Introducere
Bluetooth Redus de Energie a fost conceput pentru a oferi redus considerabil consumul de energie și costurile, menținând în același timp o comunicare variază similar cu Bluetooth Clasic.
cu toate acestea, nu mai este cazul. Cu versiunea Bluetooth 5.0, a fost introdus un nou mod „cu rază lungă de acțiune”. Acum Puteți obține intervale de peste 1 kilometru folosind Bluetooth Low Energy!, Modul cu rază lungă de acțiune nu este util doar pentru extinderea gamei unei conexiuni Bluetooth sau pentru descoperirea reclamelor, dar ajută și la realizarea unei comunicări mai robuste în medii RF zgomotoase și în zone cu multe obstacole. Exemple de aplicații includ:
- control de la distanță și sistem de identificare la distanță pentru drone
- senzori de monitorizare desfășurați pe ferme de suprafață mare
- făcând conexiuni mai robuste în zone cu multe obstacole, cum ar fi în medii industriale.,
Acum, ați putea fi interesat în procesul de învățare mai multe despre long-range și modul de punere în aplicare în propria aplicație, dar nu vreau să trec prin cele 3000 de pagini de Bluetooth Specification document în scopul de a afla pașii și configurațiile necesare pentru acest lucru!ei bine, ați ajuns la locul potrivit.
în această postare, vă voi ghida prin pașii necesari pentru configurarea modului cu rază lungă de acțiune în aplicația Bluetooth Low Energy., Vom trece peste toate detaliile tehnice de fundal ale modului cu rază lungă de acțiune, cele mai importante concepte, apoi vom acoperi pașii necesari pentru configurarea fiecăruia dintre dispozitivele Centrale și periferice pentru a comunica folosind modul cu rază lungă de acțiune.
vom trece peste:
- ce este modul cu rază lungă de acțiune (PHY codat)?,
- detalii tehnice ale PHY codate
- detalii ale pachetelor PHY codate
- restricții aplicate atunci când se utilizează PHY codate
- implementarea PHY codate pentru dispozitivele periferice BLE Centrale și BLE
odată ce ați terminat de citit această postare pe blog, veți înțelege conceptele generale și pașii necesari pentru implementarea intervalelor de peste 1 km pe dispozitivele centrale periferice și BLE ble.modul cu rază lungă de acțiune în versiunea Bluetooth 5.0 modul cu rază lungă de acțiune, cunoscut și cu termenul tehnic PHY codificat, a fost introdus în Bluetooth 5.,0 și permite conectivității Bluetooth să se extindă dincolo de picioarele 30-100 până la intervale dincolo de kilometrul 1! Pentru a sprijini acest nou mod, au fost necesare unele modificări hardware. Mai exact, receptorul end nivelul de sensibilitate necesar a fost crescut pentru susținerea fiecăruia dintre cele două moduri de Codat PHY (S=2 și S=8):
Cel mai important lucru de a păstra în minte este că atunci când aleg un chipset Bluetooth LE/modul, atât pentru europa Centrală și dispozitivele Periferice, doriți să vă asigurați că acestea sprijină Codificate PHY (nu doar Bluetooth 5.0 sau mai târziu, începând cu suport pentru rază lungă de modul opțional pe Bluetooth 5.0 caietul de sarcini).
ce este modul cu rază lungă de acțiune (PHY codat)?
un nou PHY a fost introdus în versiunea Bluetooth 5.0 numită PHY codificată. Datele brute sunt încă transmise la rata de 1Mbps., Dar datele includ redundanță în datele utilizatorului, care reduce rata la 500 Kbps sau 125 Kbps, în funcție de configurația utilizată.
ratele de date la care se face referire mai sus includ pachetele aeriene, anteturile și alte date, astfel încât rata efectivă a datelor de utilizator este în cele din urmă mai mică decât rata de date brute. Redundanța permite receptorului să recupereze datele originale din Erorile care apar în transmisie folosind algoritmi de corectare a erorilor înainte (FEC), mai degrabă decât creșterea puterii de transmisie. Cu cât este mai mare redundanța, cu atât este mai mare probabilitatea recuperării datelor., Acesta este motivul pentru care rata PHY este de obicei menționată în unități de Megasymbols pe secundă.
Iată diferitele PHY și rate disponibile în versiunea Bluetooth 5.,–> în cazul în care fiecare bit de date este reprezentat de 1 –simbol> 1 Mbps
Iar aici este un tabel care rezumă diferențele:
În acest articol ne vom concentra pe Codificate PHY și cum poate fi folosit pentru a realiza game de până la 1,5 kilometri de linie-de-vedere!,rotocols la 0, 4 și 8dBm Transmite Setările de Alimentare
Detalii Tehnice
Înainte de a ajunge în cât putem proiecta noastre LE Bluetooth aplicație pentru a utiliza Codificate PHY, să mergem peste câteva importante detalii tehnice despre acest modul.,
Codificare
- Există două opțiuni de configurare atunci când se utilizează Codificate PHY:
- S=2, de unde 2 simboluri reprezintă fiecare bit de date –> 500 Kbps rata de date
- S=8, în cazul în care 8 simboluri pentru a reprezenta fiecare bit de date –> 125 Kbps rata de date
- termenul de Codificare se referă la adăugarea de redundanță a datelor transmise. Acesta utilizează Forward Error Correction (FEC) pentru a permite receptorului să detecteze erorile și să recupereze datele originale fără a fi nevoie să retransmită datele.,
- codificarea constă în două procese efectuate pe date înainte de a fi transmise:
- datele sunt codificate de codificatorul convoluțional FEC.
