基于CC2642蓝牙5.0的应用，以及TI Simplelink学院动手实验

今天下午我们先来讲一下蓝牙5

大家可以在装那个软件的同时

来看一下我们蓝牙5有什么新的功能

然后蓝牙5

蓝牙5的话我会从下面五个方向

来跟大家说一下就是蓝牙5

我们可能会支持什么东西

如果要做蓝牙5的开发的话

我们会需要哪些东西

下午在讲完了之后 准备去做一个Hands On

然后给大家看一下

我们的SimpleLink Academy 这边有些什么东西

可以给大家看一下

然后大家如果在Hands On这边

没有做完的话 没关系

回去之后这个是一个open的

所以大家可以在家里面

只要有网络连接的情况下

都可以去访问 那个SimpleLink Academy

然后继续把这个demo做完

好 现在我们先来看一下蓝牙5

我想问一下在座有多少人

是做过BLE的支持的 以前

可以举手示意一下

没有人吗 好吧

这样啊 如果是没有做BLE支持的

我就多讲一些跟基本网络相关的

一些功能可能多讲一点

大家如果以前做过的话

我可能就会讲得快一点

好 那我来讲一下

BLE5就是蓝牙5

蓝牙5是这样的

大家以前用过传统的蓝牙

传统蓝牙

最popular的一个应用

就是蓝牙耳机的应用

在很多年前蓝牙它的定义

就是说要把所有的设备

全部都用无线的方式连接起来

跟人相关的设备

全部用无线的方式连接起来

那在这种情况下面

在它的这个应用上面

它定义了很多层的不同的协议栈

在这个协议栈里面

最 最 最popular的一个应用

就是蓝牙耳机

一开始的时候是单声道的

那种就是蓝牙耳机打电话

然后后来变成双声道的

蓝牙耳机听音乐

这种的应用全部都是传统蓝牙的应用

就是我们叫Classic Bluetooth

应该是在四 五年前

那个蓝牙组织 在Classic Bluetooth的基础上

加了一个BLE

BLE它其实也是在那个协议的里面

但是它和传统蓝牙

就是4.0以前的蓝牙

其实是不兼容的

你看到的有蓝牙3.0

蓝牙high speed

这个是蓝牙一开始传统蓝牙的发展

然后后来它有把BLE加进来之后

蓝牙4.0加进来了之后

它其实是一个低功耗蓝牙

所以它就是蓝牙协议的

不同的一个分支

这个分支和传统蓝牙是不兼容的

所以大家首先在今天下午的

这个课里面要搞清楚

蓝牙和传统蓝牙

蓝牙分传统蓝牙和低功耗蓝牙

这个是两个不同的概念

所以我们现在看到得很多

比如说小米的手环

然后你可以看到一些

比如说别人跑步的时候

用的那个心率的

然后在家里面的时候

有一些蓝牙做的遥控器

小米的遥控器

上面打了一个蓝牙的那个标志的

都是低功耗蓝牙的产品

低功耗蓝牙就不是标准蓝牙

因为低功耗蓝牙和标准蓝牙的区别

在于以前耳机就是大家知道双模耳机

什么双模 就是传统蓝牙的那个耳机

双声道的耳机 它是需要充电的

你可能听一天的电 然后电就没有了

你要再继续充电

但是低功耗蓝牙

它标榜的就是功耗超低的蓝牙

所以它可以通过纽扣电池供电

达到很长时间

如果大家有用过

小米的蓝牙遥控器的话

大家就知道它其实里面

就是一个CR2032的电池

然后可以用一年以上

所以这个是低功耗蓝牙

和标准蓝牙最本质的一个区别

那它在协议上面

因为它要达到低功耗

所以它做了很多修改

所以它在协议的兼容性上面

它和传统蓝牙是不兼容的

这是大家两个概念大家要知道

然后在这个完成之后

到Bluetooth 5是去年的时候

就已经有这个概念了

然后TI声称 自己是Release Bluetooth 5

最早的一家公司

当然现在也有很多公司

都开始陆陆续续Release

蓝牙5

它在低功耗蓝牙上面的操作

在这张图上可以看到

第一个是四倍的距离

第二个就是两倍的通讯速度

第三个就是800倍的一个广播包

发送的那个信息的一个

就是广播包发送信息的一个量

所以它在这个上面

蓝牙5.0其实主要就是低功耗蓝牙

在以前就是基于4.0的蓝牙

它有一个非常大的

在这三个点上面它是有一些改进

因为我们主要的题目是蓝牙5.0

因为这个SIG组织也是说蓝牙5.0

是以后未来的发展方向

所以它可能想要干掉ZigBee

干掉一些其他的网络应用

所以也是跟其他网络应用做一些区分

可能在这几方面会进行一些加强

所以这个是蓝牙5.0在这几个特点

这节课大家一定要知道

好 具体的来看这四个特点是怎么做的

所以蓝牙5.0它有三个不同的mode

一个是Long Range Mode

一个是HigherSpeeds

