了一种基于B l u e N R G 1芯片的蓝牙通信系统设计方案㊂该设计方案开发周期短㊁功耗低㊁体积小㊁性价比高㊁易于实现㊂经实验验证,系统能够简单㊁灵活㊁稳定地实现蓝牙4.2协议的数据高速通信,并且在低功耗㊁稳定性和便携性方面都有良好的表现㊂参考文献[1]田林青.基于蓝牙技术的推送系统的设计与实现[D ].重庆:重庆理工大学,2017.[2]薛士然.物联网,蓝牙技术应用的新蓝海[J ].单片机与嵌入式系统应用,2016(5):8586.[3]胡志健,张中炜.基于蓝牙4.2的传感器通用接口研究与探索[J ].微型机与应用,2016,35(17):97100.[4]华海亮.基于W i F i 和蓝牙的室内定位技术研究[D ].锦州:辽宁工业大学,2016.[5]骆倩,施炯,李君.基于低功耗蓝牙的室内定位系统[J ].物联网技术,2017,7(10):1517.[6]黄嘉成,艾苏高,黄曲昆,等.基于s t m 32的蓝牙智能饮水机设计[J ].装备制造技术,2017(9):121124.[7]吴凡.基于脑电波的人机交互应用系统[J ].信息与电脑:理论版,2017(20):99101.刘先刚(讲师),主要研究方向为雷达工程㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2018-02-11)。

物联网中的低功耗无线传感技术随着物联网的迅速发展，无线传感技术的应用也越来越广泛。

传感器将微小的信号转换为数字信号，并通过通信模块将数据传输到中心节点，实现信息的采集和处理。

同时，低功耗无线技术的引入，使得传感器的应用场景更加多样化。

本文将重点介绍物联网中的低功耗无线传感技术。

一、低功耗无线通信技术低功耗无线通信技术是指在满足短距离高速传输的同时，尽量降低功耗，达到延长电池寿命的目的。

常见的低功耗无线通信技术有蓝牙低功耗（BLE）技术、ZigBee技术、LoRa技术等。

1. BLE技术BLE技术是一种低功耗蓝牙技术，能够在10-100米范围内实现高速传输。

BLE的最大特点是低功耗，采用低功耗模式时，可以实现数年的电池寿命。

BLE技术受到广泛应用的领域包括智能家居、健康医疗、智能交通等。

2. ZigBee技术ZigBee技术也是一种低功耗无线通信技术，它可以实现低速传输和低功耗传输，与BLE技术相比，具有更强的自组织能力和信号穿透能力。

ZigBee技术适用于无线传感器网络、智能家居、工业自动化等领域。

3. LoRa技术LoRa技术是一种长距离低功耗无线通信技术，可以在数公里范围内实现高速传输。

LoRa技术适用于物联网边缘节点、农业、环境监测等领域。

LoRa技术的主要优势是通信距离远，具有良好的穿透性和抗干扰能力。

二、传感器技术传感器是物联网中重要的组成部分，它可以感知温度、湿度、光线、气体、声音等各种物理量，并将这些信息转换为数字信号。

常见的物联网传感器包括温湿度传感器、光线传感器、气体传感器、声音传感器等。

近年来，有关低功耗无线传感技术的研究主要集中在以下几个方面：1. 能量收集技术能量收集技术是指将环境中的能量转化为电能，实现对于传感器的长时间供电。

常见的能量收集技术包括太阳能光伏电池、振动能量收集器、无线充电器等。

2. 低功耗芯片设计技术低功耗芯片设计技术可以有效地提高传感器的电池寿命。

其中，AMBA总线架构是一种通用的嵌入式系统总线技术，具有低功耗、跨平台等优点。

低功耗蓝牙方案引言低功耗蓝牙（Low Energy Bluetooth，简称LE Bluetooth或BLE）是一种蓝牙技术的子集，专门设计用于对功耗敏感的设备。

