蓝牙开发人员
之旅

蓝牙低功耗是什么?

4.0 版蓝牙规范中引入了“蓝牙低功耗”(LE),其中包含全新的链路层规范。蓝牙 LE 使两个设备能够以较低的能耗交换数据,同时也有助于通过传输一系列数据包来进行大量数据的传输。此外,它还支持通过广告来广播数据。

蓝牙 LE 架构

Silicon Labs 致力于为客户提供最佳蓝牙解决方案。我们的蓝牙协议栈支持长距离、1M 和 2M PHY,使设备能够进行更远距离或更高速率的通信。该蓝牙协议栈还支持方向查找和其他定位服务,可实现室内导航、资产跟踪和接近检测等应用。此外,我们的蓝牙设备可在 SoC、NCP 和 RCP 模式下运行,这三种不同的集成和功能模式可提供成本、性能和灵活性之间的不同权衡。无论您需要的是低功耗、高性能还是多功能蓝牙解决方案,我们都能满足您的需求。

点对点连接

与蓝牙经典一样,蓝牙 LE 可用于连接两个设备以交换数据。蓝牙 LE 主要通过读写 GATT 数据库中的特征来支持数据交换,但也可以批量传输数据。连接功能支持 125k/500k/1M/2M 符号率,使您可以在大范围(数百米)和高数据速率(高达 1.6 Mbps)之间进行选择。

定位服务

虽然蓝牙信标可用于资产跟踪,但跟踪精度通常较低(数米)。蓝牙 5.1 推出了一种特殊的信标,可实现亚米级的定位精度。该信标可用于精确跟踪资产。

蓝牙信标是定期发送的短数据包,可用于发出关于资产是否存在的信号并发送有限量的数据(如 ID)。蓝牙信标用于资产跟踪、地理围栏、产品标签和类似用例。

蓝牙网状网络

尽管蓝牙规范未定义网络层,但利用多连接支持功能,您可将一个设备与许多设备连接起来,形成星形拓扑。蓝牙 LE 双拓扑甚至还能让您创建扩展星形拓扑。您只需在节点之间转发数据即可。如果您需要真正基于蓝牙 LE 的网络,请查看我们的蓝牙网状网络解决方案。

蓝牙 5.4 的新功能

广播数据 (PaWR)

蓝牙 LE 广告允许您向无限数量的设备发送数据。通过扩展广告,您可以一次发送多达 1650 B,并可随时选择重复或更改有效载荷。周期性广告无需执行连续扫描,而响应式周期性广告 (PAwR) 可以向数千个设备传输数据,并提供确认信息。

电子货架标签

蓝牙 5.4 定义了在接入点和数千个 ESL 标签之间进行超低功耗数据交换所需的全部功能,旨在成为 ESL 的事实标准。

在 Silicon Labs 的帮助下开启蓝牙开发人员之旅

Silicon Labs 可加速蓝牙设备的开发,首先会概述流程中的每一步,并帮助您完成项目的每个阶段。我们将简化您的开发之旅,帮助您更快速、更高效地将设备推向市场。
下面概述了蓝牙开发人员之旅中的三个关键阶段,以及要成功完成每个阶段而需满足的条件。

入门指南
开发
部署产品
  1. 1. 购买套件:示例和硬件
  2. 2. Simplicity Connect 移动应用程序
  3. 3. 创建用户帐户
  4. 4. 设置开发环境
  5. 5. 探索演示内容
  1. 1. 创建示例应用
  2. 2. 开发和调试
  3. 3. 测试和迭代
  1. 1. 对产品进行合格鉴定
  2. 2. 制造产品

1. 购买套件:硬件和示例

Silicon Labs 提供多种蓝牙开发套件,从超低成本小封装原型设计平台,到用于构建强大网络且功能丰富的紧凑开发平台套件,无所不包。根据您想要探索的演示内容,在下面选择最适合您需求的套件。为了支持深入评估和未来的开发,Silicon Labs 建议选择至少 2 个开发套件(2 个 BLE 节点)。

