低功耗蓝牙如何选型【ST工程师文章】

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低功耗蓝牙如何选型【ST工程师文章】 [复制链接]

 

近年来，物联网的兴起带动越来越多的公司选用无线互联产品，在无线互联中低功耗蓝牙(BLE)是不可缺少的用来支持相互连接的产品之一，因为低功耗蓝牙无需网关就可以直接与智能终端通信，有比较好的人机交互体验，特别是蓝牙MESH发布，可以让更多结点在同一个网络互通。

由于许多工程师以前没有机会接触低功耗蓝牙产品，不清楚如何选型，下面这遍文章我以ST低功耗蓝牙为例给大家介绍低功耗蓝牙如何选型。

ST 有三款低功耗蓝牙芯片，相关资料大家可以在ST官网上下载。BlueNRG-MSQTR/MSCSP，BlueNRG-132/134，BlueNRG-232/234/248，现在让我们从以下四方面来了解低功耗蓝牙选型：

一、方案结构

首先我们要确认我们是选 MCU+BLE transceiver，MCU + Network processor 还是选SOC的方案

	优点	缺点	ST 方案
MCU + BLE transceiver	可以根据项目需求随意更换MCU资源	蓝牙协议栈需运行在MCU中	N/A
MCU + BLE Network	可以根据项目需求随意更换MCU资源，不需要考虑蓝牙协议栈	价格比其它二种方案高	BlueNRG-QTR/CSP (EOL) BlueNRG-MSQTR/MSCSP
SOC	性价比高，使用方便，主流方案	通常主频较低，运算速度不快	BlueNRG-132/134 BlueNRG-232/234/248

SOC选型时MCU部分我们需要了解RAM，FLASH，GPIO，MCU内核和主频，蓝牙部分我们需要了解功耗，输出功率，接收灵敏度，蓝牙协议版本。

二、功耗

低功耗蓝牙的功耗需要从以下五个方面来考虑：

1. 待机电流, BlueNRG-1/2 都是0.9uA；

2. 实时收发电流，BlueNRG-1/2 RX 7.7mA, TX 8.3mA @0dBm.

3. 广播电流（蓝牙设备做从），这个与广播字节长度，时间间隔和广播信道有关系；

4. 扫描电流（蓝牙设备做主），这个与扫描窗口时间及时间间隔有关系；

5. 连接时间，这个与Payload和连接时间间隔有关系。

如果使用ST的产品，ST会提供BlueNRG Current Consumption Estimation Tool V1.4 工具，该工具提供所有上面介绍到的所有电流数据，具体请参考下面图片。

三、输出功率和接收灵敏度

大家都知道输出功率，接收灵敏度和传输距离有关，目前低功耗蓝牙规范规定低功耗蓝牙芯片输出功率小于10dBm，接收灵敏度小于-70dBm。现实生活中低功耗蓝牙主要用来和手机连接进行数据传输，且大多数应用传输距离的要求都在几米，针对这类应用选型时不用太关心低功耗蓝牙芯片的接收灵敏度和输出功率。另外除蓝牙外其它2.4G频段WIFI,Zigbee,2.4G产品也特别多，现在2.4G频段的噪声已经接近20dBm，所以在有其它2.4G设备的场合，选型时也不用太关心蓝牙的接收灵敏度。

四、低功耗蓝牙协议版本

目前低功耗蓝牙协议已经从最开始的BLE4.0升级到BLE5.0，它们的主要区别请参考下图表格。

版本号	BLE4.0	BLE4.1	BLE4.2	BLE5.0
发布时间	2010	2014	2015	2016
主要特性	第一次发布	可以同时支持主从,允许802.15.4集成6LowPan	支持长包传输,支持带P-256/AES-CMAC的安全连接	2M带宽，支持4倍传输距离，支持同时广播最多255个字节

最后附上ST低功耗蓝牙选型参数表：

物料名称	BlueNRG-MS	BlueNRG-1 (有汽车级)	BlueNRG-2(*)
蓝牙版本号	BLE4.2	BLE4.2	BLE5.0
MCU核	Network Processor	CM0 up to 32MHz	CM0 up to 32MHz
每1MHz功耗	-	25μA/MHz @ 32MHz	25μA/MHz @ 32MHz
FLASH存储	-	160KB Flash 24KB Ram	256KB Flash 24KB Ram
接收灵敏度	-88	-88	-88
最大输出功率	8	8	8
接收电流	7.7	7.7	7.7
在0dBm时的发射电流	8.3	8.3	8.3
睡眠电流[μA] (RAM=24KB)	1.1	0.9	0.9
工作电压	1.7-3.6	1.7-3.6	1.7-3.6
RTC时钟. [KHz]	32(crystal or RO)	32(crystal or RO)	32(crystal or RO)
主时钟.max [MHz]	32	32	32
工作温度	-40 up to +85	-40 up to +105	-40 up to +105
封装	QFN32 5x5 15GPIOs WLCSP34 2.66 x 2.56 14GPIOs	QFN32 5x5 15GPIOs WLCSP34 2.7x2.6 14GPIOs	QFN32 5x5 15GPIOs QFN48 6x6 26GPIOs WLCSP34 2.7x2.6 14GPIOs

(*)虽然BlueNRG-2目前不能支持所有BLE5.0特性，但它是能支持BLE5.0性价比最高的低功耗蓝牙芯片。