基于ST針對BLE的集成芯片方案

概述

   藍牙SIG發布了藍牙4.0協議，它有2種模式：

BLE（Bluetooth Low Energy）只能與4.0協議設備通信，適應節能且僅收發少量數據的設備（如智能手環），稱為低功耗藍牙；BR/EDR（Basic Rate/Enhanced Data Rate），向下兼容（能與藍牙3.0/2.1/2.0通信），適應收發數據較多的設備（如耳機），稱為傳統藍牙。自從藍牙4.0協議出了以后，藍牙的商標也由當初的1個變成了3個，請注意區分及彼此的通訊兼容性，本文主要介紹 BLE: Bluetooth Smart。

1、傳統藍牙可以和Smart Ready、傳統藍牙之間連接和通信

2、Smart（BLE）可以和Smart、Smart Ready之間連接和通信

3、Smart Ready可以和Smart Ready、傳統藍牙，以及Smart之間相互連接和通信。

BLE是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。它從一開始就設計為超低功耗(ULP)無線技術。它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。藍牙低能耗技術采用可變連接時間間隔，這個間隔根據具體應用可以設置為幾毫秒到幾秒不等。

應用特點：

☆     小包傳輸、低功耗

☆     運動穿戴：智能手表、手環、計步器

☆     健康醫療（血壓計、體溫計、治療儀、脈搏血氧）

☆     人機接口（鍵盤、鼠標、遙控器）

☆     USB Dongle

☆     智能家居：燈具、家電、門鎖、車庫、保安系統

BLE 結構

BLE 協議架構，由下往上分別是：Contoller、Host、Apps等，3者可用在同一芯片內實現，也可以分不同芯片實現，控制器（Controller）是處理射頻數據解析，接收和發送，主機（Host）是控制不同設備之間如何進行數據交換；應用端（Apps）實現具體應用。

Controller主要分為物理層（Physical Layer）和鏈接層(Link Layer)

Host包括邏輯連接控制和適配層（L2CAP）、屬性協議層（ATT）、通用屬性配置層（GATT）、通用訪問文件配置層（GAP）和安全協議層（SMP）

Apps 主要是profile及產品的應用層

智能藍牙BLE有兩種應用模式：

a、 系統芯片 SOC

藍牙系統芯片單片集成BLE收發器和微控制器，不僅包含智能藍牙協議棧，還包含藍牙規范和應用軟件。系統芯片的好處是集成度高，適用于較簡單的系統設計，但是缺乏靈活性，不能讓開發人員根據系統外設選擇最適合的微控制器，亦不能處理較復雜任務，例如，管理多路傳感器。

b、 網絡處理器 Network Processor

網絡處理器需要外部微控制器運行藍牙應用規范和應用軟件，網絡處理器可能有協議棧，也可能沒有。如果沒有協議棧，則微控制器需提供協議棧。如意法半導體的BlueNRG網絡處理器內置協議棧和SPI接口，方便連接外部微控制器。這種模塊劃分方法具有較高的靈活性，讓開發人員根據系統外設或復雜性選擇適合的微控制器，能夠更好地滿足系統電源管理要求。

ST BLE

    ST針對BLE市場，已經推出了2款BLE芯片，BlueNRG, BlueNRG-MS， BlueNRG, BlueNRG-MS為BLE  NetWork Processor，處理BLE的Contorllor 和Host 部分，目前均已經量產。

   BlueNRG是BLE Network Processor，集成了功能完整的Bluetooth PHY和2.4GHz射頻電路，及符合藍牙4.0協議棧的ARM Cortex-M0 MCU和AES-128加密算法專用安全協處理器，提供了主從模式的支持，客戶端和服務器端。

BlueNRG-MS是BLE Network Processor，集成了功能完整的Bluetooth PHY和2.4GHz射頻電路，及符合藍牙4.1協議棧的ARM Cortex-M0 MCU和AES-128加密算法專用安全協處理器，提供了主從模式的支持，客戶端和服務器端，互聯網功能支持，5*5*1mm QFN32封裝，同時還有尺寸僅為2.6*2.6*0.56mm的CSP封裝，用于體積要求苛刻的市場。

ST BLE開發套件

評估demo ：daughter borad ：X-NUCLEO-IDB04A + Monther board：STM32 Nucleo

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以上介紹了ST 針對BLE的集成芯片方案。對于該方案要進一步了解，歡迎瀏覽我司網址www.willas-array.com或聯絡我們銷售部。

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