它的主要目标是减少能源消耗，增强设备寿命，同时保持与传统蓝牙技术兼容。

低功耗蓝牙方案在智能家居、健身追踪器、医疗设备、智能手表等领域得到广泛应用。

本文将介绍低功耗蓝牙方案的原理、特点以及在不同领域中的应用。

低功耗蓝牙方案原理低功耗蓝牙方案的核心原理是通过最小化功耗来延长设备的电池寿命。

以下是低功耗蓝牙方案的几个关键特点：1.快速连接和断开：低功耗蓝牙设备能够快速建立连接以及在完成任务后迅速断开连接，从而最大程度地减少功耗。

2.低工作周期：低功耗蓝牙设备可以在时间上进行均衡，仅使用短暂的时间段进行通信，其余时间处于睡眠状态。

这种方式可以大大降低功耗。

3.传输速率调整：低功耗蓝牙设备可以根据实际需求调整传输速率，以提供最佳的性能和能耗平衡。

特点及优势低功耗蓝牙方案相对于传统蓝牙技术具有以下特点和优势：1.减少电池消耗：低功耗蓝牙设备可以实现更低的功耗，延长电池寿命，节约能源，并减少对电池的更换频率。

2.小型化设计：低功耗蓝牙芯片体积小，适用于嵌入式系统和小型设备。

这使得低功耗蓝牙在可穿戴设备和物联网应用中具有广泛的适用性。

3.简化连接过程：低功耗蓝牙方案支持快速连接和断开，减少了用户的操作步骤，提升了使用体验。

4.低成本：低功耗蓝牙技术使用的芯片成本相对较低，这使得在大规模部署和推广低功耗蓝牙设备时更具优势。

5.兼容性：低功耗蓝牙技术与传统蓝牙技术兼容，这意味着低功耗蓝牙设备可以与传统蓝牙设备进行通信。

应用领域低功耗蓝牙技术在多个领域得到广泛应用，以下是一些典型的应用案例：智能家居低功耗蓝牙可用于智能家居应用，如智能门锁、智能插座、智能灯具等。

通过低功耗蓝牙连接设备，用户可以方便地使用手机或智能音箱等控制设备，实现智能家居互联互通。

健身追踪器低功耗蓝牙技术在健身追踪器中得到广泛应用。

低功耗蓝牙纯电动智能车监测系统设计(续1)朱浩;夏范昌;吉祥;杜勇志;江银锋;鄂加强;邓元望【摘要】为了减少纯电动智能车的无线监测功耗,提高工作效率,该文将传统蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙引入到纯电动车智能监测系统中,基于蓝牙4.0和某大赛B 型车开发出一种智能车无线实时监测系统,使用某公司的16位单片机MC9S12XS128MAA和某公司的8位单片机STC89C52RC作为核心微控制器设计了硬件电路板,以C语言的定时器中断方式设计了驱动程序,用LabVIEW生成了界面可视化的软件.该系统的设计成功地实现了对某大赛B型车的监测,达到了该大赛B型赛车的设计要求.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P20-22)【关键词】纯电动智能车;监测系统;蓝牙4.0;低功耗【作者】朱浩;夏范昌;吉祥;杜勇志;江银锋;鄂加强;邓元望【作者单位】湖南大学;湖南宏迅亿安新能源科技有限公司;湖南大学;湖南大学;湖南宏迅亿安新能源科技有限公司;湖南宏迅亿安新能源科技有限公司;湖南大学;湖南大学【正文语种】中文纯电动汽车因全球气候变暖加剧而成为主流的发展趋势之一，优化纯电动汽车实时监测系统的线束和操作是非常核心的问题。

而低功耗蓝牙是一种将传统蓝牙、低功耗和高速传输技术融合在一起的无线传输通信技术[1]。

根据官方数据，蓝牙4.0的峰值能耗降低到前代版本的一半，而且只有在数据传输时才会启动，不需要时处于休眠状态，功耗大大降低。

蓝牙技术联盟宣称，蓝牙4.0 模块的外设可以在1粒钮扣电池供电支撑下工作时间达到1年以上[2]，并且可以大大减少用户此前所抱怨的启动速度问题。

蓝牙从2.1 版本的6 s 完成启动缩短到4.0 版本的仅需3 ms 完成启动[3]。

文章基于蓝牙4.0 和某大赛B 型车，开发了一种智能车无线实时监测系统，包括硬件电路设计、程序设计、软件设计、软硬件运行调试，并使用LabVIEW 软件编写了智能车状态监测系统软件，通过测试验证了智能车监测系统软硬件的可行性与可靠性。

