本系列学习笔记来源于啃书《低功耗蓝牙开发权威指南》。共计15章，每章将会一个笔记。本书系统讲解了蓝牙4.0的原理、体系结构、硬件设计以及应用开发。由于本人主要进行蓝牙软件开发，所以只对其中的原理做详细笔记、其他只对重点做笔记。

低功耗蓝牙技术

如果我能 看的更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。
—牛顿

行吧，虽然据说这句话是嘲讽胡克的，但是也是有道理的。

BLE是当前所有用来设计和使用的功耗最低的无线技术。是经典蓝牙的扩展。

1.0版蓝牙为基本码率（BR）。最大物理层数据速率为1Mbps；

2.0版本为增强码率（EDR）。其物理层数据传输率增至3Mbps；

3.0引入AMP，交替射频技术，利用IEEE 802.11实现了高达数百Mbps的物理层数据速率。

4.0为低功耗蓝牙，选择完全不同的方向：并不是只增加可达的数据传输速率，而是尽可能从降低功耗进行优化。

实现低成本的设计有三个关键因素

ISM频段

2.4GHz ISM频段对于无线技术而言都是糟糕的频段。传播特性差，能力极容易被各类物体吸收，尤其是水。但是该频段优势是全世界可以免许可、自由的使用。免许可不等同于毫无约束，仍然要遵循相当多的规则，主要是限制设备的输出能量和范围。

IP许可

蓝牙技术联盟的政策使得蓝牙设备的专利许可成本大为降低。而许可成本的降低使得没见设备的成本也显著降低。

低功耗

低功耗的基础设计就是以纽扣电池作为能量来源。（小、便宜、易购买）

设备类型

双模设备

既支持经典蓝牙有支持低功耗蓝牙。

该设备要求主机和控制器分别提供新的软硬件（包括固件）。

单模设备

只支持低功耗蓝牙。

经典设备

只支持经典蓝牙的设备

设计目标

实现最低的功耗

• 全球操作
• 低成本
• 鲁棒性
• 短距离
• 低功耗

全球操作

需要一个在世界范围内都能使用的无线频段。2.45GHz频段是目前唯一一个可实现低成本、大批量制造的频段.

低成本

意味着系统应该尽可能做到简洁、高效。

鲁棒性

2.45GHz频段已经非常拥挤。因此需要采用自适应跳频技术。否则设计一个能在各种干扰下全天候工作的无线设备将会是不可能完成的任务。自适应跳频不仅有助于迅速确定干扰源，从而灵活规避。任何无线技术只有具备这样的鲁棒性才能在拥挤的无线频段里脱颖而出。

鲁棒性还包括检测和纠正比特误码的能力，这类错误通常由背景噪声引起。在大部分标准中，使用了较短的CRC校验码。

短距离

实际上存在一些问题，真正含义在于低功耗蓝牙网络是一个个人局域网。

低功耗

低功耗蓝牙将能量的消耗目标降低了1-2个数量级。经典蓝牙设计目标几天或若干小时的头戴耳机通话。而低功耗蓝牙设计目标是让测量气温、步行距离的传感器能够工作几年时间。

术语

自适应跳频

一种采用某个频率子集的技术，是设备可以避免其他非自适应技术使用该频率（比如Wi-Fi接入点）。

体系结构

低功耗蓝牙的设计方案

跳频

两个设备之间使用多个频率通讯，某一时刻只用一个频率，各频率按照确定的顺序依次使用

层

系统中实现一个具体功能的部分，例如物理层负责无线电操作。系统中每一层都是根据上层或下层抽象而来。链路层并不需要知道有关无线电功能的所有细节；逻辑链路控制层和适配层不需要知道关于链路层如何让工作的所有细节，这一抽象概念对管理复杂系统至关重要。

主设备

微微网中协调与其他设备的操作的一台复杂设备

微微网

一个非常微小的网络。一个微微网包括唯一的一个主设备以及一个或者多个从设备，主设备负责协调与本微微网中所有其他从设备的操作。

无线频段

无线电波通过频率或波长进行划分。不同的无线电波具有不同的规则和使用方法。当某一范围内的无线电频率以同一规则组合起来时，该频率的集合就被成为一个无线频段

从设备

与主设备一起工作的简单设备。设备通常用途单一

WiFi

一种为高传输率而设计的补充无线技术，用于计算机等复杂设备的互联网接入。