还有一个就是Broadcasting Capacity

所以这个就是Long Range的话

它是用code的方式来做的

也就是说如果回头

大家看到一个蓝牙4.0的设备

它是不可能跑蓝牙5.0的协议的

原因在于说就是 在Long Range mode这边

它是通过IF code这边做编码的方式

来实现这个长距离的数据传输

所以它是底层的

你可以把[indiscernible]这边

直接做的一个特殊属性

也就是说你如果是4.0的蓝牙设备

你必须升级硬件

你才可以支持5.0的这个应用

这个是Long Range mode 我在后面会具体讲

到底Long Range mode是怎么实现的

我们再看一下higher speeds

它的这个通讯速率

modulation是达到以前的两倍

它因为以前的蓝牙

都是在GFSK一兆的 这个调制模式上面的

所以现在它在蓝牙5.0上面

它加进来了一个两兆的通讯模式

所以做IF的就知道我同样的时间内

我的通讯速率

相当于从一兆变成两兆之后

我的data rate肯定会提高

所以这个是通过这种方式来做的

然后八倍的传输速度

这个是蓝牙协议软件实现的

就是蓝牙协议在广播包里面的时候

以前广播包最长是31个byte

现在它把这个东西加进来了之后

它可以传非常长的一个数据包beacon

所以在一些beacon应用的时候

就是蓝牙广播的这个数据应用的时候

它这种广播的数据包它可以加进来

这个后面具体实现

我也会具体跟大家说是怎么实现的

所以在蓝牙5.0

它把这些功能加进来了之后

它的应用范围会变得比较广

那在蓝牙4.0这边的情况

就是BLE的这种情况

其实做的最后就是穿戴设备

遥控器这个是量比较大的

然后应用比较多的

那种小的那种智能设备

低功耗蓝牙我看到的 比较有意思的应用

就是有一年的2014年的CES展上面

最佳设计设备

很多都是围绕着BLE的应用来的

然后在那个应用上面

有人把它做在养花草一个设备里面

把那个花草一样插到花盆里面

它就是通过低功耗蓝牙和手机连接

然后它就去监控这个土壤的温湿度

然后告诉你这个花

是不是适合这个花生长

然后就来养花 就是应用

就是智能养花的一个应用

然后做的很有意思

就是BLE有很多

这种很有意思的应用

然后现在在BLE5.0

这样做了进阶之后

那么它就有非常多的一些应用

加进来了

所以可以看到下面

比如说Home Building Automation

这个其实就是和早上的15.4的

其实是有一些重叠

你会发现在无限的网络连接里面

很多应用都是重叠的

就有的应用可以通过BLE来做

也可以通过15.4来做

也可以通过ZigBee来做

那其实就是要看你具体这个应用中间

有些小的区别是在什么地方

所以在这个上面列出来的

其实是有很多

比如说我在工业方面的 E-meter sensor

或者Power Tool用BLE

然后在家用家电的时候

它用BLE其实主要的方式

就是它的优势在于

它可以跟手机进行通讯

所以BLE和其他的网络连接

它的优势就在于它可以非常简单地

用简单的自己的协议

就和手机进行数据连接

然后人就可以

根据通过这个手机来控制某些设备

或者看到某些设备的状态

所以这个是BLE

能够给使用者提供的

我觉得是和其他的网络连接

最大的一个区别

这个就是蓝牙

好 下面我们来看一下

蓝牙5.0的一些use case

刚才跟大家讲了一下

就是它引进了三个新的网络特征

那么我们看一下

在引入新的网络特征之后

它会有一些什么样的

新的应用可以引进进来

首先是door lock

就是这个话可能是老外的房子比较多

我们国内的房子可能就不需要这么远

但是这只是一个例子

就是如果我是在蓝牙的这个门锁上面

它是一个BLE的门

那么这个BLE的门

我其实是直接可以跟手机进行通讯的

因为我现在是

就是它是一个

如果这个门锁是一个

bluetooth4.0的设备

那它是可以跟手机通讯的

但是它的通讯距离就比较近

就是比如说我们是在客厅里面

那我肯定要人走到客厅这个范围内

然后我才可以跟我的门锁连接上

在这种情况下

我才有可能去对我的门锁进行操作

但是如果你把5.0的应用加进来

也就是说它本身的通讯距离

long range的这个通讯距离加进来

它本身long range我们老外在

我们的BU在挪威

就是做BLE的这个BU在挪威

然后他们曾经在5.0的long range

刚做出来的时候拉了一个距

等一会在后面可以看到

就是它有一个video

