零基础快速掌握BLE低功耗蓝牙

BLE——低功耗蓝⽛（BluetoothLowEnergy）1、简介以下蓝⽛协议特指低功耗蓝⽛协议。

蓝⽛协议是由SIG制定并维护的通信协议，蓝⽛协议栈是蓝⽛协议的具体实现。

各⼚商都根据蓝⽛协议实现了⾃⼰的⼀套函数库——蓝⽛协议栈，所以不同⼚商的蓝⽛协议栈之间存在差别，但都遵循制定的蓝⽛协议。

蓝⽛技术的实质是建⽴通⽤⽆线接⼝及其控制软件的标准，使移动通信与计算机⽹络之间能实现⽆缝连接。

蓝⽛通讯最初设计初衷是⽅便移动电话（⼿机）与配件之间进⾏低成本、低功耗⽆线通信连接。

通俗地说，蓝⽛最初就是为了替代串⼝，实现⽆线串⼝的功能。

蓝⽛4.1就是⼀个⼤杂烩：BR/EDR沿⽤旧的蓝⽛规范，LE抄袭802.15.4，AMP直接使⽤802.11。

以上操作的⽬的是为了提⾼蓝⽛的兼容性和易⽤性，但是需要在功耗和传输速率之间取得平衡，整体来说，这个设计并不⼗分优雅，只是存在即合理。

标准号：IEEE 802.15.1核⼼：低功耗技术，即Low EnergyRF规格⼯作频段：2.4GHz~2.4835GHz，ISM（Industrial，Scientific and Medical）频段；⼯作频道：40个频道，每个频道2MHz的间隔，3个⼴播信道（37-2402MHz，38-2426MHz，39-2480MHz），37个数据信道，⼴播报⽂还是数据报⽂由信道决定；调制⽅式：GFSK，调制指数为0.5中⼼频率容限：±150kHz功耗功耗限制：-20dBm~10dBm特性可靠性：⾃适应跳频，保证在⽆⼲扰信道上通信；安全性：认证、绑定、配对，配对绑定在⼀些⼿机上可能存在兼容性问题，慎⽤；数据速率：PHY层1Mbps，4.2及以上⽀持PHY2Mbps；传输距离：⼀般认为在30m以内，可靠通信距离最好保持在15m以内，穿墙会⼤幅降低传输距离；蓝⽛5协议中的coded技术可以增加蓝⽛传输距离；BLE优势在于低功耗、低成本、有⼿机作为强⼤的后盾，安全，应⽤⼴泛。

低功耗（BLE）蓝牙跳频通信技术原理BLE蓝牙跳频通信技术可以将可用频点扩展开来，可以容纳更多的设备量，另外还能大大的提高保密性能，其中的3个绿色信道是用来搜索设备的时候广播用的，另外剩下的37个信道主要用于数据通信。

它的数据传输间隔从7.5mS到4S即0.25Hz到133.3Hz之间，一般情况下用0.25到1s 的间隔，这个范围比其他同类通信无线技术要大很多。

BLE蓝牙主机和从机会先进行“交流”，共同商议一个双方都认可的连接间隔，这样可以使发射与接收同步进行，从而降低电量和带宽的损耗。

通信频率是2402MHz到2480MHz区间，其中有3个广播信道，37个数据信道，跳频通信在前面提到了，这种方式可以有效提高传输抗干扰能力和空间内同时容纳的设备数量，同时加强了传输保密性能。

识别不同设备的方式是采用48位共可以编号2的48次方即281474976710656，即10的14.45次方个设备而不重号。

打个比喻，比如厚度1cm的心率传感器，叠起来可以从太阳到地球跑9个来回。

也有人大致算过可以给地球上每一粒沙子都编上号还可以用。

这个地址是蓝牙芯片生产厂商预先刻录在芯片里面的，所以是不会存在重号的情况。

所以，在低功耗蓝牙通信这块，基本可以总结出以下结论：BLE蓝牙的跳频技术在抗干扰性、容纳相同设备同时通信、数据安全性方面具有非常好的性能。

此外，在当前BLE蓝牙最新版本中可以实现多对多连接。

扩展到BLE蓝牙模块中也是一样的，如今蓝牙5.0技术已经非常成熟，应用也非常广泛，众多蓝牙模块厂家都已应用上最新蓝牙技术，如云里物里的蓝牙模块MS50SFB就是采用的蓝牙5.0技术。

