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藍(lán)牙到底在傳輸什么?藍(lán)牙的工作原理

愛(ài)上半導(dǎo)體 ? 來(lái)源:愛(ài)上半導(dǎo)體 ? 2024-07-14 11:48 ? 次閱讀
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藍(lán)牙的傳輸頻率是2.4 GHZ ,也就是一秒鐘之內(nèi)藍(lán)牙信號(hào)可以改變24億次。

我曾經(jīng)天真的以為,信號(hào)每改變一次可以傳輸一位的信息,這樣來(lái)看一秒之內(nèi)可以傳輸24億位信息。

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1個(gè)字節(jié)等于8個(gè)比特位,則藍(lán)牙的傳輸速度最快可到300MB/S。

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然而實(shí)際情況是,藍(lán)牙的最高傳輸速度只有3MB/S。那實(shí)際的傳輸速率和我們?cè)O(shè)想的差距為什么這么大呢?還有就是藍(lán)牙到底在傳輸什么?

不管是什么通訊,它傳輸?shù)亩际嵌M(jìn)制的0和1,但是每一種通訊的幀格式各不相同。

比如說(shuō)串口通訊,它的一幀信息只傳遞10位信息!?

030b2970-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

一幀標(biāo)準(zhǔn)的CAN通訊有108位信息;

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藍(lán)牙通訊有兩種,分為經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙。

一幀經(jīng)典藍(lán)牙的數(shù)據(jù)包最多有357個(gè)字節(jié),低功耗藍(lán)牙最多有261個(gè)字節(jié)。

可以看一下他們的協(xié)議構(gòu)成,經(jīng)典藍(lán)牙的開(kāi)頭是9個(gè)字節(jié)的訪(fǎng)問(wèn)地址,訪(fǎng)問(wèn)地址可以來(lái)區(qū)分

每一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備,然后是7個(gè)字節(jié)的標(biāo)頭,標(biāo)頭的作用是確保數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。

再后面是數(shù)據(jù)位,長(zhǎng)度在0-339個(gè)字節(jié)之間,如果是簡(jiǎn)單的控制指令,它的數(shù)據(jù)位的長(zhǎng)度很

短,可能只有一兩個(gè)字節(jié),但如果傳遞的是音頻信號(hào),則它的數(shù)據(jù)位可達(dá)上百個(gè)字節(jié)。

最后的兩個(gè)字節(jié)是CRC校驗(yàn),用于檢測(cè)這一幀數(shù)據(jù)正確與否。

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再來(lái)看低功耗藍(lán)牙,在它的最開(kāi)始有1個(gè)字節(jié)的預(yù)補(bǔ)碼,用于時(shí)鐘同步和信道估計(jì)。

接下來(lái)是4個(gè)字節(jié)的訪(fǎng)問(wèn)地址,用于區(qū)分不同的藍(lán)牙設(shè)備。

然后是2-253個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)位,最后是三個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)位。

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這就是一幀完整的藍(lán)牙信息。

經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙的區(qū)別如下;

低功耗藍(lán)牙 經(jīng)典藍(lán)牙
信道 40個(gè)信道 2MHZ間隔 79個(gè)信道 1MHZ間隔
傳輸距離 10米左右 最大可100米
傳輸速度 通常不大于2M/S 最大3M/S
功耗 功耗極低
電池供電可使用數(shù)年時(shí)間
不注重功耗
著重于傳輸容量
應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)
智能家居
可穿戴設(shè)備
藍(lán)牙耳機(jī)
數(shù)據(jù)傳輸
鼠標(biāo)鍵盤(pán)

如果是有線(xiàn)傳輸,我們發(fā)送什么邏輯,電線(xiàn)中對(duì)應(yīng)的也就是什么電平。

但藍(lán)牙是無(wú)線(xiàn)傳輸,那高低電平在空中是如何傳輸?shù)哪兀?/p>

是不是我們發(fā)送一個(gè)高電平,在空氣中就有一個(gè)高電平;發(fā)送一個(gè)低電平,空氣中就會(huì)產(chǎn)生

一個(gè)低電平呢?

肯定不是這樣的。

真正的無(wú)線(xiàn)傳輸肯定不會(huì)這么簡(jiǎn)單。

藍(lán)牙的傳輸需要專(zhuān)門(mén)的藍(lán)牙模塊,它的作用是把CPU發(fā)出來(lái)的低頻數(shù)字信號(hào),轉(zhuǎn)化為

高頻的載波信號(hào)。

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很多個(gè)高頻載波信號(hào)才能表示一個(gè)0或者1,所以說(shuō)即使是藍(lán)牙的頻率是2.4Ghz,但藍(lán)牙的

數(shù)據(jù)傳輸速率最快也才3MB/S。

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如此看來(lái),藍(lán)牙至少得需要2種頻率才能傳遞數(shù)據(jù)。2.4GHz只是一個(gè)大概頻率。

藍(lán)牙利用的是高斯頻移鍵控技術(shù),低功耗藍(lán)牙的GFSK的偏移量一般為±185KHz,首先確定一個(gè)中心頻率,比如中心頻率為2.402GHZ,邏輯1是在中心頻率的基礎(chǔ)上加185KHZ,邏輯0是在這個(gè)基礎(chǔ)上減去185KHZ。

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一般同一個(gè)空間內(nèi)有很多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備,他們采用的都是這個(gè)頻率,那它們傳遞藍(lán)牙數(shù)據(jù)豈不

就亂了嗎?

不會(huì)的!

藍(lán)牙技術(shù)采用了多信道通訊,比如低功耗藍(lán)牙有40個(gè)信道。

信道范圍從2.402Ghz到2.480Ghz,每個(gè)信道的間隔是2MHZ,這樣就劃分了40個(gè)不同的信

道。比如在2.402GHz信道內(nèi)通訊,則它實(shí)際傳輸?shù)木褪俏覀儎偛磐ㄟ^(guò)GFSK計(jì)算的頻率。

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如果是經(jīng)典藍(lán)牙,它的信道數(shù)量是79個(gè),其范圍也是從2.402GHZ-2.480Ghz,但是每一個(gè)

信道的帶寬只有1MHZ。

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當(dāng)藍(lán)牙進(jìn)行通訊時(shí),會(huì)頻繁的在不同的信道之間進(jìn)行通訊,一秒之內(nèi)可達(dá)上百次跳頻。這樣

就能避免其它藍(lán)牙設(shè)備的干擾,使藍(lán)牙通訊更加穩(wěn)定。

最后再來(lái)解釋一下,藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸速率最高為3MB/S,說(shuō)的是數(shù)據(jù)在CPU和藍(lán)牙模塊之間的傳輸速率;

而藍(lán)牙的頻率位2.4GHZ,說(shuō)的是藍(lán)牙信號(hào)在空氣中的載波頻率為2.4GHZ。

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這就是我對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的一些簡(jiǎn)單理解,希望對(duì)你理解有幫助!

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原文標(biāo)題:藍(lán)牙其實(shí)很慢!只有幾兆!雖然頻率2.4G!藍(lán)牙的工作原理!

文章出處:【微信號(hào):gh_6c2eae7a436d,微信公眾號(hào):愛(ài)上半導(dǎo)體】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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