 
套件 BGM220 Explorer 套件 EFR32BG22 Thunderboard 套件 EFR32xG24 开发套件
OPN (BGM220-EK4314A) (SLTB010A) (xG24-DK2601B)
描述 BGM220 资源管理器套件是超低成本的小封装开发与评估平台,适用于 BGM220P 蓝牙模块。 Thunderboard BG22 是一款经优化的小封装开发平台,可为电池供电的 IoT 产品添加蓝牙连接。 EFR32xG24 开发套件是一款紧凑、功能丰富的开发平台。它能够快速开发无线物联网产品,并完成原型设计。
价格 $10 USD $45 USD $79 USD
闪存/RAM 512 kB / 32 kB 512 kB / 32 kB 1536 kB / 256 kB
AI/ML    
麦克风    
EFR Connect 移动应用程序演示支持/覆盖范围
RGB LED    
健康温度计 ✔*
闪烁
环境  
运动  

 *演示 - 资源管理器套件中的模拟温度计

查看蓝牙开发套件的完整列表

通过演示内容快速启动和运行

利用我们的演示内容(Thunderboard 传感器阵列、用于读取温度的健康温度计和用于双向通信的 Blinky)加快您的蓝牙开发之旅。使用手机作为客户端来快速设置监控功能。

Thunderboard

支持可与 xG24 开发套件或 Thunderboard 配合使用的多种传感器集。在使用手机作为客户端的情况下,可用于设置环境(温度、环境光、湿度、紫外线、运动传感器和磁性传感器)监控功能。

温度计

支持健康温度计,以获取温度值并将这些值传输到蓝牙 LE 客户端。我们的所有电路板均支持此示例(未连接温度计芯片的情况除外)。在使用手机作为客户端的情况下,可用于设置温度测量监控功能。

闪烁

支持在服务器和客户端之间进行双向通信,以通过蓝牙 LE 展示 IO 切换功能。可用于远程开关继电器/灯/风扇,同时获取传感器状态。

< 上一步 下一步 >

2. Simplicity Connect BLE 移动应用程序

快速测试和调试蓝牙嵌入式应用程序 - 包括 OTA 更新、数据吞吐量以及 Android 和 iOS 互操作性。请立即在您的智能手机上下载 Simplicity Connect 应用程序,以加快开发速度。

Android/Google Play Store

iOS/Apple App Store

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3. 创建用户帐户

在等待开发套件期间,我们建议设置您的用户帐户。

Silicon Labs 帐户:

Silicon Labs 帐户:此帐户将为您提供访问我们的开发人员社区、入门指南、私有 GitHub 存储库和 Simplicity Studio 开发环境的权限。您可在此处创建帐户或验证对帐户的访问权限。

Silicon Labs + Matter

加入蓝牙技术联盟 (Bluetooth SIG)

要使用蓝牙规范并认证您的蓝牙产品,您需要成为蓝牙技术联盟 (SIG) 的成员。访问 SIG 并决定您适合哪种会员级别。

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4. 设置开发环境

虽然我们知道您在选择开发环境时有很多选项,但我们相信 Simplicity Studio 才是适用于开发蓝牙设备的正确之选。原因如下:

  • Simplicity Studio 包含编程器和调试器功能,因此您不必担心手动设置。
  • 认识您购买的电路板,并确定您可以使用的示例应用。

需要帮助设置环境吗?我们的入门指南将让您立即启动和运行。

下载 Simplicity Studio v5 的完整在线安装程序版本:

系统要求

Windows     Windows 10(64 位)
Windows 11
MacOS 10.14 Mojave
10.15 Catalina*
11.x Big Sur*
12.x Monterey*
*如果尝试使用 Keil 8051 或 IAR 工具链,请点击此处
Linux Ubuntu 20.24 LTS

 