当时video拉出来的通讯距离

是16公里

就是这一侧是在接收端跟发射端

是保持连接的状态

然后他们就一个人在冰面上面滑冰

另外一个人就到远处去爬山

爬到山顶上面那个连接还在

然后最后回来

google map上面拉一个距

16公里

所以这个就是

当然挪威的环境非常

就是不像中国国内的环境这么嘈杂

4G的环境比较嘈杂

所以拿到国内来说的话

如果是家庭应用

家庭这个房子可能500米

不到100米肯定是可以

就是实现这么个连接的

所以如果你的手机

是支持5.0的手机

如果是在一年前

可能只有三星的有一款手机是支持的

那到现在iPhone8

和iPhone X

都是支持5.0的

所以现在越来越多的手机

开始支持BLE

5.0之后你如果你的设备

是支持BLE5.0的

你就可以在家里的任何地方

去操控你的门锁

如果是在这个应用中

所以这个就是很典型的一个

就是long range mode的 一个使用场景

那么在另外的一些使用场景中

同样的把它从门锁 [indiscernible]out出来之后

你可以看到比如说家电

在家里就是家电

它是可以有BLE5.0的操作

你不需要有gateway

你不需要通过像早上说的

如果你是Sub-1G做的

那么你还需要一个gateway

把它从Sub-1G的网络桥接到wifi网络

然后wifi网络

再通过GPRS到你的手机

最后你通过手机

你要走一个这样的

通过Cloud走一个数据回路

然后去控制你家的电冰箱 洗衣机

但是如果你是用BLE的话

你可以直接实现这个功能

就直接去连接

然后对它进行控制

所以这个是BLE5.0

就是蓝牙5.0long range

它和就是LT这个应用的一个区别

所以反过来还是强调说

很多的无线应用都是可以实现的

只是说看什么样的应用就满足

你对应用的这个需求

特定应用的一个需求

那么这个地方也列了

还有其他的一些

比如说在工业中间的话

sensor network也可以通过蓝牙来做

那这个地方的瓶颈

就是说它在建立连接的时候

它的那个连接数量是有限的

就是如果你是和15.4来比

15.4 200个

那你的BLE的连接

用手机连的话最多十几个

所以这个也是一个限制

好 看下面

下面就是还有

第二个 就是刚才说的是long range

那如果是在 advertising extension这边

就是所谓的广播包

括展广播包的这个应用上面的话

扩展广播包它的意思是这样

就是刚才有提到广播包的话

它在蓝牙协议里面定义的

就是广播包里面可以携带一个广播的

就是客户自定义的数据长度

那这个数据长度在以前的

通讯协议里面规定的是31个byte

31个byte可以写什么东西

基本上你写一些自定义的名字就没了

然后像以前的beacon的应用的话

它是直接办直接用这31个byte

去写那个link

就是写一个网络地址

比如说我在万达商场里面逛商场

然后我走到一家店门口

然后这个店要打广告

然后它给我推送了一个beacon

然后这个beacon里面 我应该写什么东西

能够包含我的数据

它就会推送一个link给你

那个link就是它的一个广告页

所以它会给你一个手机推送的

这么一个数据

然后你看到这个数据之后

你直接就link到

就是你点了这个之后

你其实去打开一个网页

那个网页就是它推给你的广告

一般的那个应用是这么做的

那如果你是在现在的

就是advertising extension use case里面

就是你如果加长扩张广播包来用的话

因为你就不会受这个31个byte的

数据限制

你可以发256个byte或者更长的

数据byte

那你也就是说你可以包含

更多更多的数据信息

你可以把你的所有的有用的东西

全部都直接写在你的那个广播包里

那这种情况下就不需要客户很麻烦的

我点了一个link

然后那个link上面有什么数据

它就直接可以通过手机上面就拿到

那这个beacon是这样的

在IOS设备上面叫iBeacon

它是有一定的数据格式的

然后在Android设备上面叫beacon

它其实都是基于 Bluetooth的这个广播包的

这个协议的数据框架来做的

那么不同的这个应用

都会支持不同的东西

所以现在就是相当于是说

给客户开放一个可以携带

更多数据信息的一个广播包来给你

所以在这种情况下

你在应用上面就不会像以前

那么麻烦了

这个是advertising extension的例子

好 下面就是faster data transfer

