遇见蓝牙
第一次遇见蓝牙是2006年,室友拿着一款摩托罗拉的翻盖手机向我炫耀它的蓝牙功能,那时候我不记得有没有蓝牙耳机问世,因为当时我嫉妒的一再追问他,有这蓝牙有什么用?
他给我说用来传输照片文件等。
的确,2006年的手机上还没有wifi,我们宿舍的路由器都是那种最简单的TP-LINK,50M带宽4个口。所以手机上上如果想传输个照片文件还是很费事的,一般是用电脑通过U盘或者SD卡中转一下。
这样看来,当初摩托罗拉手机上设计的蓝牙,如果用来传输照片文件还是很靠谱的,这在当时是唯一可以简化两个手持设备之间传输文件的方式。
哦,对了,那时候的蓝牙还可以搜索附近人聊天,哈哈哈!仅限10米哦。
蓝牙的传说
乍一听蓝牙,也就是Bluetooth,一定觉得非常奇怪,为什么一个科技领域的通信协议会使用这么俗气且不着边际的名字。
其实,Bluetooth 原来是一位在10世纪,一统丹麦王朝的国王的名字,叫HaralBluetooth,他将当时的瑞典,芬兰与丹麦统一起来。
后来在一次无线通讯行业会议上,一位来自英特尔的工程师JimKardach为了表达将四分五裂的无线通信标准统一起来,因此使用了Bluetooth来作为这种新的通信技术标准的名字。
蓝牙的发展史
1998年,由东芝,爱立信,IBM,Intel和诺基亚共同提出了近距离无线数字通信的技术标准,这一刻,蓝牙标准正式形成。
1. 第一代蓝牙
蓝牙1.0标准:1999年发布,其传输速率大约为723.1Kbit/s , 通信距离约为10米。
由于当时的蓝牙1.0标准存在很多问题,因此并没有得到广泛的应用。
后来蓝牙1.1标准在2001年发布,正式被列入了IEEE802.15.1标准,该标准定义了物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)规范,用于设备间的无线连接,但在通信方面容易受到同频干扰,影响通信质量。
2003年,蓝牙1.2标准发布,传输速率略微提高,748 ~810Kbit/s , 最重要的是增加了抗干扰的跳频功能。
2. 第二代蓝牙
2004年,蓝牙2.0标准发布,新增的EDR(Enhanced Data Rate)技术通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力,同时也支持了双工通信模式。
2007年,蓝牙2.1标准发布,蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式批准了蓝牙2.1核心规范,也就是“蓝牙2.1+EDR”,并新增Sniff Subrating省电功能,让蓝牙芯片的工作电流大幅降低。
3. 第三代蓝牙
2009年,蓝牙3.0标准发布,其数据传输速率提高到了24Mbps。
4. 第四代蓝牙
2010年,蓝牙4.0标准发布,它将三种规格集成在一起,也就是增加了BLE(Bluetooth Low Energy)低功耗功能。从蓝牙4.0协议开始,后面的版本都包含了经典蓝牙和低功耗蓝牙两种模式。
有了蓝牙4.0后,智能硬件设备大爆发。
2013年,蓝牙更新了协议到4.1标准,提升了连接速度和传输效率,使得蓝牙连接更加智能化。
2014年,蓝牙4.2标准发布,增强了安全性,传输速率比上一代提高了2.5倍。
5. 第五代蓝牙
蓝牙5.0标准主打在低功耗模式下,具备更远更快的传输能力,传输速度达到了蓝牙4.2标准的两倍,原因是带宽从1M增加到2M,同时传输距离提高了4倍,理论达300米,实际上当时nordic给我演示的说可以到1000米。
另外其数据包容量也提高了,从原来的每包23字节提高到247字节,这让我的OTA速度产生了质的飞跃,直接从2KBps上升到了40KBps。
2019年1月,蓝牙5.1标准定型,新增了寻向功能,也就是AOA/AOD功能,这一项功能将蓝牙的空间定位精度提高到了厘米级。我觉得这一点,蓝牙联盟借鉴了当时火热的UWB。不过可惜的是蓝牙的AOA需要很多天线,应用并不是很广泛。
紧接着,2019年12月份,蓝牙5.2发布,新增了增强版ATT协议,LE功率控制以及LE同步信道三项特性,也就是当时说的LE Audio。
2021年,蓝牙发布了5.3标准,使得蓝牙协议可以更好的处理低速率数据,做到了延迟更低,续航更长,抗干扰能力更强。
2023年,蓝牙核心规范5.4版本发布,无外乎就是传输距离提高,通信速率提高,稳定性提高,不过这一个版本提出了一种新功能,也就是支持带响应的周期性广播,这意味着无需连接就可以做到双向通信了。并且广播数据也支持了加密传输。
经典蓝牙和BLE
经典蓝牙和低功耗蓝牙其实是两个不同的技术,两者并不能相互通信,我们之前使用的耳机和鼠标键盘都是基于经典蓝牙的,它功耗大,但是传输速率快。
我们通常称经典蓝牙为BR/EDR ,翻译成中文就是基本速率/增强数据速率蓝牙,它采用自适应跳频算法,在79个信道上进行数据传输。
低功耗蓝牙则是在4.0的时候才提出的,是为了实现极低功耗运行而设计的,它采用了跳频扩频的方法,通信的信道只有40个。
一般情况下,经典蓝牙都是用在音频传输上,BLE的LE Audio还没有发展起来。低功耗蓝牙BLE更多的使用在智能设备,物料网设备以及健身类的电池供电设备,手环就是最典型的例子。
单模与双模
单模和双模指的是蓝牙芯片支持的模式,虽然蓝牙通信标准升级到了5.4,但是很多场景下只用BLE就可以了,或者普通的耳机方案只需要蓝牙2.0就可以了,所以在芯片设计上,我们可以精简协议,让它只支持BLE或者BR/EDR。
所以单模就是指的蓝牙芯片只支持其中一种通信协议,双模就是指的及支持经典蓝牙2.0或者3.0,同时也支持BLE通信协议。
哪里会用到这种双模呢,比如我原来做平衡车时相让平衡车的喇叭唱歌,这就不得不使用双模蓝牙,BLE用来做数据传输和OTA,经典蓝牙用来传输音乐。
再比如现在比较流行的智能头盔,既要有智能硬件的低功耗和智能化,也要有高品质的音频传输。