CPU     1 GHz 或更高
内存 1 GB RAM(8 GB 推荐用于无线协议开发)
磁盘空间 最低 FFD 安装需要 600 MB 磁盘空间
支持无线动态协议时需要 7 GB
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5. 探索演示内容

这里列出了一些其他思路,只需对下方建议的参考示例应用进行修改,通过极少量的编码即可轻松将这些思路转变为现实产品。这些用例并非作为即用型演示内容而提供,而是为进一步的评估营造了适当环境。

温度计客户端和温度计服务器

浇水系统

根据温度计示例测得的室外温度,温度计客户端示例将在假期中打开阀门以便为室内植物浇水。GPIO 处理过程可参见 Blinky 示例

推荐的套件:

(*带温度计传感器的任何电路板)

Blinky 服务器和温度计服务器

环境和远程开门器

温度计示例将提供温度数据,而 Blinky 示例将提供用于远程打开庭院前门的脉冲。所有操作均可使用 Simplicity Connect 移动应用程序进行控制。

推荐的套件:

(*带温度计传感器的任何电路板)

NCP 客户端,Thunderboard 服务器

外部环境测量工具,具有向 PC 上的 Web 服务器记录日志的功能

温度计示例将提供所有温度读数,而 NCP 将连接到 PC 主机,PyBGAPI 温度计客户端示例将在其上记录所有测量值。

推荐的套件:

(*带温度计传感器的任何电路板)

NCP 客户端,Blinky 服务器

车库开门器

使用 Blinky 示例,通过 Simplicity Connect 移动应用程序远程驱动车库开门器(电机通过继电器进行连接),同时在作为 NCP 主机的 PC 上(例如,通过 PyBGAPI)记录车库进出信息。通过下列两种方式驱动同一服务器/执行器:Simplicity Connect 移动设备和 PC。

推荐的套件:

NCP 客户端、Blinky 和温度计服务器

基于外部温度和天气预报的窗帘调节器

温度计示例将测量室外温度(如果使用 Thunderboard,则可使用 Thunderboard 示例将环境光与该室外温度结合起来)并将数据发送到 NCP。NCP 主机(例如,通过 PyBGAPI)将命令 SOC Blinky 示例(使用预先定义的算法从互联网获取数据)调整房屋的窗帘。Blinky 将连接到窗帘的电机。PyBGAPI 工具可能是用于评估此用例的最佳工具。

推荐的套件:

(*带温度计传感器的任何电路板)

其他演示内容

从头开始开发应用程序非常困难,因此,蓝牙 SDK 附带多个内置的演示内容和示例,涵盖最常见的用例。

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1. 创建示例应用

蓝牙应用程序开发流程包括两个主要步骤:定义 GATT 数据库结构,以及为 connection_opened、connection_closed 等事件定义事件处理程序。

< 上一步 下一步 >

3. 测试和迭代

在此步骤中,请务必首先测试您的产品,然后再将其提交给测试实验室,以确保产品通过测试。这些资源将帮助确保您的产品通过合规性测试:

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1. 对产品进行鉴定(认证)

蓝牙认证流程可提升全球产品互操作性,增强 Bluetooth® 品牌和生态系统的优势,使所有蓝牙 SIG 成员受益。资格认证可帮助成员公司确保其蓝牙产品符合蓝牙专利和版权许可协议与蓝牙商标许可协议(统称为“蓝牙许可协议”),以及各种蓝牙规范。

*需要登录

< 上一步 下一步 >

2. 制造产品

需要为终端产品执行蓝牙 DAC 注入。通过定制零件制造服务 (CPMS),Silicon Labs 可帮助简化蓝牙认证中的 DAC 注入流程,使您的私钥在从工厂到终端用户家庭的整个过程中保持私密。

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入门指南
1. 购买套件:示例和硬件
2. Simplicity Connect 移动应用程序
3. 创建用户帐户
4. 设置开发环境
5. 探索演示内容
开发
1. 创建示例应用
2. 开发和调试
3. 测试和迭代
部署产品
1. 对产品进行合格鉴定
2. 制造产品
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