这个主要就是我们以前在蓝牙的

就是BLE的设备里面的话

用的最多的就是蓝牙与语音遥控器

就是大家如果用过小米的遥控器的话

或者是比如说海信的遥控器

它们做遥控器的时候

它会有一个功能

就是你按住一个按键对它说话

然后它会把你的语音录下来

然后发到电视端

发到电视端之后

电视端上面会有一个

就是语音识别的系统

然后比如说我说开机

或者说选频道

多少频道或者是选游戏

因为现在都是智能电视

你可能会有一个短的那个命令进去

然后它把这个打出来

打出来之后它可能会直接link到

自己的一些

就是电视机的那些操作

那这个功能其实就是通过BLE

单项的从手机 从遥控器

发一段语音发到电视机端

这么一个功能

但是单向的而且只是语音

大家知道语音的那个采样频率

是非常低的

就是相对而言

如果你是用BLE的通讯速率

因为BLE通讯速率是不那么高

就是它因为要做低功耗

所以根据早上的那个知识点

就是如果你要高的通讯速率

就是你必须要以非常高的

就是功耗来作为代价

那如果BLE是怎么做到又低功耗

然后又能数据传输

它只能是说牺牲掉这个通讯速率

这个点来做

所以它的通讯速率不高

但是它可以支持单向语音数据发送

在BLE5.0里面它是两兆的

通讯速率

所以两兆的调制模式

所以在通讯速率的情况下

它可以支持到基本上可以达到两兆

就是达到以前的通讯速率的两倍

从那个原理上面

就是从原理这个上面来考虑

不是实际的情况

只是从原理上面来分析

它应该是可以达到以前的两倍

所以在这种情况下

它可以实现双向语音通讯

那么在这种情况下

你就可以实现比如说双向的

从遥控器到手机

遥控器到电视机的一个语音传输

这是一个

第二个你可能可以实现一个比如说

媒流体播放器直接到遥控器的

一个数据传输

那么在这个时候

其实就是有一些比如说对讲机的功能

我们比如说不要把它局限在手机

遥控器和电视机的这个里面

您可以把它在思想再打开一点

可能在比如说对讲机

室内对讲机的这种情况下面

是不是也可以来做

所以在这种情况下

大家可以来想一下

就是在语音上面在BLE5.0上

可以传输更多的东西

好 再看一下 faster data transfer的use case

还是在industrial这边

那在industrial这边

它是有更快的这个数据传输

所以有一些

比如说数据量比较大的情况

就是以前如果数据量小的话

比如说我们做OAD升级的时候

BLE如果256K的数据升级

得要一分多钟才能够把这个

就是256K的数据全部发送到手机

而且这个是非常快的通讯速率的

情况下才可以完成

那如果我用high speed来做的话

那我可能一分钟都不要就可以完成

那也就是说比如说我传一个

大一点的数据

比如20K或者10K的应用

在应用场景里面

这个时候对于使用者来说

他就会觉得我可以接受

这样一个等待时间

否则的话比起wifi

它可能这个功能

他就会觉得比较蹩脚

好 这是一个应用在工业方面

然后在其他的方面

比如说指纹识别方面

指纹识别大家知道数据量会比较大

那这种大的数据量传输以前和那个

以前是不能用Sub-1G

或者其他的方式就BLE无线来做的

那现在如果是高的数据传输的话

它是可以来做的

所以它就会有一些比如说数据支付

然后指纹的这种security的

需要大数据量传输的东西的时候

它可以用这个BLE来做

好 然后给大家讲一下TI的solution

今天早上杨杨这边给大家介绍的时候

是有这个road map

但是那个是三二的

然后我们在二六

就是二六和Sub-1G这边的road map

大家可以看一下

就是灰色的这部分

是我们现在已经量产的芯片

然后在1G以下部分的话

是有1350

1350是dual band

就是它支持1G以下和2.4G一起

所以它的下一代产品是1352

这个1352就是

早上有说它是concurrent mode

可以同时支持BLE的全功能连接

和Sub-1G的网络通讯

这个是1352

它现在处…就是第二

就是蓝颜色为底的这个

它是现在已经可以sampling

然后到今年年底的时候可以量产

所以大家如果想要开始sampling

除sampling之外

它的那个demo版也可以拿到

然后SDK也都在网上是发布的

所以等于说是

现在的开发就已经可以基于这个来做

然后等到量产之后

可以跟产品同步的进行数据量产

就是产品量产

然后后面还有一个1352P

就是加这个PA的

这个PA可以加到两点

它是就是芯片自带PA