ESP32-S3系列芯片技术规格书2.4GHz Wi-Fi+低功耗蓝牙SoC支持IEEE802.11b/g/n(2.4GHz Wi-Fi)和Bluetooth®5(LE)包括：ESP32-S3ESP32-S3FN8ESP32-S3R2ESP32-S3R8ESP32-S3R8VESP32-S3FH4R2版本1.7乐鑫信息科技版权©2023产品概述ESP32-S3是一款低功耗的MCU系统级芯片(SoC)，支持2.4GHz Wi-Fi和低功耗蓝牙(Bluetooth®LE)无线通信。

芯片集成了高性能的Xtensa®32位LX7双核处理器、超低功耗协处理器、Wi-Fi基带、蓝牙基带、RF模块以及外设。

芯片的功能框图如下图所示。

功耗模式普通模式低功耗模块，可在 Deep-sleep 模式下运⾏ESP32-S3功能框图更多关于功耗的信息，请参考章节3.2.1电源管理单元(PMU)。

产品特性Wi-Fi•支持IEEE802.11b/g/n协议•在2.4GHz频带支持20MHz和40MHz频宽•支持1T1R模式，数据速率高达150Mbps•无线多媒体(WMM)•帧聚合(TX/RX A-MPDU,TX/RX A-MSDU)•立即块确认(Immediate Block ACK)•分片和重组(Fragmentation/defragmentation)•Beacon自动监测（硬件TSF）•4×虚拟Wi-Fi接口•同时支持基础结构型网络(Infrastructure BSS)Station模式、SoftAP模式和Station+SoftAP模式请注意，ESP32-S3在Station模式下扫描时，SoftAP信道会同时改变•天线分集•802.11mc FTM蓝牙•低功耗蓝牙(Bluetooth LE)：Bluetooth5、Bluetoothmesh•高功率模式(20dBm)•速率支持125Kbps、500Kbps、1Mbps、2Mbps •广播扩展(Advertising Extensions)•多广播(Multiple Advertisement Sets)•信道选择(Channel Selection Algorithm#2)•Wi-Fi与蓝牙共存，共用同一个天线CPU和存储•Xtensa®32位LX7双核处理器，主频高达240MHz•CoreMark®得分：–单核，主频240MHz：613.86CoreMark；2.56CoreMark/MHz–双核，主频240MHz：1181.60CoreMark；4.92CoreMark/MHz•128位数据总线位宽，支持SIMD指令•384KB ROM•512KB SRAM•16KB RTC SRAM•SPI、Dual SPI、Quad SPI、Octal SPI、QPI、OPI 接口外接多个flash和片外RAM•引入cache机制的flash控制器•支持flash在线编程高级外设接口和传感器•45×GPIO口•数字接口：–4×SPI–1×LCD接口（8位~16位并行RGB,I8080,MOTO6800）,支持RGB565,YUV422,YUV420,YUV411之间互相转换–1×DVP8位~16位摄像头接口–3×UART–2×I2C–2×I2S–1×RMT(TX/RX)–1×脉冲计数器–LED PWM控制器，多达8个通道–1×全速USB OTG–1×USB Serial/JTAG控制器–2×MCPWM–1×SD/MMC主机接口，具有2个卡槽–通用DMA控制器(简称GDMA)，5个接收通道和5个发送通道–1×TWAI®控制器，兼容ISO11898-1（CAN 规范2.0）•模拟接口：–2×12位SAR ADC，多达20个通道–1×温度传感器–14×电容式传感GPIO•定时器：–4×54位通用定时器–1×52位系统定时器–3×看门狗定时器低功耗管理•电源管理单元，五种功耗模式•超低功耗协处理器(ULP)：–ULP-RISC-V协处理器–ULP-FSM协处理器安全机制•安全启动•Flash加密•4-Kbit OTP，用户可用的高达1792位•加密硬件加速器：–AES-128/256(FIPS PUB197)–Hash(FIPS PUB180-4)–RSA–随机数生成器(RNG)–HMAC–数字签名应用低功耗芯片ESP32-S3专为物联网(IoT)设备而设计，应用领域包括：•智能家居•工业自动化•医疗保健•消费电子产品•智慧农业•POS机•服务机器人•音频设备•通用低功耗IoT传感器集线器•通用低功耗IoT数据记录器•摄像头视频流传输•USB设备•语音识别•图像识别•Wi-Fi+蓝牙网卡•触摸和接近感应目录产品概述2产品特性3应用41ESP32-S3系列型号对比10 1.1命名规则10 1.2型号对比102管脚11 2.1管脚布局11 2.2管脚概述12 2.3IO管脚152.3.1IO MUX和GPIO管脚功能152.3.2RTC和模拟管脚功能182.3.3GPIO和RTC_GPIO的限制19 2.4模拟管脚19 2.5电源202.5.1电源管脚202.5.2电源管理202.5.3芯片上电和复位21 2.6Strapping管脚212.6.1芯片启动模式控制232.6.2VDD_SPI电压控制232.6.3ROM日志打印控制232.6.4JTAG信号源控制24 2.7芯片与flash/PSRAM的管脚对应关系253功能描述26 