低功耗蓝牙的优势极为明显，在保密性，数据传输，功耗，主机控制，拓扑结构等等表现都不错。

基于蓝牙技术受众面广，在未来不论是智能家居还是可穿戴设备或是消费电子，都会实现互联互通，创造更多的智能化服务，这也是物联网发展的新趋势。

BLE蓝牙的使用流程1. 简介BLE（Bluetooth Low Energy）蓝牙是一种低功耗蓝牙技术，主要用于物联网设备和传感器等低功耗设备之间的通信。

本文档将介绍BLE蓝牙的使用流程。

2. 设备准备在开始使用BLE蓝牙之前，需要准备以下设备：•主设备（如手机、电脑等）•从设备（如传感器、智能设备等）3. BLE蓝牙的连接流程BLE蓝牙的连接流程一般包括以下几个步骤：•扫描设备•连接设备•发现服务•发现特征值•读写数据3.1 扫描设备要连接BLE设备，首先需要扫描设备，以便找到要连接的目标设备。

扫描设备的流程可以概括如下：•启动蓝牙•开始扫描•监听设备扫描结果•停止扫描3.2 连接设备找到目标设备之后，需要进行设备的连接。

连接设备的流程如下：•选择目标设备•建立蓝牙连接•监听连接状态•等待连接完成3.3 发现服务连接成功后，需要发现设备提供的服务。

服务是一组特征值的集合，用于提供不同的功能。

发现服务的流程如下：•获取连接的设备•开始发现服务•监听服务发现结果•停止发现服务3.4 发现特征值在发现服务之后，可以进一步发现服务所包含的特征值。

特征值用于读写设备提供的数据。

发现特征值的流程如下：•获取服务•开始发现特征值•监听特征值发现结果•停止发现特征值3.5 读写数据在发现特征值之后，可以通过读写特征值来进行数据的传输。

读写数据的流程如下：•获取特征值•读取特征值数据•写入特征值数据4. 结束连接在使用完成之后，需要断开与设备的连接。

结束连接的流程如下：•断开蓝牙连接•监听连接断开状态•等待断开完成5. 总结通过以上流程，我们可以实现与BLE蓝牙设备的连接、数据读写等操作。

在实际开发过程中，还需要根据具体的需求进行相关的业务逻辑处理。

希望本文档能够帮助你理解BLE蓝牙的使用流程。

BLE蓝牙基础知识点普及提起物联网无线连接技术，相信大家都知道蓝牙，而对物联网领域了解不深的朋友很容易对传统蓝牙和低功耗蓝牙（BLE）混淆，甚至以为这两个名词指的是同一事物，其实不然。

本文云里物里将分享关于BLE的一些知识点。

BLE简介BLE的英文名全称为Bluetooth Low Energy，中文名称为蓝牙低功耗。

主要特点为低成本、超低功耗、短距离、标准接口和可互操作性强，并且工作在免许可的 2.4GHz ISM射频段。

*BLE协议栈的配置*1、PHY层：1Mbps自适应跳频GFSK（高斯频移键控），运行在免证的2.4GHz频段。

2、连接层LL：控制芯片工作在standby（准备）、advertising（广播）、scanning（监听扫描）、initiating （发起连接）、connected（已连接）这五个状态中的一种。

发起连接的设备变为master（主机），接受连接请求的设备变为slave（从机）。

3、主机控制层HCI：向上为主机提供软件应用程序接口（API），对外为外部硬件控制接口，可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制。

4、逻辑链路控制与适配协议L2CAP层：为上层提供数据封装服务，允许逻辑上的端到端数据通信。

5、安全管理层SM：提供配对和密匙分发服务，实现安全连接和数据交换。

6、通用访问配置文件GAP层：直接与应用程序或配置文件（profiles）通信的接口，处理设备发现和连接相关服务。

另外还处理安全特性的初始化。

7、属性协议层ATT：导出特定的数据（称为属性）到其他设备，允许设备向另外一个设备展示一块特定的数据，称之为"属性"，展示属性的设备称为server，预支配对的设备称为client。

8、通用属性配置文件GATT：定义了使用ATT的服务框架和配置文件（profiles）的结构。

BLE中所有的数据通信都需要经过GATT。

*BLE的两种芯片架构*蓝牙低功耗架构共有两种芯片构成：单模芯片和双模芯片。

蓝牙低能耗蓝牙低能耗（（BLE ）技术技术简介简介蓝牙低能耗技术简介蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM 射频频段。