所以它等于说是 会有一个20DB output

以前的话2642的output

应该是5个DB

然后1352加进来之后

它可以选择

是在Sub-1G上面加20DB的PA

还是说在2.4G上面加20DB的PA

就是外围的那个设计会有一些不同

所以在这颗芯片上面

就是一个内置PA的一个问题

所以整个看下来的话

在BLE这边的话

我们现在是有2640IQF

然后有一个Q版本的

就是如果大家有汽车的客户

想做BLE的设计的话

你可能需要选一个

就是已经过了汽车Q100认证的

2640IQFQ的一颗芯片

那就是这是单独的2640的

然后2650的MODA是一个module

就是TI自己的一个module

2650的一个module

然后这个可能在国内用的人不太多

然后在2.4G私有信息这边的话

还有那个ZigBee Thread这边的话

是2630 2650

然后大家可以看到pin to pin的话

是7乘7的那个封装的话

它是这样直接过去

2640对2642

然后2650对2652

直接pin to pin的

所以这个是我们一个

在2.4G这边的一个roadmap

然后看一下SDK

刚才我有跟大家说

就是你要下载SDK之后

看一下自己的板子

如果是在2.4G这边来做

SDK支持的话

就有两颗芯片可以支持

一个是26X2的SDK

一个是1352SDK

然后你根据你自己的板子

下对应的SDK来安装

我们就等于用2K来做这个

BLE的demo

来讲一下Technical detail

就是它到底具体在协议里面

是怎么实现的

Bluetooth5的Long range 它其实是会有一个口

它叫LE的coded PHY

就是它有两种就是标准的LE的

那个调制方式是1兆

然后它通过一个

就是比如说两个比特代表一个比特

就是用两位来代表一位的这种方式

来数据传输

这样的情况就是相当于

自己含了一个纠错的能力

那么它这样的话

它就可以增加那个sensitivity

所以它就可以增加磨耗

增加那个距离

在这种情况下

就是500K的通讯速率

因为它本来是1兆的

然后它现在里面

每两个比特代表一个比特的数据

所以它就相当于数据减半

就是1兆除以2就是500K

所以是这么这么来算的

还有一种就是1:4

就是它后面这个其方式有写

就是0就是通过0011来表示

然后1通过1100来表示

那么在这样的情况下

它就相当于是

4个byte来纠错一个byte

这样的话它的sensitivity

就会比500K的更高

但是它的通讯速率就降更低

就是它coded了之后

就是125K的data rate来做数据通讯

所以就是就变成了

就变了

就变成125K

所以这个就是 在long range mode的时候

就有两种通讯速率可选

一个是500 一个是125

这个地方在代码里面是可以配置的

我们在后面的Hands On里面

也是可以有提到

如果大家有这个兴趣的话

可以看一下Hands On里面怎么做的

那这个是long range的 基本的实现方式

好 刚才有说就是我们挪威的同事

做了一个非常令人亮眼的

long range的一个demo

大家到时候有兴趣的话

可以通过访问这个网站去看一下

这个网就是这个training的

这个video是在网上

TI官网上面是公开的

然后你们可以看到就是

他们实际去拉距的时候

最后实现的那个就是16公里的这个

最后一个那个结果

好 下面就是讲一下

high speed是怎么实现的

high speed的话

就是刚才其实有提到

我们其实就是通过

一个两兆的通讯速率来做的

其实大家从下面的这个

历史的这个图就可以看到

Bluetooth4.0 4.1的时候

就是一兆bps的PHY

PHY 其实就是所谓的底层的物理层

物理层它实现的那个数据就是一兆

然后它是27个byte的PDU

然后在Bluetooth 4.2里面

它加了一个功能叫data extension

所以它可以在某种情况下面

如果你两边都是4.2的设备

它可以扩展就是有一个数据扩展

那在数据扩展的情况下面

它的PDU可以达到255K

而255个byte的PDU

所以它也就相当于是

我本来一个byte一个数据包

只能传27个byte的数据

那我就把这个数据扩展使用上了之后

就相当于我的一个蓝牙包

可以带255个byte payload的

所以它就相当于是说我在同一时间内

可以传更多的数据

因为你相当于是

蓝牙的通讯的那个协议