3.1CPU和存储263.1.1CPU263.1.2片上存储263.1.3外部Flash和片外RAM263.1.4存储器映射273.1.5Cache283.1.6eFuse控制器283.1.7处理器指令拓展(PIE)283.2RTC和低功耗管理283.2.1电源管理单元(PMU)283.2.2超低功耗协处理器(ULP)30 3.3模拟外设303.3.1模/数转换器(ADC)303.3.2温度传感器303.3.3触摸传感器31 3.4系统组件313.4.1复位和时钟313.4.2中断矩阵313.4.3权限控制323.4.4系统寄存器323.4.5通用DMA控制器333.4.6CPU时钟333.4.7RTC时钟333.4.8时钟毛刺检测33 3.5数字外设343.5.1IO MUX和GPIO交换矩阵343.5.2串行外设接口(SPI)343.5.3LCD接口363.5.4摄像头接口363.5.5UART控制器363.5.6I2C接口373.5.7I2S接口373.5.8红外遥控373.5.9脉冲计数控制器383.5.10LED PWM控制器383.5.11USB2.0OTG全速接口383.5.12USB串口/JTAG控制器393.5.13电机控制脉宽调制器(MCPWM)393.5.14SD/MMC主机控制器393.5.15TWAI®控制器40 3.6射频和Wi-Fi403.6.1 2.4GHz接收器413.6.2 2.4GHz发射器413.6.3时钟生成器413.6.4Wi-Fi射频和基带413.6.5Wi-Fi MAC423.6.6联网特性42 3.7低功耗蓝牙423.7.1低功耗蓝牙射频和物理层423.7.2低功耗蓝牙链路层控制器42 3.8定时器433.8.1通用定时器433.8.2系统定时器433.8.3看门狗定时器443.8.4XTAL32K看门狗定时器44 3.9加密/安全组件443.9.1片外存储器加密与解密443.9.2安全启动453.9.3HMAC加速器453.9.4数字签名453.9.5World控制器453.9.6SHA加速器453.9.7AES加速器463.9.8RSA加速器463.9.9随机数发生器47 3.10外设管脚分配474电气特性53 4.1绝对最大额定值53 4.2建议电源条件53 4.3VDD_SPI输出特性54 4.4直流电气特性(3.3V,25°C)54 4.5ADC特性55 4.6功耗特性554.6.1Active模式下的RF功耗554.6.2其他功耗模式下的功耗55 4.7可靠性57 4.8Wi-Fi射频574.8.1Wi-Fi射频发射器(TX)规格574.8.2Wi-Fi射频接收器(RX)规格58 4.9低功耗蓝牙射频594.9.1低功耗蓝牙射频发射器(TX)规格604.9.2低功耗蓝牙射频接收器(RX)规格615封装646相关文档和资源66附录A–ESP32-S3管脚总览67修订历史681-1ESP32-S3系列芯片对比10 2-1管脚概述13 2-2芯片上电过程中的管脚毛刺14 2-3IO MUX管脚功能16 2-4RTC和模拟功能18 2-5模拟管脚19 2-6电源管脚20 2-7电压稳压器20 2-8上电和复位时序参数说明21 2-9Strapping管脚默认配置22 2-10Strapping管脚的时序参数说明22 2-11芯片启动模式控制23 2-12VDD_SPI电压控制23 2-13JTAG信号源控制24 2-14芯片与封装内flash/PSRAM的管脚对应关系25 3-1模块和电源域30 3-2SPI管脚配置36 3-3外设和传感器管脚分配47 4-1绝对最大额定值53 4-2建议电源条件53 4-3VDD_SPI内部和输出特性54 4-4直流电气特性(3.3V,25°C)54 4-5ADC特性55 4-6不同RF模式下的Wi-Fi功耗55 4-7Modem-sleep模式下的功耗56 4-8低功耗模式下的功耗56 4-9可靠性认证57 4-10Wi-Fi频率57 4-11频谱模板和EVM符合802.11标准时的发射功率57 4-12发射EVM测试58 4-13接收灵敏度58 4-14最大接收电平59 4-15接收邻道抑制59 4-16低功耗蓝牙频率59 4-17发射器特性-低功耗蓝牙1Mbps60 4-18发射器特性-低功耗蓝牙2Mbps60 4-19发射器特性-低功耗蓝牙125Kbps60 4-20发射器特性-低功耗蓝牙500Kbps61 4-21接收器特性-低功耗蓝牙1Mbps61 4-22接收器特性-低功耗蓝牙2Mbps62 4-23接收器特性-低功耗蓝牙125Kbps62 4-24接收器特性-低功耗蓝牙500Kbps631-1ESP32-S3系列芯片命名规则10 2-1ESP32-S3管脚布局（俯视图）11 2-2ESP32-S3电源管理21 2-3上电和复位时序参数图21 2-4Strapping管脚的时序参数图23 3-1地址映射结构27 3-2模块和电源域29 5-1QFN56(7×7mm)封装64 5-2QFNWB(7×7mm)封装（仅适用于ESP32-S3FH4R2）651ESP32-S3系列型号对比1ESP32-S3系列型号对比1.1命名规则H VESP32-S3F x R x1更多关于芯片丝印和包装的信息，请参考章节5封装。