它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。

它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。

蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。

另外，因为BLE 技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态(节省能源)，此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。

BLE 技术的工作模式非常适合用于从微型无线传感器(每半秒交换一次数据)或使用完全异步通信的遥控器等其它外设传送数据。

这些设备发送的数据量非常少(通常几个字节)，而且发送次数也很少(例如每秒几次到每分钟一次，甚至更少)。

超低功耗无线技术蓝牙低能耗技术的三大特性成就了ULP 性能，这三大特性分别是最大化的待机时间、快速连接和低峰值的发送/接收功耗。

无线“开启”的时间只要不是很短就会令电池寿命急剧降低，因此任何必需的发送或接收任务需要很快完成。

被蓝牙低能耗技术用来最小化无线开启时间的第一个技巧是仅用3个“广告”信道搜索其它设备，或向寻求建立连接的设备宣告自身存在。

相比之下，标准蓝牙技术使用了32个信道。

这意味着蓝牙低能耗技术扫描其它设备只需“开启”0.6至1.2ms 时间，而标准蓝牙技术需要22.5ms 时间来扫描它的32个信道。

结果蓝牙低能耗技术定位其它无线设备所需的功耗要比标准蓝牙技术低10至20倍。

值得注意的是，使用3个广告信道是某种程度上的妥协：这是在频谱非常拥挤的部分对“开启”时间(对应于功耗)和鲁棒性的一种折衷(广告信道越少，另外一个无线设备在选用频率上广播的机会就越多，就越容易造成信号冲突)。

不过该规范的设计师对于平衡这种妥协相当有信心——比如，他们选择的广告信道不会与Wi-Fi 默认信道发生冲突(见图1)图1：蓝牙低能耗技术的广告信道是经过慎重选择的，可以避免与Wi-Fi发生冲突蓝牙低能耗技术的广告信道是经过慎重选择的，一旦连接成功后，蓝牙低能耗技术就会切换到37个数据信道之一。

[BLE]低功耗蓝牙介绍一、BLE的协议栈框架BLE协议栈包括两个部分，主机(Host)和控制器(Controller)。

二者通过HCI(Host Controller Interface)标准接口相互通信。

常用的单芯片单模BLE芯片有TI的CC254X、CC26xx，nordic的NRF51288，dailog的DA14580等等，双芯片的双模BT有TI的CC2564。

NRF52832吊炸天啊~~~~~协议栈整体结构图如下：主机是一个逻辑实体，定义包括应用层以下，HCI以上的配置文件(Profile)、通用访问协议(GAP)、通用属性协议(GATT)、属性协议(ATT)、安全管理协议(SMP)、逻辑链路控制适配层(L2CAP)、HCI驱动各层。

控制器也是一个逻辑实体，定义HCI层以下的HCI固件、链路层(LL)，物理层(PHY)各层。

三、协议栈各层介绍1、物理层规范（PHY）射频方面，BLE工作在免费的2.4GHz ISM(Industrial Scientific Medical)频段，其频带是2400 -2483.5MHz，BLE的调制方式是高斯频移键控(GFSK)，BT=0.5，而标准蓝牙技术是0.35，0.5的指数接近高斯最小频移键控(GMSK)方案，可以降低无线设备的功耗要求(这方面的原因比较复杂)。

更低调制指数还有两个好处，即提高覆盖范围和增强鲁棒性；二进制“1”和“0”分表表示正频偏和负频偏，在使用频谱仪（N9020A）测试频偏时需要提前知道其背离频率；发射功率范围在-20dBm~+10dBm之间（天线增益为0dBi情况下）；误比特率为0.1%的情况下，接收灵敏度小于-70dBm；通信距离可到达100m；传输速率为1Mbps；数据包间对中心频率的偏移应当小于±150kHz，其中包括了初始的频率补偿和频率漂移；在一个数据包内，频率偏移应当小于150kHz，最大的频率偏移率不能超过400Hz/us，一般要求在±20PPM以内即可。

ble手册阅读指南（最新版）目录1.蓝牙低功耗（BLE）技术概述2.蓝牙低功耗（BLE）手册的作用和结构3.如何阅读蓝牙低功耗（BLE）手册4.蓝牙低功耗（BLE）手册中的重要概念和规范5.总结正文蓝牙低功耗（BLE）技术概述蓝牙低功耗（BLE）技术，也称为蓝牙智能（Bluetooth Smart），是蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）在 2010 年推出的一种新型短距离无线通信技术。