它做到低功耗的原因就是

它通讯一下之后休眠

再通讯一下之后再休眠

所以它的那个占空比

实际上是比较低的

所以它可以达到功耗

就是平均功耗会比较低

所以你就可以想象出

它其实要等到每一次我就是真的

要开始进行数据连接的时候

要进行数据通讯的时候

我才会进行就是才会进行数据收发

那我如果每一次收发

只能收发27个byte

那我的通讯速率肯定是比较低的

那么如果我用Data Extension的话

就相当于是说

我在同样的时间间隔里面

每一次收发的数据会比以前要长

那这样的话data rate就会高

所以这个就是通过这种方式来

最后它可以达到最高

780个KBPS的一个通讯速率

这个是按平均的这个时间来算

那么在BT5.0里面

它可以用到两兆的PHY

所以就是在物理连接上面本身的那个

这个PHY它就已经提供给你就是两兆

那它在这个双倍了这个之后

那它还是可以 用以前的一个Data Extension

那它本身的这个通讯速率的话

就会达到1.4兆

所以这个就是它高速的一个原理

好 再看一下high speed

所以刚才有问题

就是说我刚才一直在说

是不是可以真正达到两兆

达到两兆其实只是一个算出来的

就是说因为我本身以前的通讯速率

是一兆 以前的那个data rate是一兆

我现在的data rate是两兆

所以情况理论上

我是能够达到以前的两倍

这是简单的算

但是实际上是不是真的可以达到两倍

其实是不行的

原因在于什么地方

大家可以看到下面画的这两张图

上面那张图是一兆时候的传输的方法

下面这张图是两兆的时候传输方法

它中间会有一个就是在每一个包

就是这个传输的时候

其实就是传两个包

然后黄色的这部分就是传第一个包

然后蓝色为底的那个地方传第二个包

大家你看就是它在传两个包之间

它一定会有一个150微秒

左右的一个就是slot 它是一个间隔

它一定会有这么一个间隔

所以在这一部分的占空比

是不能变的 也就是说

我虽然是以1兆的速率在传输

然后我虽然是以2兆的数据传输

你看下面这个图它是2兆

所以它比较起来的话

如果只是传同样长度的数据的时候

它的这个数据长度

是可以是之前的一半

但是这个间隔

150微秒的这个间隔

是没法儿变的

也就是说它的这个速率

其实是达不到真正的两倍

因为它会有一些网络的方面的

为了维持网络方面

它会有一些这方面的消耗

所以有些间隔它是不能变的

不是说我100%的1/2的占空比

就直接除出来

所以它理论上是可以达到两倍

但实际上最后出来就是1.4兆

这就是原因

好 下面讲一下那个 advertisement extension

advertisement extension是这样

就是在广播包上面

蓝牙的广播是这样的

蓝牙它有39个信道 通讯信道

然后这个通讯信道的定义

就是和wifi是有一部分是重叠的

wifi的通讯频段也是2.4G

蓝牙的通讯频段也是2.4G

然后它为什么会选37 38 39

3个信道作为广播信道

原因这37 38 39

3个信道它是避开

就是避开wifi已经使用的信道

最远的两个可能比较干净的信道

所以它把它作为一个广播信道

因为所有的蓝牙的连接

都是从广播信道的广播开始的

广播信道的作用就是

当一个设备可以使用的时候

它要在广播信道上发广播

告诉对方设备

我在这里你可以来连接我

或者是我有数据

你可以到这个广播信道上来找我

所以这广播信道它的干净程度

受干扰程度

直接影响到BLE它的连接可靠度

或者说最后BLE使用的这个可靠度

所以它为什么要选37 38 39

这3个信道的原因就在于

这3个信道将相较于wifi来说

是最干净的3个信道

他们离wifi的那个频点最远

好 这是广播信道

这是在BLE

传统的BLE的广播包是这样做的

然后它这个传统的广播包里面

还有一个特点 就是这上面写了

PHY必须是1兆的PHY

因为在BLE5.0之前

就BLE4.0

BLE4.1的时候

它的那个PHY

都是一兆BPS的PHY

所以它是必须是在

这个PHY的基础上来做

然后它的payload

我刚才说是31个payload

这上面写的是PDU

PDU是它把它的一些那个 Link Layer L2CAP

这个link的一些网络包的那个

数据包也算进去了

所以从PDU上面来讲的话

它是可以算成37

但实际真正的payload的话是31

好 这个是我刚才已经解释过 好

然后这个是传统的

那在新的广播包的这个里面

它是加进来了新的不同的Command