- datele de ieșire din pasul anterior sunt răspândite de un mapper de model.
- există un impact semnificativ al alegerii PHY codificate asupra timpului radio-on, a consumului de energie și a ciclului de funcționare pentru programarea și coexistența în aer. Din acest motiv, trebuie luată în considerare cu atenție atunci când alegeți PHY codificat și schema de codificare specifică (S=2 sau s=8)., S = 8 reprezintă cel mai rău caz, provocând o dimensiune de aproape 8 ori mai mare decât dimensiunea pachetului în comparație cu LE 1M PHY.
format de pachete PHY codate
pachetele PHY BLE codate au un format diferit de standardul 1M sau 2m PHYs. Să aruncăm o privire la pachetul format:
Note Importante Despre Format:
- Preambul nu este codat, care permite pachetelor să fie detectat în orice mod (Codificate PHY, 1M PHY, sau 2M PHY) înainte de a stabili care a fost utilizat modul pentru restul de pachete de date.
- blocul FEC 1 este întotdeauna codificat cu S = 8,
- blocul FEC 2 este codificat cu S = 2 sau S = 8 (în funcție de configurație).
- CI (indicatorul de codificare) este utilizat pentru a indica ce schemă de codificare este utilizată în blocul FEC 2 (s=2 sau s=8).,
- valorile de sincronizare afișate indică cât timp este nevoie pentru a transmite câmpul specific din pachet.
Iată un tabel care arată mărimea și durata de fiecare dintre domeniile în pachete (luate de la Bluetooth 5.1 spec):
tabelul arată diferențe între utilizarea S=2 și S=8 pentru codificare. Observați modul în care alegerea influențează timpul radio-on, care, la rândul său, afectează consumul de energie.,pentru ca două dispozitive Bluetooth LE să se conecteze cu succes în modul cu rază lungă de acțiune, un dispozitiv (periferic) va trebui să facă publicitate pe PHY codat, în timp ce celălalt (Central) va trebui să fie configurat pentru a căuta reclame pe PHY codat.
În acest mod, sunt utilizate reclame extinse. Modul în care funcționează acest lucru este prin publicitatea pe canalele de publicitate primare, unde aceste reclame pe canale primare indică reclame pe canale secundare care dețin informațiile publicitare necesare pentru a stabili o conexiune.,înțelegerea tipurilor de publicitate adecvate utilizate în modul PHY codat este crucială pentru dezvoltarea aplicațiilor BLE care pot funcționa folosind modul cu rază lungă de acțiune. Fără configurarea corectă, un dispozitiv central BLE nu va fi capabil să descopere și/sau să se conecteze la un periferic BLE peste PHY codificate.
Să ne uităm la diferite tipuri de Publicitate utilizate în Codificate PHY:
Acest lucru înseamnă că cererile de conectare de pe Codificate PHY nu apar pe Primar Publicitate canale, mai degrabă ele apar pe piața Secundară de Publicitate canale. Tipurile PDU utilizate în acest caz sunt tipurile AUX_CONNECT_REQ și AUX_CONNECT_RSP.
procedura de actualizare PHY
Bluetooth oferă flexibilitatea de a comuta la utilizarea PHY diferite în timpul unei conexiuni. PHY diferite pot fi utilizate în fiecare direcție, precum și între cele două dispozitive conectate., De exemplu, această procedură poate fi utilizată pentru a comuta la utilizarea PHY codat după ce două dispozitive s-au conectat folosind standardul 1M PHY, permițând celor două dispozitive să mărească intervalul la care mențin conexiunea.procedura de actualizare PHY poate fi inițiată fie de master, fie de slave după stabilirea conexiunii.,
atunci Când Master inițiază conexiunea:
- Master trimite LL_PHY_REQ PDU
- Sclav răspunde cu LL_PHY_RSP PDU
- Master, apoi răspunde la acest lucru cu LL_PHY_IND PDU
Când Sclavul inițiază conexiunea:
- Sclav trimite LL_PHY_REQ PDU
- Master, apoi răspunde la acest lucru cu LL_PHY_IND PDU
PDU include atât preferat transmite și a primi PHYs.,
pași de implementare pentru PHY codat
în continuare, vom parcurge pașii necesari pentru implementarea PHY codat pe un Bluetooth LE Central și un Bluetooth LE periferic. De asemenea, vom trece peste tipurile de publicitate care permit stabilirea unei conexiuni. În cele din urmă, vom trece peste detaliile fiecărui pas și ne vom concentra pe pașii generali de implementare în conformitate cu specificația oficială Bluetooth.
configurație periferică
- configurați să utilizați PHY codat ca PHY configurat atât pentru Publicitatea primară, cât și pentru cea secundară.,
- configurați să utilizați publicitate extinsă, care este necesară pentru modul PHY codificat.