相较于传统蓝牙技术，BLE 具有更低的功耗、更远的通信距离和更高的传输速率等特点。

BLE 技术广泛应用于物联网（IoT）、可穿戴设备、智能家居等领域，为用户提供便捷的数据传输和信息交互功能。

蓝牙低功耗（BLE）手册的作用和结构蓝牙低功耗（BLE）手册是蓝牙技术联盟为开发者提供的一份详细的技术指南，旨在帮助开发者快速掌握 BLE 技术的原理、规范和实现方法。

BLE 手册分为以下几个部分：1.基本概念：介绍 BLE 技术的基本原理、通信方式和系统架构等内容。

2.通信协议：详述 BLE 通信的各个层次，包括物理层、链路层、网络层和应用层等。

3.设备角色和操作：介绍 BLE 设备在通信过程中的不同角色，以及各种操作方法和流程。

4.应用示例：通过具体的应用实例，演示如何使用 BLE 技术实现数据传输和信息交互。

5.规范和测试：提供 BLE 技术相关的规范文档和测试方法，确保设备和应用的兼容性和可靠性。

如何阅读蓝牙低功耗（BLE）手册为了更好地阅读和理解蓝牙低功耗（BLE）手册，建议您遵循以下步骤：1.熟悉基本概念：首先阅读“基本概念”部分，了解 BLE 技术的基本原理和优势，为后续阅读打下基础。

2.学习通信协议：接着阅读“通信协议”部分，掌握 BLE 通信的各个层次和关键技术，以便在实际开发中应用。

3.了解设备角色和操作：在“设备角色和操作”部分，学习 BLE 设备的不同角色和操作流程，为设计和开发设备奠定基础。

4.学习应用示例：通过阅读“应用示例”部分，了解 BLE 技术在各个领域的具体应用，为自己的项目寻求灵感。

培训资料低功耗蓝牙培训资料：低功耗蓝牙在当今科技飞速发展的时代，蓝牙技术已经成为我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。

而低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，简称BLE）作为蓝牙技术的一个重要分支，更是因其低功耗、低成本、短距离传输等特点，在物联网、智能家居、可穿戴设备等领域得到了广泛的应用。

一、低功耗蓝牙的基本概念低功耗蓝牙是一种短距离无线通信技术，它在传统蓝牙技术的基础上进行了优化和改进，以实现更低的功耗和更高效的数据传输。

与传统蓝牙相比，低功耗蓝牙的最大特点就是功耗低，这使得它能够在使用小型电池供电的设备上长时间运行，例如智能手环、智能手表、蓝牙传感器等。

二、低功耗蓝牙的工作原理低功耗蓝牙采用了一种称为“广播”的通信方式。

设备可以在不建立连接的情况下，周期性地发送广播数据包，其他设备在接收到广播数据包后，可以根据需要决定是否与发送设备建立连接。

这种广播方式大大降低了设备的功耗，因为在大多数时间里，设备都处于睡眠状态，只有在发送或接收数据时才会短暂唤醒。

低功耗蓝牙的连接过程相对简单。

当两个设备需要进行数据传输时，其中一个设备作为主设备发起连接请求，另一个设备作为从设备响应请求。

连接建立后，主设备和从设备可以进行双向的数据传输。

在数据传输过程中，低功耗蓝牙采用了多种节能策略，例如调整传输速率、缩短连接时间等，以进一步降低功耗。

三、低功耗蓝牙的应用场景1、物联网在物联网领域，低功耗蓝牙可以用于连接各种传感器和智能设备，实现数据的采集和传输。

例如，在智能农业中，低功耗蓝牙传感器可以监测土壤湿度、温度、光照等环境参数，并将数据传输到控制中心，实现精准灌溉和施肥。

2、智能家居智能家居是低功耗蓝牙的另一个重要应用领域。

通过低功耗蓝牙，用户可以使用手机或其他智能设备控制家中的智能灯具、智能门锁、智能窗帘等设备，实现家居的智能化和自动化。

3、可穿戴设备智能手环、智能手表等可穿戴设备通常采用低功耗蓝牙与手机等设备进行连接，实现数据同步和通知推送。

A501 BLE快速入门基础目录A5011.BLE概述2.广播、扫描3.连接4.属性数据库5.对属性的基本操作BLE概述A501 BLE与蓝牙4.0的区别蓝牙4.0实际是个三位一体的蓝牙技术，它将三种规格合而为一，分别是传统蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙技术，这三个规格可以组合或者单独使用。