所以我们如果是要讲它的原理的话

从下面这个图上

可能会看得更形象一点

首先看下面那个图上面的前面

是粉红色的这3个框框

3个方框就是它要在

37 38 39 3个信道上面

轮巡的去发送广播

所以它是轮巡的37 38 39

37 38 39默认的

就是这样发的

所以它后面的这个灰色的部分

就永远都是payload

所以它要先发一个广播头

然后发payload

然后在37 38 39

3个信道上面来发送

好 这个是一个传统的

BLE的广播是这样

那后面的发3个蓝颜色的框框

是什么意思呢

蓝颜色的这个框框就是

它会发这个ADV EXT IND

indicate这个command

它的意思就是说我会在其他的

信道上面来发长的数据包

它在这个里面只发一个header

告诉你 你下一次来什么时间点

到哪一个信道上去接收

我的真正的payload

它其实是这么来做的

所以他就在

37 38 39三个信道上面告诉你

只发广播头

告诉你赶紧到其它的信道上去来做

因为以前的广播包

只能在37 38 39三个信道上发

但是在新的蓝牙5上面

它这个广播头是可以在

37 38 39三个信道上发

但是真正的payload

它可以发到其它的信道上去

所以它这个地方只是发一个头

就是发一个point的指针

告诉你说你去哪里去读

然后我在那个信道上真正的发数据

它通过这种方式来

还是我们把这个叫

就是它到data channel上面去发数据

所以data channel上面 是可以发大数据的

然后广播信道还是发广播的数据

所以现在在蓝牙5.0上面的话

就是它把data channel上面 也可以发广播数据

只是发有效的广播数据

它把这个功能加进来了

所以在这种情况下面它就是告诉你说

我们可以实现一个大数据量的

广播包的传输

所以它在这个上面的话就是有

除了刚才那个command之外还有

刚才介绍是ADV EXT Indicator

这个就是告诉你是广播包的一个指针

然后下面的那个AUX ADV Indicator

是真正的知识有用数据

就是它其实是在后续的

就是在data channel上面发送的

真正有用的广播数据

然后还有两个

一个是AUX SYNC Indication 和AUX CHAIN Indication

这两个SYNC应该是不支持的

在2640IQ上面

然后CHAIN是支持的

就是它可以把数据链起来

也就是说我一个包可以发248个BYTE

但是我还可以把它Chain

比如说我要发500多个byte的数据

我可以有一个队列的方式

然后我第一个包发这么多

第二个包发这么多

我以一个队列的方式把它串起来

那在这种情况下

你就可以通过 这个AUX CHAIN的方式来实现

那它总共就是扩展广播包

是通过这四个command

一共通过这四个command来实现的

好 大家可以看一下

就是刚才这样说可能有点不形象

所以大家可以看一下 那个标一的sniffer

就是我们的抓包工具上面的刷包

就是有一个叫Ellisys的Tracker 这个是我推荐

如果客户想要做BLE的开发

然后想要做应用的话

我们推荐就买这个

当然这个设备可能很贵

可能几万美金一台这样的设备

然后这个是这个设备

对这个协议最后

就是对我们的2642抓包之后

出来看到的一个结果

就是大家可以看到

我刚才说有39个信道

就是BLE有39个信道

全部都是在最左边的这个上面画出来

2042开始是37A

然后2427这个channel 这个频点是38A

然后2480这个channel是39

就是37 38 39三个广播信道

然后大家可以看到在一开始的时候

我是有一个连接的

就是大家可以看到连接的这个

连到一起的就比较长的

就是其实是一个握手

就是我这个时候

蓝牙其实是连在一起的

然后它们是在2407的

这个信道上面进行数据通讯

然后在这个时候它断开连接了

断开连接之后

就设备回到了一个广播状态

在后面的

就37 38 39三个信道上面

进行数据广播信道的广播头的发送

就是刚才看到的广播头

就是刚才ADV-EXT-IND的这个

它就在这37 38 39上发了一个头

然后告诉它们

我真正要发的数据的广播包

在什么地方

然后在后面的这个上面你可以看到

有两个广播头都指向

后面的一个在data

在第三个 看这是第三个信道

应该是第三个

应该是第四个channel上面的

一个真正的广播的数据的payload

那这个时候是两个头

指向了一个真正的有效数据

