無需再尋找，用藍(lán)牙智能標(biāo)簽快速定位物品

 接近標(biāo)簽(Proximity tag)逐漸成為藍(lán)牙智能技術(shù)低功耗特性的流行應(yīng)用，使用者可以在貴重物品或易丟失物品加 一個標(biāo)簽(tag)，然后使用應(yīng)用程序跟蹤該標(biāo)簽。

目前已涌現(xiàn)出許多提供此類應(yīng)用程序的公司，藍(lán)牙智 能技術(shù)的基礎(chǔ)實施會極大地影響用戶體驗，并決定哪些初創(chuàng) 企業(yè)能夠活下來。

對曾經(jīng)費(fèi)力到處尋找鑰匙、錢包甚至孩子的人來說， 來自Tile、Protag、TrackR、Hippih、Pally和Audiovox等公司 的跟蹤裝置及相關(guān)應(yīng)用程序?qū)嵲谑莻€福音。

這些標(biāo)簽支持30米(100英尺)的感應(yīng)距離，能附加于 任何移動或易于遺落的人或物品，并以智能手機(jī)上預(yù)設(shè)的提 示聲音(震動、鈴聲或定制鈴聲)提醒用戶，該人或物品已 超出距離范圍。

這 些 設(shè) 計 還 因 標(biāo) 簽 自 帶 的 蜂 鳴 器 ( 通 常 為 5 0 d B ~ 8 0 dB)的響度、價格、準(zhǔn)確性、響應(yīng)時間、雷達(dá)能力、地理 圍欄、眾包/搜尋特性(通常基于服務(wù)器)、尺寸和外形、 所支持的平臺(iOS、安卓)以及電池壽命等因素而異。電 池壽命為6至12個月，有些設(shè)計可以使用充電電池。

眾包/搜尋功能特別吸引人，因為社區(qū)用戶數(shù)量越大， 則找到標(biāo)簽設(shè)備的機(jī)會就越大，比如在遺落于公園、餐館或 海灘的情況下。

一般大小為1英寸×1英寸的裝置，能夠包含以上提到 的所有無線特性，同時電池能夠使用6~12個月，這都?xì)w功于 藍(lán)牙智能技術(shù)，藍(lán)牙智能(Bluetooth Smart)亦稱低功耗藍(lán) 牙(Bluetooth Low Energy)，是所有這些裝置共有的基礎(chǔ)無 線通信技術(shù)。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201702/344189.htm

圖1 與經(jīng)典藍(lán)牙相比，藍(lán)牙智能具有明顯更少的電流消耗、更短的延時 和明顯更低的平均功耗，因為其在大多數(shù)時間處于睡眠模式

1 為什么使用藍(lán)牙智能

早在1994年藍(lán)牙技術(shù)就以多種形式存在了。它由愛立 信提出，目的是為各種裝置提供低功耗的連接方式，，如鍵 盤和鼠標(biāo)，它很快應(yīng)用到人機(jī)接口設(shè)備(HID)以及音頻。 后來，免提移動電話成為一項重要應(yīng)用。

藍(lán)牙智能真正火起來，是在解決功耗問題且低功耗藍(lán) 牙(BLE)在2010年成為藍(lán)牙4.0規(guī)范的一部分之后，蘋果公 司在2011年將其用于iPhone 4S。

藍(lán)牙智能與經(jīng)典藍(lán)牙(藍(lán)牙4.0之前的版本)有許多重 要不同，使其成為低功耗近接標(biāo)簽應(yīng)用很好的一種選擇。

經(jīng)典藍(lán)牙無線電的典型電流消耗通常約為4 0 m A ( 3

V)，但最低等級藍(lán)牙無線電發(fā)射功率0 dBm輸出，且電流 消耗低于5 mA(3 V)，同時在許多環(huán)境中仍然可提供長達(dá)

50米的感應(yīng)距離。

圖2 Dialog半導(dǎo)體公司的DA14580集成了一個藍(lán)牙智能無線電、一個 ARM® Cortex™-M0應(yīng)用處理器和智能電源管理功能。

在某些應(yīng)用中，藍(lán)牙智能的平均功耗可能只有經(jīng)典藍(lán) 牙的百分之一，這是因為藍(lán)牙智能設(shè)備大部分時間內(nèi)處于睡 眠模式。喚醒時間只有6毫秒，相比之下經(jīng)典藍(lán)牙需要100毫 秒。藍(lán)牙智能設(shè)備能在3毫秒內(nèi)發(fā)送加密數(shù)據(jù)，而經(jīng)典藍(lán)牙 最長需要1秒種。藍(lán)牙智能為數(shù)據(jù)提供128位的銀行級(AES-128)安全性保護(hù)。

