st低功耗藍牙選型的一些技巧
近年來，物聯網的興起帶動越來越多的公司選用無線互聯產品，在無線互聯中低功耗藍牙(BLE)是不可缺少的用來支持相互連接的產品之一，因為低功耗藍牙無需網關就可以直接與智能終端通信，有比較好的人機交互體驗，特別是藍牙MESH發布，可以讓更多結點在同一個網絡互通。
由于許多工程師以前沒有機會接觸低功耗藍牙產品，不清楚如何選型，下面這遍文章我以ST低功耗藍牙為例給大家介紹低功耗藍牙如何選型。
ST 有三款低功耗藍牙芯片，相關資料大家可以在www.st.com上下載，最近ST的低功耗RF產品還推出了中文論壇：http://club.digiic.com/Forum/PostIndex?SectionID=34，有需要的朋友可以去看看。
BlueNRG-MSQTR/MSCSP，BlueNRG-132/134，BlueNRG-232/234/248
現在讓我們從以下四方面來了解低功耗藍牙選型：
一、方案結構
首先我們要確認我們是選 MCU+BLE transceiver，MCU + Network processor 還是選SOC的方案
|
優點 |
缺點 |
ST 方案 |
|
|
MCU + BLE transceiver |
可以根據項目需求隨意更換MCU資源 |
藍牙協議棧需運行在MCU中 |
N/A |
|
MCU + BLE Network |
可以根據項目需求隨意更換MCU資源，不需要考慮藍牙協議棧 |
價格比其它二種方案高 |
BlueNRG-QTR/CSP (EOL) BlueNRG-MSQTR/MSCSP |
|
SOC |
性價比高，使用方便，主流方案 |
通常主頻較低，運算速度不快 |
BlueNRG-132/134 BlueNRG-232/234/248 |
SOC選型時MCU部分我們需要了解RAM，FLASH，GPIO，MCU內核和主頻，藍牙部分我們需要了解功耗，輸出功率，接收靈敏度，藍牙協議版本。
二、功耗
低功耗藍牙的功耗需要從以下五個方面來考慮：
1. 待機電流, BlueNRG-1/2 都是0.9uA；
2. 實時收發電流，BlueNRG-1/2 RX 7.7mA, TX 8.3mA @0dBm.
3. 廣播電流（藍牙設備做從），這個與廣播字節長度，時間間隔和廣播信道有關系；
4. 掃描電流（藍牙設備做主），這個與掃描窗口時間及時間間隔有關系；
5. 連接時間，這個與Payload和連接時間間隔有關系。
如果使用ST的產品，ST會提供BlueNRG Current Consumption Estimation Tool V1.4 工具，該工具提供所有上面介紹到的所有電流數據，具體請參考下面圖片。
三、輸出功率和接收靈敏度
大家都知道輸出功率，接收靈敏度和傳輸距離有關，目前低功耗藍牙規范規定低功耗藍牙芯片輸出功率小于10dBm，接收靈敏度小于-70dBm。現實生活中低功耗藍牙主要用來和手機連接進行數據傳輸，且大多數應用傳輸距離的要求都在幾米，針對這類應用選型時不用太關心低功耗藍牙芯片的接收靈敏度和輸出功率。另外除藍牙外其它2.4G頻段WIFI,Zigbee,2.4G產品也特別多，現在2.4G頻段的噪聲已經接近20dBm，所以在有其它2.4G設備的場合，選型時也不用太關心藍牙的接收靈敏度。
四、低功耗藍牙協議版本
目前低功耗藍牙協議已經從最開始的BLE4.0升級到BLE5.0，它們的主要區別請參考下圖表格。
|
版本號 |
BLE4.0 |
BLE4.1 |
BLE4.2 |
BLE5.0 |
|
發布時間 |
2010 |
2014 |
2015 |
2016 |
|
主要特性 |
第一次發布 |
可以同時支持主從,允許802.15.4集成6LowPan |
支持長包傳輸,支持帶P-256/AES-CMAC的安全連接 |
2M帶寬，支持4倍傳輸距離，支持同時廣播最多255個字節 |
最后附上ST低功耗藍牙選型參數表：
|
物料名稱 |
BlueNRG-MS |
BlueNRG-1 (有汽車級) |
BlueNRG-2(*) |
|
藍牙版本號 |
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存儲 |
- |
160KB Flash24KB Ram |
256KB Flash24KB Ram |
|
接收靈敏度 |
-88 |
-88 |
-88 |
|
最大輸出功率 |
8 |
8 |
8 |
|
接收電流 |
7.7 |
7.7 |
7.7 |
|
在0dBm時的發射電流 |
8.3 |
8.3 |
8.3 |
|
睡眠電流[μA] (RAM=24KB) |
1.1 |
0.9 |
0.9 |
|
工作電壓 |
1.7-3.6 |
1.7-3.6 |
1.7-3.6 |
|
RTC時鐘. [KHz] |
32(crystal or RO) |
32(crystal or RO) |
32(crystal or RO) |
|
主時鐘.max [MHz] |
32 |
32 |
32 |
|
工作溫度 |
-40 up to +85 |
-40 up to +105 |
-40 up to +105 |
|
封裝 |
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 |
(*)雖然BlueNRG-2目前不能支持所有BLE5.0特性，但它是能支持BLE5.0性價比最高的低功耗藍牙芯片。
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原文標題：低功耗藍牙如何選型
文章出處：【微信號：St_AMSChina，微信公眾號：意法半導體AMG】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。
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