低功耗蓝牙（BluetoothLow Energy），简称BLE。

蓝牙低能耗无线技术利用许多智能手段最大限度地降低功耗。

蓝牙低能耗架构共有两种芯片构成：单模芯片和双模芯片。

蓝牙单模器件是蓝牙规范中新出现的一种只支持蓝牙低能耗技术的芯片——是专门针对ULP操作优化的技术的一部分。

蓝牙单模芯片可以和其它单模芯片及双模芯片通信，此时后者需要使用自身架构中的蓝牙低能耗技术部分进行收发数据。

双模芯片也能与标准蓝牙技术及使用传统蓝牙架构的其它双模芯片通信。

TI用于感测应用的蓝牙低功耗装置是真正的 SoC 解决方案。

CC254x SoC 系列完美结合 TI 协议堆栈、基本软件（profile software）以及样品应用（sample application），是高弹性、低成本单模蓝牙低功耗解决方案。

接下来我们将结合CC254x，讲解从环境的搭建到蓝牙4.0协议栈的开发来深入学习蓝牙4.0的开发过程。

本教程共分为六部分，主要知识点如下所示：第一部分知识点：第一节 BLE开发环境的搭建第二节 BLE快速体验第三节创建IAR工程-点亮LED第四节控制LED第五节 LCD12864显示第二部分知识点：第六节独立按键之查询方式第七节独立按键之中断方式第八节 CC254x内部温度传感器温度采集第九节五向按键第十节蜂鸣器第三部分知识点：第十一节串口通信第十二节 Flash的读写第十三节 BLE协议栈简介第十四节 OSAL工作原理第十五节 BLE蓝牙4.0协议栈启动分析第四部分知识点：第十六节协议栈LED实验第十七节协议栈LCD显示第十八节协议栈UART实验第十九节协议栈五向按键第二十节协议栈Flash数据存储第五部分知识点：第二十一节 DHT11温湿度传感器第二十二节蓝牙协议栈之从机通讯第二十三节蓝牙协议栈主从一体之主机通讯第二十四节 OAD空中升级第二十五节 SBL串口升级第六部分知识点：第二十六节 UBL-USB升级第二十七节 MT-iBeacon基站使用iPhone空中升级第二十八节 MT-iBeacon基站在PC端实现OAD空中升级第二十九节 MT-iBeacon基站关于LightBlue软件的使用第三十节如何使用MT-USBDongle的透传功能有关TI 的CC254x芯片介绍，可点击下面链接查看：主流蓝牙BLE控制芯片详解（1）：TI CC2540BLE是蓝牙4.0规范中的一种，其中master最多有7个外设，低功耗，低延迟，低吞吐量。

