快速、安全、有效地设计低功耗蓝牙信标的几大考量因素

引言

　　信标技术正在帮助一切事物实现新的商业模式，从自动售货机到除雪机、除草器。许多之前从未使用过无线技术的原始设备制造商(OEM)现在正在采用蓝牙(Bluetooth)技术，并将信标(Beacon)添加到自己的产品中。对他们而言，这可能会很简单，但更有可能的是他们会遇到一些挑战。

　　1硬件构建模块

　　一款包含信标的产品可以由一片无线系统级芯片(SoC)或一个模块，以及一块电池和一个机械防护外壳来实现。但它很可能会包括其它组件，例如按钮、LED、压电式蜂鸣器、传感器和簧片开关等。一个带有所有这些特性的、预先经过认证的模块，提供了最快的产品上市时间;同时，从长远来看，采用分离SoC的设计可以提供尺寸或成本上的节省。

　　图1 典型的、预认证的低功耗蓝牙(BLE)信标模块和蓝牙SoC参考设计

　　英文解释：

　　Chip antenna 芯片天线 supply by-pass caps 电源旁路的线帽

　　LC of the DCDC LC的DCDC

　　Chip antenna impedance matching芯片天线的匹配阻抗

　　HF XTAL and components HF XTAL和组件

　　LF XTAL and components LF XTAL和组件

　　BGM113 Blue gecko bluetooth smart module BGM113 Gecko蓝牙智能模块

　　Antenna connector 天线连接器

　　antenna impedance matching 天线匹配阻抗

　　Supply decoupling 电源去耦

　　DCDC inductor 直流电感

　　Blue gecko bluetooth smart module Gecko蓝牙智能模块

　　2软件

　　选择一款已广泛部署且经过现场验证的蓝牙协议栈是至关重要的。通常来说，与针对新的先进特性所做出的任何承诺相比，这种在市场上已取得的成功显得更为重要。市场上的成功标志着良好的客户支持和稳定的协议栈，这二者都会帮助你快速进入市场。

　　特别是对于信标来说，协议能够有效地管理睡眠模式是十分重要的。通常情况下，信标约使用1%的生命周期来广播自己的“广告”数据包;而其余99%中的绝大多数时间都处于深度睡眠模式。对于这两种状态而言，拥有经过验证的、节能的协议栈显然是非常重要的。

　　3信标应用代码

　　如果开发人员使用经过验证的蓝牙编程工具，那么编写信标代码也可以非常简单。Silicon Labs的BGScript是一款十分成熟的软件抽象工具。它是一种简单、高级，像BASIC一样的编程语言，允许开发人员快速开发自己的蓝牙应用。图2是用于BGM111的BGScript示例代码，显示了可发挥实际作用的iBeacon的实现过程。代码只有38行，其中大部分是代码注释。虽然这是一个非常简单的例子，但其功能和简便性是显而易见的。

　　图2 用于BGM111低功耗蓝牙模块的BGScript iBeacon 示例代码

　　4 电池寿命

　　和任何产品一样，信标的电池容量与功耗之间的对比决定了其工作寿命。在这里，信标的发射功率和发出信标的间隔起着重要的作用。但是必须做出一些权衡和取舍。

　　 长的发射距离会缩短电池寿命(高发射功率)，但是提供了更广的覆盖范围;

　　 短的发射距离限制了覆盖范围，但是也许适合于小范围接近应用;

　　 短的信标发送间隔带来更多的数据点，从而可以得到更好的位置近似值;

　　 长的信标发送间隔延长了电池寿命，但是也许会被扫描器彻底错过。

　　图3 一款信标的平均电池巡航时间取决于发射功率和其发射/睡眠占空比

　　图4 一个典型的低功耗蓝牙广告事件中的电流分布图(ADV PDU)

        Silicon Labs供稿