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藍牙到底在傳輸什么?藍牙的工作原理

愛上半導(dǎo)體 ? 來源:愛上半導(dǎo)體 ? 2024-07-14 11:48 ? 次閱讀
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藍牙的傳輸頻率是2.4 GHZ ,也就是一秒鐘之內(nèi)藍牙信號可以改變24億次。

我曾經(jīng)天真的以為,信號每改變一次可以傳輸一位的信息,這樣來看一秒之內(nèi)可以傳輸24億位信息。

02cd3eee-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

1個字節(jié)等于8個比特位,則藍牙的傳輸速度最快可到300MB/S。

02ef8e86-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

然而實際情況是,藍牙的最高傳輸速度只有3MB/S。那實際的傳輸速率和我們設(shè)想的差距為什么這么大呢?還有就是藍牙到底在傳輸什么?

不管是什么通訊,它傳輸?shù)亩际嵌M制的0和1,但是每一種通訊的幀格式各不相同。

比如說串口通訊,它的一幀信息只傳遞10位信息!?

030b2970-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

一幀標準的CAN通訊有108位信息;

03278c6e-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

藍牙通訊有兩種,分為經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙。

一幀經(jīng)典藍牙的數(shù)據(jù)包最多有357個字節(jié),低功耗藍牙最多有261個字節(jié)。

可以看一下他們的協(xié)議構(gòu)成,經(jīng)典藍牙的開頭是9個字節(jié)的訪問地址,訪問地址可以來區(qū)分

每一個藍牙設(shè)備,然后是7個字節(jié)的標頭,標頭的作用是確保數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。

再后面是數(shù)據(jù)位,長度在0-339個字節(jié)之間,如果是簡單的控制指令,它的數(shù)據(jù)位的長度很

短,可能只有一兩個字節(jié),但如果傳遞的是音頻信號,則它的數(shù)據(jù)位可達上百個字節(jié)。

最后的兩個字節(jié)是CRC校驗,用于檢測這一幀數(shù)據(jù)正確與否。

03416922-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

再來看低功耗藍牙,在它的最開始有1個字節(jié)的預(yù)補碼,用于時鐘同步和信道估計。

接下來是4個字節(jié)的訪問地址,用于區(qū)分不同的藍牙設(shè)備。

然后是2-253個字節(jié)的數(shù)據(jù)位,最后是三個字節(jié)的CRC校驗位。

036d8020-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

這就是一幀完整的藍牙信息。

經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙的區(qū)別如下;

低功耗藍牙 經(jīng)典藍牙
信道 40個信道 2MHZ間隔 79個信道 1MHZ間隔
傳輸距離 10米左右 最大可100米
傳輸速度 通常不大于2M/S 最大3M/S
功耗 功耗極低
電池供電可使用數(shù)年時間
不注重功耗
著重于傳輸容量
應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)
智能家居
可穿戴設(shè)備
藍牙耳機
數(shù)據(jù)傳輸
鼠標鍵盤

如果是有線傳輸,我們發(fā)送什么邏輯,電線中對應(yīng)的也就是什么電平。

但藍牙是無線傳輸,那高低電平在空中是如何傳輸?shù)哪兀?/p>

是不是我們發(fā)送一個高電平,在空氣中就有一個高電平;發(fā)送一個低電平,空氣中就會產(chǎn)生

一個低電平呢?

肯定不是這樣的。

真正的無線傳輸肯定不會這么簡單。

藍牙的傳輸需要專門的藍牙模塊,它的作用是把CPU發(fā)出來的低頻數(shù)字信號,轉(zhuǎn)化為

高頻的載波信號。

03813ed0-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

很多個高頻載波信號才能表示一個0或者1,所以說即使是藍牙的頻率是2.4Ghz,但藍牙的

數(shù)據(jù)傳輸速率最快也才3MB/S。

03966346-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

如此看來,藍牙至少得需要2種頻率才能傳遞數(shù)據(jù)。2.4GHz只是一個大概頻率。

藍牙利用的是高斯頻移鍵控技術(shù),低功耗藍牙的GFSK的偏移量一般為±185KHz,首先確定一個中心頻率,比如中心頻率為2.402GHZ,邏輯1是在中心頻率的基礎(chǔ)上加185KHZ,邏輯0是在這個基礎(chǔ)上減去185KHZ。

03a1b0a2-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

一般同一個空間內(nèi)有很多個藍牙設(shè)備,他們采用的都是這個頻率,那它們傳遞藍牙數(shù)據(jù)豈不

就亂了嗎?

不會的!

藍牙技術(shù)采用了多信道通訊,比如低功耗藍牙有40個信道。

信道范圍從2.402Ghz到2.480Ghz,每個信道的間隔是2MHZ,這樣就劃分了40個不同的信

道。比如在2.402GHz信道內(nèi)通訊,則它實際傳輸?shù)木褪俏覀儎偛磐ㄟ^GFSK計算的頻率。

03c08e96-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

如果是經(jīng)典藍牙,它的信道數(shù)量是79個,其范圍也是從2.402GHZ-2.480Ghz,但是每一個

信道的帶寬只有1MHZ。

03dbb414-4054-11ef-b8af-92fbcf53809c.png

當(dāng)藍牙進行通訊時,會頻繁的在不同的信道之間進行通訊,一秒之內(nèi)可達上百次跳頻。這樣

就能避免其它藍牙設(shè)備的干擾,使藍牙通訊更加穩(wěn)定。

最后再來解釋一下,藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速率最高為3MB/S,說的是數(shù)據(jù)在CPU和藍牙模塊之間的傳輸速率;

而藍牙的頻率位2.4GHZ,說的是藍牙信號在空氣中的載波頻率為2.4GHZ。

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這就是我對藍牙技術(shù)的一些簡單理解,希望對你理解有幫助!

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原文標題:藍牙其實很慢!只有幾兆!雖然頻率2.4G!藍牙的工作原理!

文章出處:【微信號:gh_6c2eae7a436d,微信公眾號:愛上半導(dǎo)體】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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