低功耗蓝牙技术原理与应用以低功耗蓝牙技术原理与应用为标题，我们来探讨一下低功耗蓝牙技术的基本原理和它在各个领域的应用。

低功耗蓝牙技术（Low Energy Bluetooth，LE Bluetooth）是一种专门为低功耗应用而设计的蓝牙技术标准。

它在蓝牙4.0版本中被引入，目的是为了满足对电池寿命要求较高的应用场景，如智能手环、智能家居、健康监测等。

相比传统的蓝牙技术，低功耗蓝牙技术具有更低的功耗和更简化的通信流程。

低功耗蓝牙技术的原理主要包括以下几个方面：1. 低功耗设计：低功耗蓝牙技术采用了一系列低功耗设计策略，如快速进入睡眠状态、节能时钟管理、功耗优化的数据传输等。

这些设计可以大幅降低设备的功耗，延长电池的使用寿命。

2. 快速连接和断开：低功耗蓝牙技术支持快速连接和断开的特性，设备可以在需要时快速建立连接，并在不需要时尽快断开连接，从而减少了能量的消耗。

3. 广播和扫描：低功耗蓝牙技术通过广播和扫描的方式进行设备之间的信息交换。

设备可以通过广播自己的存在，其他设备可以通过扫描来寻找附近的设备并建立连接。

4. GATT协议：低功耗蓝牙技术使用了通用属性配置文件（GenericAttribute Profile，GATT）协议来定义设备之间的通信方式。

GATT协议基于客户端-服务器的模型，设备可以通过GATT协议来读取和写入对方的属性值。

低功耗蓝牙技术在各个领域有着广泛的应用。

下面我们来看几个典型的应用案例：1. 智能家居：低功耗蓝牙技术可以使各种智能设备如智能灯泡、智能插座、智能门锁等实现互联互通，用户可以通过手机或其他控制设备来远程控制家居设备，实现智能化的家居管理。

2. 健康监测：低功耗蓝牙技术可以应用于各种健康监测设备，如智能手环、智能手表等。

这些设备可以实时监测用户的心率、步数、睡眠质量等健康指标，并将数据传输到手机或云端进行分析和管理。

3. 物联网设备：低功耗蓝牙技术可以使各种物联网设备实现互联互通，如智能传感器、智能门禁系统、智能停车系统等。

高效全能的蓝牙低功耗通信协议设计与实现概述蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy, BLE）通信协议是一种针对低功耗应用的无线通信协议。

它被广泛应用在物联网、健康医疗、智能家居等领域中。

本文将介绍高效全能的蓝牙低功耗通信协议的设计原则和实现方法。

一、设计原则1. 低功耗：蓝牙低功耗通信协议的设计目标之一是尽可能减少能耗。

通过采用短暂的连接时间、低速率的数据传输和长时间的待机模式等方式来实现低功耗的通信。

2. 快速连接：在物联网等应用中，设备间的快速连接是非常重要的。

因此，蓝牙低功耗通信协议应设计为能够快速建立连接的模式，以提高用户体验。

3. 安全性：随着物联网发展，对通信数据的安全性要求越来越高。

蓝牙低功耗通信协议需要提供安全的数据传输机制，如数据加密和身份验证。

4. 兼容性：为了实现设备间的互联互通，蓝牙低功耗通信协议应具备良好的兼容性，能够与现有的蓝牙技术互通，保证设备的互操作性。

二、实现方法1. 协议栈的设计：蓝牙低功耗通信协议的实现离不开协议栈的设计。

协议栈由物理层、链路层、主机控制器接口（Host Controller Interface, HCI）和应用层组成。

物理层负责物理信号的收发，链路层负责建立连接和数据传输，HCI负责协议栈和主机设备的交互，应用层则是用户与设备交互的接口。

2. 蓝牙功能的选择：根据具体需求，选择蓝牙低功耗通信协议中需要实现的功能。

常见的功能包括连接建立、断开和维护、数据传输和身份验证等。

3. 数据传输的优化：为了提高通信效率，数据传输需要进行优化。

可以采用分包传输、数据压缩和差错检测等方式来提升数据传输效率和可靠性。

4. 电源管理：对于低功耗设备来说，电源管理至关重要。

通过合理地管理设备的电源，如休眠模式、工作模式切换等方式，可以有效延长设备的电池寿命。

5. 安全机制的实现：为了保证通信数据的安全性，蓝牙低功耗通信协议需要实现相应的安全机制。

常见的安全机制包括数据加密、身份验证和密钥管理等。