【技術分享】藍牙技術的前世今生

原創 ZLG致遠電子 2023-05-08 11:37

“傻瓜式”高密度電源設計 瑞薩8月無線技術月，手把手帶你跑通第一個工程

藍牙是一種支持設備短距離通信的低功耗、低成本無線電技術。它利用短程無線鏈路取代專用電纜，便于人們在室內或戶外流動操作。那么這種技術為什么叫藍牙？又歷經了怎樣的發展？本文將帶你了解藍牙技術的前世今生。

??藍牙的由來

“藍牙”（Bluetooth）原是一位在10世紀統一丹麥的國王哈拉爾?(HaralBluetooth)，他將當時的瑞典、芬蘭與丹麥統一起來。而將“藍牙”與后來的無線通訊技術標準關聯在一起的，是一位來自英特爾的工程師JimKardach。他在一次無線通訊行業會議上，提議將“Bluetooth”作為無線通訊技術標準的名稱。用“Bluetooth”名字來命名這種新的技術標準，含有將四分五裂的局面統一起來的意思。

1998年，東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞共同提出近距離無線數字通信的技術標準。藍牙標準正式形成。

圖1 藍牙標志

??藍牙技術的變遷史

1.?第一代藍牙

藍牙1.0標準：1999年發布，傳輸速率約在723.1Kbit/s，通信距離約10米，藍牙1.0存在很多問題，并未得到廣泛的應用。
藍牙1.1標準：2001年發布，正式列入IEEE 802.15.1標準，該標準定義了物理層（PHY）和媒體訪問控制（MAC）規范，用于設備間的無線連接，易受到同頻率之間產品干擾，影響通信質量。
藍牙1.2標準：2003年發布，傳輸速率748~810Kb/s，增加了抗干擾跳頻功能。

2. 第二代藍牙

藍牙2.0標準：2004年發布，新增的 EDR（Enhanced Data Rate）技術通過提高多任務處理和多種藍牙設備同時運行的能力，同時開始支持雙工模式。
藍牙2.1標準：2007年發布，藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG）正式批準了藍牙2.1核心規范，即“藍牙2.1+EDR”新增了Sniff Subrating省電功能，讓藍牙芯片的工作負載大幅降低。

3. 第三代藍牙

藍牙3.0標準：2009年發布，藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG）正式頒布了新一代標準規范藍牙3.0，數據傳輸率提高到了大約24Mbps。

4. 第四代藍牙

藍牙4.0標準：藍牙4.0是迄今為止第一個藍牙綜合協議規范，將三種規格集成在一起。其中最重要的變化就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能。從藍牙4.0協議開始，后面的版本都包含了經典藍牙和低功耗藍牙兩種模式。
藍牙4.1標準：2013年發布，提升了連接速度并且更加智能化，同時也提升了傳輸效率。
藍牙4.2標準：2014年發布，增強了安全性，改善了數據傳輸速度，比上一代提高了2.5倍。

5.?第五代藍牙

藍牙5.0標準：在低功耗模式下具備更快更遠的傳輸能力，傳輸速率是藍牙4.2的兩倍（速度上限為2Mbps），有效傳輸距離是藍牙4.2的4倍（理論上達300米），數據包容量是藍牙4.2的8倍。
藍牙5.1標準：2019年1月發布，新增尋向功能（AOA/AOD），將藍牙定位的精準度提升到厘米級。
藍牙5.2標準：2019年12月發布，新增三項主要特性：增強版ATT協議、LE功率控制、LE同步信道，為藍牙低功耗音頻方案提供基礎。

廣州致遠電子股份有限公司推出的ZLG52810系列是一款全新的高吞吐量的藍牙模塊，具有低功耗、小尺寸、低成本等特點。

圖2?藍牙發展歷程

??藍牙技術分類

從藍牙4.0協議開始，后續的版本都包含經典藍牙和低功耗藍牙兩種版本。經典藍牙和低功耗藍牙是兩種完全不同的技術，兩者不能互相通信。

經典藍牙（Bluetooth Classic）：即基本速率/增強數據速率藍牙（簡稱：BR/EDR），采用自適應跳頻方法，在79個通道上傳輸數據。
低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy）：低功耗藍牙在藍牙4.0協議中第一次提出，是為了實現極低功率運行而設計的。該技術采用跳頻擴頻方法，支持在40個信道上傳輸數據。

一般來說，經典藍牙目前主要用于音頻，例如無線電話連接、無線耳機和無線揚聲器，用于數據量比較大的傳輸；低功耗藍牙更常見于可穿戴設備、智能物聯網設備、健身監測設備和電池供電的配件（如鍵盤）。

我們常常聽到單模藍牙和雙模藍牙的說法。其實，單模藍牙指的就是低功耗藍牙。而雙模藍牙則是同時支持低功耗藍牙和經典藍牙，最常見的就是手機或者筆記本電腦，這些產品既能連接經典藍牙設備，也能連接低功耗藍牙設備。