- configurați publicitatea primară pentru a utiliza tipul ADV_EXT_IND(publicitate nedirecționată conectabilă extinsă).
- setați indicatorul le General modul Descoperibil la 1.
configurare Centrală
- configurați Centrul pentru a accepta și descoperi pachete de publicitate extinse (deoarece publicitatea pe PHY codificată necesită utilizarea de reclame extinse).
- când începeți procesul de scanare / descoperire, asigurați-vă că centrala este configurată pentru a scana pe PHY codat.,
- asigurați-vă că atunci când este descoperit un periferic, că parametrii de conectare sunt configurați pentru a utiliza PHY codat atunci când o conexiune este inițiată. Acest lucru vă asigură că atunci când dispozitivele se conectează, acestea continuă să utilizeze PHY-ul codificat în loc să treacă la un alt PHY (folosind solicitarea de actualizare PHY).cu acești pași, aplicația BLE ar trebui să poată face publicitate, să descopere, să se conecteze și să transfere date folosind PHY codificat.,
pașii următori: implementarea PHY codificată pentru dispozitivele periferice BLE Centrale și BLE pe chipset-ul Nordic nrf52840
desigur, următorul pas ar fi să parcurgeți pașii detaliați pentru implementarea și testarea PHY-ului dvs. codificat pentru dispozitivele periferice BLE Centrale și BLE pe chipset-ul Nordic nrf52840. Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre cum să configurați intervale de peste 1 kilometru pentru dispozitivele Bluetooth LE Periferice și Bluetooth LE Central pe chipset-ul Nrf52840, consultați noua Academie pentru dezvoltatori Bluetooth.,prin aderarea la Bluetooth Developer Academy, veți avea acces la o bibliotecă tot mai mare de cursuri și tutoriale.
Iată ce are de spus un membru al Academiei:
dacă dezvoltați un proiect BLE, aveți nevoie de două lucruri, un sniffer BLE bun și Academia de dezvoltatori Bluetooth. Sunt foarte fericit să fac parte din această comunitate și aștept cu nerăbdare ceea ce urmează.,
– Christopher Gates, Directorul Sistemului de Securitate Arhitect – Velentium
cursuri curente includ:
- elementele De Bază de Bluetooth Redus de Energie
- Analiza de BLE evenimente folosind un BLE sniffer
- cu rază Lungă de modul (Codificate PHY) folosind Bluetooth 5.0
- Dezvoltarea nRF52 aplicatii folosind Visual Studio Cod
- de-a Lungul Aer Device Firmware Update (OTA DFU) – nRF52 caz de utilizare
- Obtinerea a Început cu Zephyr (inclusiv adăugarea personalizate GATT Servicii și Caracteristici)
- Ghidul Dezvoltatorului ce este nou în Bluetooth 5.,2
- SweynTooth: un rezumat pentru dezvoltatorii BLE
- Introducere în securitatea BLE
- Noțiuni de bază cu dezvoltarea BlueZ
- Introducere în dezvoltarea BLE pentru iOS
- …și mai multe cursuri adăugate în fiecare lună!pentru o listă completă de cursuri incluse, consultați Biblioteca cursurilor aici:
Bluetooth Developer Academy Courses Library
Academia oferă, de asemenea, o comunitate înfloritoare de experți, dezvoltatori și inovatori Bluetooth., Veți putea să vă conectați și să interacționați cu alți experți în spațiul Bluetooth, să învățați din experiența și cunoștințele altora și să le împărtășiți pe ale voastre.de asemenea, inclus în academie este accesul la sprijin privat de la mine personal.în comunitate, veți găsi:
- discuții despre funcții noi, cum ar fi modul de rază lungă (Bluetooth 5.0) și găsirea direcției (Bluetooth 5.1).
- discuții în jurul capabilităților diferitelor sniffers BLE.
- comparații de sprijin BLE și restricții în iOS și Android.,
- diverse întrebări tehnice și răspunsuri la aceste întrebări.
- listarea de deschideri de locuri de muncă legate de Bluetooth.
- și multe alte discuții!aflați mai multe despre Bluetooth Developer Academy
rezumat
În această postare, am parcurs pașii de care veți avea nevoie pentru a atinge intervale de peste 1 kilometru pentru comunicarea între două dispozitive BLE.,
am acoperit:
- detaliile tehnice ale PHY codate, inclusiv cele două configurații diferite disponibile (S=2 și s=8)
- detaliile pachetelor PHY codate
- restricțiile aplicate atunci când se utilizează PHY codate
- diferitele proceduri legate de PHY codate
- pașii necesari pentru implementarea PHY codate pentru dispozitivele periferice centrale și BLE BLE
