[嵌入式]蓝牙技术|蓝牙BLE在可穿戴设备上的应用

提到智能可穿戴设备，我们第一时间回想起Apple Watch，AirPdos，谷歌智能眼镜等，市场研究机构 Canalys 发布 2021 年第二季度全球可穿戴腕带设备市场报告。这一季度这类产品出货量达到了 4090 万只，同比增长 5.6%。智能手环市场下滑始于 2020 年第四季度，已延续至 2021 年第二季度，出货量骤降 23.8% 至 1550 万只。基础手表和智能手表的出货量达到了 2540 万只，猛增 37.9%。智能腕带手表本季度占全球可穿戴腕带设备出货量的 62%。

随着个性化的可穿戴健身设备的需求急剧增加，这些设备的精密度也随之提高。计算走路步数虽然好，但是人们现在想要的解决方案不仅要监测活动程度，还要能监测整体的健康状况、心率、血氧饱和度、肌氧、睡眠以及情绪和心理健康。

蓝牙技术联盟（SIG）推出了低功耗蓝牙（BLE）技术，将其作为功耗最低的短距离无线通信标准。与经典蓝牙一样，BLE也在具有1Mbps带宽的2.4GHz ISM频带下工作。BLE最显着的特性如下：

低数据速率 - 理想适用于只需要交换状态信息的应用。
该协议能够在固定时间间隔内突发地传送简短信息，因此在不发送信息时主机处于低功耗模式。
该协议将建立连接到数据交换所需的时间缩短至几毫秒。
架构中的每个层都经过了精心优化以降低功耗
物理层的调制指数与经典蓝牙相比有所增加，有助于减少发送电流和接收电流。
经优化的链路层可实现快速重新连接，以降低功耗。
控制器可实现各种关键任务，例如建立连接以及忽略复制数据包，因此能够让主机更长时间地处于低功耗模式。
采用类似于经典蓝牙的稳健可靠架构，支持自适应跳频，具有32位CRC校验功能。

BLE协议可以完美地应用于可穿戴设备，原因如下：

●该协议为实现超低功耗进行了精心优化。

●低功耗有助于减小电池尺寸，从而缩减产品成本、尺寸和重量。

●由于智能手机中采用BLE智能就绪型主机，因此便于实现该协议。

●可穿戴设备在很长时间间隔内交换少量的突发信息。

ST17H66蓝牙BLE5.2芯片

ST17H66蓝牙BLE5.2芯片是伦茨科技最新推出的16脚蓝牙BLE芯片， 具有256KB Flash +（96KB ROM）+64KB SRAM，蓝牙协议栈固化，不再占用Flash空间。64KB的SRAM，分区使用，可以在待机时保存更多用户数据，可以设置大容量缓冲区，支持更加复杂的功能。符合SIG规范的自组网应用。包括多节点的控制，以及2主4从的同时工作。

最大的优势是功耗降低。上一代产品蓝牙接收峰值电流>13mA; MCU的功耗_{0.5mA/MHz；低功耗模式下平均电流>40uA。新产品的蓝牙接收峰值电流8.6mA，MCU的功耗<90uA/MHz。低功耗模式下平均电流可降低到20uA}30uA。BLE5的广播数据包更加灵活，最多可包含200Byte数据，BLE4只有32Byte。传输速率更快，BLE5可以达到20_{30KB/s；BLE4一般在4}5KB/s。

应用场景：

对功耗控制要求比较严格的应用，比如高档的防丢器，电子标签等。
对数据传输有一定要求的客户，比如用于云台自拍的透传模块，希望蓝牙OTA更加可靠的客户。
方便灵活的电子标签应用。如商品标签，资产防盗，生物追踪。
伦茨科技拥有自主研发无线射频和低功耗蓝牙BLE5.2芯片并具有全球知识产权，针对AIoT物联网领域和个人消费者，提供蓝牙主控全集成芯片的「软硬件共性」解决方案及核心器件，配套全方位APP软件平台定制开发。所设计的蓝牙芯片方案应用于智能穿戴设备、蓝牙室内导航、智能家居、医疗健康、运动建身、数据传输、远程控制、个人外设及AIoT物联网等场景。

最新推出搭载高性能低功耗32位处理器的蓝牙芯片ST17H66（SOP16），支持Bluetooth?LE、SIG MESH多功能的Bluetooth 5.2。

关键参数：

256KB系统闪存
64KB SRAM，睡眠模式下所有数据恒常保持
2.4 GHz收发器
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Mesh
-20dBm至+10dBm发射功率
接收电流：8mA
发射电流：8.6mA
0.3uA@sleep(IO wake up only)
AoA/AoD 方位测定
AES-128硬件加密
PDM/I2C/SPI/UART/PWM/DMA