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建構低功耗藍牙無線傳輸網路

建構低功耗藍牙無線傳輸網路
無線感測器網路通常作為網狀網路和樞紐網路(圖1)。樞紐網路包括可以放置在相同位置的所有感測器,每個感測器需要連接到單個BLE週邊設備(伺服器)來處理資料,並將其發送到BLE中央設備(用戶端)。網狀網路採用可以遠端定位感測器的拓撲結構,網格中的每個節點都需要連接到BLE週邊設備(伺服器),所有週邊設備都可以連接到BLE中央設備(用戶端)。

內置BLE功能處理器的靈活性和豐富資源,使感測器能夠與單一BLE設備連接。(圖2)是使用PSoC Creator的典型配置,PSoC Creator是一個用於圍繞PSoC架構開發應用程式的IDE(Integrated Development Environment,整合開發環境)。圖中顯示的是類比和數位感測器介面以及BLE子系統。該配置展示的是用於感測煙霧、光照強度、溫度、溼度和壓力的典型工業資料監測系統。配置中的每個元件都有一個關聯的應用程式設計發展介面(API),開發人員可根據需要存取這些元件。每個元件還有一個與其相關的資料表對元件的可用配置進行說明。





BLE元件在其GAP層中被配置為從設備,這使任何BLE設備(如BLE手機)都可以掃瞄此設備,在BLE從設備包含其名稱廣播時被BLE手機連接。此外,在其GATT層中,BLE設備被配置為具有自訂設定檔的GATT伺服器。下面將討論BLE低功耗特性在該組件內啟用,名為“Sensor Service”的單一服務具有5種不同的特性,用於採集每個感測器的資料。每個特性都具有通知功能,可以將感測器資料作為通知發送。BLE中的一切都作為「活動」處理,BLE堆疊提供處理這些事件的「定義」。

處理器和BLE子系統(BLESS)都具有獨立的低功率模式。舉個例子,如果設備斷開連接,我們可以將處理器設置為休眠或停止模式以降低功耗。在廣播和連接間隔之間,可以利用BLESS深度睡眠模式,甚至連所使用的各個元件(如ADC、I2C等)也可以進入各自的低功率模式並在需要時喚醒。因此,開發人員能夠根據整個系統的實際需要,對功率進行非常細緻的控制。

目前具有BLE功能的手機可以掃瞄這類感測器網路設備,並使用各種特性來監視每個感測器的資料。一些處理器製造商還提供手機端的BLE連接軟體,例如一個名為CySmart的應用程式可安裝在安卓(Android)或蘋果(Apple)設備上,並協助監控BLE傳輸。

BLE應用潛勢看好

藍牙信標(Beacon)的廣播訊號可以被附近的智慧設備捕捉,對於此類應用只需要將BLE元件配置為廣播器的GAP,這樣系統就可以發送廣播資訊。藍牙信標的功耗應該較低,也可以得益於整合的處理器/BLE設計。太陽能低功耗藍牙信標和無線感測器節點可顯示正在使用的BLE信標。

BLE在消費類、工業和嵌入式應用等許多市場中的發展潛勢看好,該項技術成功的一個關鍵因素是它能夠在低功耗的情況下運行。BLE技術使開發人員能夠設計出由電池供電、使用壽命更長、對用戶更加友好的應用。



※本文擷取自a&s TAIWAN《安全&自動化》雜誌 No.146(2018年8月號),詳細內容請參閱https://www.asmag.com.tw/emagazines/detail.aspx?mtype=TW&issue=146
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