藍(lán)牙智能實際上分為兩種功能：藍(lán)牙智能(Bluetooth Smart)和藍(lán)牙智能就緒(Bluetooth Smart Ready)，唯一差 別是“Ready”是指主控制器設(shè)備(無論是智能手機(jī)還是電 視)需要的特性。

藍(lán)牙智能無線技術(shù)已應(yīng)用在電池獨(dú)立供電的獨(dú)立設(shè)備 中，廣泛用于各種應(yīng)用，例如向進(jìn)入距離范圍的購物者播放 廣告信息、機(jī)器人跟蹤器、健康設(shè)備。藍(lán)牙智能也適用于近 接標(biāo)簽應(yīng)用，這種應(yīng)用需要靠一枚鈕扣電池就運(yùn)行長達(dá)一年 時間。

2 不同的藍(lán)牙智能實現(xiàn)方法導(dǎo)致的結(jié)果不一樣 盡管藍(lán)牙智能可以實現(xiàn)節(jié)能，但具體的技術(shù)實現(xiàn)方法 對系統(tǒng)能耗和電池壽命有很大影響。選擇作為近接標(biāo)簽核心 部件的藍(lán)牙智能無線電系統(tǒng)級芯片(SoC)的主要標(biāo)準(zhǔn)有： 峰值電流消耗、能耗(考慮應(yīng)用的要求)、接收器靈敏度

(標(biāo)簽需要接收來自智能手機(jī)的信號，以便知道其是否在距 離范圍之外)、以及在運(yùn)行時只需使用一個小電池(通常為 鈕扣電池)以實現(xiàn)尺寸最小化的能力。

在實際應(yīng)用中，電池壽命還取決于信號傳輸間隔時間

(標(biāo)簽發(fā)射信號的頻率)，所以當(dāng)比較設(shè)備數(shù)據(jù)時，重要的 是要確保得出這些數(shù)據(jù)的工作條件相同，或者非常相似。為了更詳細(xì)地了解標(biāo)簽工作時的能耗情況，設(shè)計工程師需要確

圖3 基于DA14580的SmartTag參考設(shè)計具有典型的近接標(biāo)簽外形，并附帶電 路原理圖、布 線信息、用戶 手冊、測試報告 、源代碼以及 SmartTags應(yīng)用源代碼

定每次發(fā)射/接收操作的電量消耗和所需時間。這些參數(shù)包 括：

• 發(fā)射間隔時間和每次發(fā)射消耗的電量;

• 冷啟動到第一次發(fā)射前需要的時間和消耗的電量;

• 常規(guī)使用的三個發(fā)射信道所需的時間、峰值電流和消 耗的電量。

另外，還需要考慮可執(zhí)行藍(lán)牙智能應(yīng)用程序的SoC中應(yīng) 用代碼的處理器資源。如果有可能實現(xiàn)無需使用外部微控制 器的全托管式解決方案，則還能節(jié)省設(shè)計時間、成本和電路 板空間。

在選擇藍(lán)牙智能無線電時，有時會被忽視一些重要考 慮事項功能集成將決定需要多少外圍元件來創(chuàng)建信標(biāo)。需要 的元件越少，設(shè)計工作量就越小，最終產(chǎn)品的成本就越低。 更少的元件還意味著能制造更小更可靠的產(chǎn)品。若藍(lán)牙智能 廠商能提供參考設(shè)計和經(jīng)過驗證的軟件，那么還可進(jìn)一步減 少設(shè)計工作量。

3 介紹一種藍(lán)牙智能近接標(biāo)簽參考設(shè)計

一個優(yōu)秀的參考設(shè)計建立在可靠的SoC之上。Dialog半 導(dǎo)體公司的DA14580 “SmartBond” SoC集成了一個藍(lán)牙智 能無線電、一個ARM® Cortex™-M0應(yīng)用處理器以及智能電源 管理功能?？梢酝ㄟ^多達(dá)32個GPIO(圖2)來訪問處理器和 片上數(shù)字和模擬外設(shè)。

為幫助近接標(biāo)簽設(shè)計工程師快速開展設(shè)計工作，該SoC 附帶了SmartTag參考設(shè)計(圖3)。該參考設(shè)計提供了所有 需要的功能，包括LED和蜂鳴器，用以提供可視和可聽信 號鏈路丟失或find-me警報，以及用以消除警報的按鈕。該參考設(shè)計還支持軟件在 線升級( OTA ) 。