单模设备只支持低功耗蓝牙。

双模设备即支持经典蓝牙，又支持低功耗蓝牙。

仅支持经典蓝牙的设备。

BLE概述A501 BLE的应用（未来五年将有十亿的设备需求量）2.4G蓝牙低功耗系统消费类电子产品移动电话外围扩展设备运动和休闲设备健康医疗用品（血压计、体温计……）汽车电子设备人机接口设备（鼠标、键盘、遥控器……）USB DongleBLE概述A501 BLE的体系结构BLE概述A501 BLE设备链路层状态BLE概述A501 信道频率/MHz 信道编号2402 37（广播信道）2404~2424 0~10（数据信道）2426 38（广播信道）2428~2478 11~36（数据信道）2480 39（广播信道）广播A501设备每次广播时，会在3个广播信道上发送相同的报文。

称为一个广播事件。

广播间隔，2次广播事件之间的时间。

广播间隔的取值范围20ms~10.28s链路层会在每两次广播事件期间产生一个随机广播延时时间（0~10ms），避免数据碰撞凡是在广播信道传输的都是广播报文。

广播A501 广播数据最大长度31个字节数据格式，长度：类型：数据020106 06FF32342E3435 050863636363 00000000000000000扫描A501 每次扫描设备打开接收器去监听广播设备，称为一个扫描事件。

扫描事件交替地发生在三个特定的广播信道：37,38,39扫描的两个参数扫描间隔：扫描设备的扫描频率扫描窗口：每次扫描事件的持续时间连接A501连接A501连接请求参数：接入地址----链路层使用CRC初始值----链路层使用连接间隔传输窗口偏移传输窗口大小从设备延迟监控超时信道图调频算法增量休眠时钟精度连接A501连接间隔：一个连接事件是指主设备和从设备之间相互发送数据包的过程。

低功耗蓝牙BLE协议低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)协议是一种专为低功率设备所设计的无线通信协议，它主要用于物联网(IoT)设备、传感器、可穿戴设备等。

相对于传统的蓝牙协议，BLE协议具有更低的功耗、更小的尺寸和较短的传输距离。

BLE协议的设计目的是为了在不消耗太多电量的前提下进行短距离数据传输。

它具有以下特点：1.低功耗：BLE协议采用了一系列策略来降低功耗。

例如，它使用了更快速、更短暂的连接方式来降低设备的活跃时间。

此外，BLE协议还提供了一个睡眠模式，使设备在不传输数据时可以降低能耗。

2.小尺寸：BLE协议为小型设备设计，使其可以适应体积有限的设备。

这使得BLE可以应用于可穿戴设备、传感器、健身设备等。

3.较短的传输距离：相对于传统蓝牙协议，BLE协议的传输距离较短。

这也是为了适应低功耗设备的需求，以避免不必要的能耗。

BLE协议的通信过程主要包括了广播、扫描和连接三个阶段。

1.广播：在广播阶段，低功耗设备周期性地发送广播信号。

广播信号包含了设备的唯一标识符和一些元数据信息。

这样其他设备就可以接收到广播信号，从而得知设备的存在。

2.扫描：在扫描阶段，设备可以主动或者被动地扫描广播信号。

当设备接收到广播信号后，它可以决定是否要和发送广播信号的设备建立连接。

3.连接：当设备决定要连接到其中一设备时，它会发送一个连接请求。

发送连接请求的设备称为中心设备，接收连接请求的设备称为外设设备。

一旦连接建立，中心设备和外设设备就可以进行数据的传输。

BLE协议使用了一种称为GATT（Generic Attribute Profile）的框架来定义数据传输。

GATT定义了一个层次结构，包含了服务和特征。

服务是设备提供的一组相关功能，特征是服务中的一个可读或可写的数据项。

总之，低功耗蓝牙BLE协议通过降低功耗、减小尺寸和提供较短的传输距离，为低功耗设备提供了一种高效的无线通信解决方案。