如果把这个打开来看

也就是可以看到 Header这边就是以前的广播包

它里面会带广播设备的设备地址

那现在在广播包里面它可以不带

就选择你可以带 你也可以不带

但是有两个东西它必须带

一个是这个框起来的 Advertising Data ID

就是Data ID

和Site ID

这两个是必须要带的

那这两个带就是说我这一条广播包

这个是协议自动分配的

它会分配一个广播ID

告诉你说这一配套是一组广播包

是一组有效的

就是从pointer到实际数据 它是一组

然后它下一次当你的广播数据

就Payload的有实际变化的时候

这个数据会自动的协议会变化

协议上会变化的

所以从协议的抓包来看

这个数据会变化

那这个作用就是对于接收者来说

它通过读Data ID

Site ID

它就会知道这个广播内容

会不会有变化

是不是我之前读过的

所以它通过这种方式就可以防止

我读一些我不需要的已经读过的数据

这个是通过这种方式读的

然后在Offset这个地方

它有一个时间点

那时间点就是一个是1.74毫秒

因为这是第一个包

它是1.74毫秒

然后第二个包就是870

1.7毫秒 后面就是870个微秒

为什么

因为这两个包之间会有一个数据差

它都指向最后的

就是实际我要发送的数据包

就是实际发出这个payload 是什么时候发

它都会告诉你

说什么时间点之后

我要在这个信道上面发这个数据了

因为这两个本身

发这个广播的指针

都是有一个时间差

它先是在38上发

后来是在39上发 它有时间差

所以在这个地方

它的时间差就会直接

表现在这个Payload里面

就会表现在这个Header里面

所以对于听的人来说

他就知道我在什么时候

应该具体去哪一个信道上来收数据

所以这两个之间是有区别的

这个地方可以看的比较明显

对 这个就是最终的发送的数据的

那个包的一个包文一个解析

然后大家可以看到就是在广播的地址

在这个地方有些广播地址

然后一个ADV给它

就是包含了真正的广播数据

实际是在这个包里面包含的

好 讲完了这个之后

就看我们在蓝牙5.0上面

应该通过什么来做

我不知道

今天他们给大家发的是哪块板子

就是如果你要做BLE

就是TI的蓝牙你可以选择两块板子

一种是1352 R1

这个就是我刚才提到的

1352的芯片

它的LaunchPad

然后还有一种就是CC26叉二

就是2652或者2642都可以

然后26就是单2.4G的

然后1352的话是2.4G加上Sub-1G的

这个地方有那个output power

2.4G的output power

是五个DB

然后Sub-1G的output power

是14个DB 默认的

不带PA 如果你带PA的话

它可以选择

是在Sub-1G的这个频段上面

加PA

还是在2.4G这个平台上加PA

然后在这个板子上面

和我们以前1350

或者2650的这个板子的区别在于

大家可以看到多了上面很多的器件

就是这个板子会比以前的那个板子

更长一些

然后上面很多这个黑颜色的这部分

其实是做那个energy trace

现在这个energy trace

是TI把以前430上面的energy trace

把它掰过来了

然后在这块板子上面就可以

不需要用你的那种测电流的一个电流

非常高档的电流设备

然后你就直接可以

接我们的TI自己的开发环境CCS

然后你就可以去评估

自己的这个板子上的整个的电流

而且它在支持26X2的平台上面

或13X2的平台上面

它还可以去评估外围设备

当然现在可能还没有完全发布

但是它已经是在做

它可以评估外围的 peripheral设备的功耗

就跟以前430上面 energy trace++是一样的功能

比如说我在U2的口上

接了一个什么设备

或者我在IMC口上面

接了一个什么设备

我在SPA口上接了一个什么设备

然后你在通过energy trace的时候

你可以抓到这些设备它的功耗是多少

你可以仔细的看到的

所以用这个板子的话

你不需要那种非常昂贵的

专业店员的那种设备

然后你就可以大概的知道

你现在这个板子跑成什么样的状态

目前是一个什么样的功耗级别

这个是可以通过这个板子来实现的

今天下午我们先来讲一下蓝牙5

大家可以在装那个软件的同时

来看一下我们蓝牙5有什么新的功能

然后蓝牙5

蓝牙5的话我会从下面五个方向

来跟大家说一下就是蓝牙5

我们可能会支持什么东西

如果要做蓝牙5的开发的话

我们会需要哪些东西

下午在讲完了之后 准备去做一个Hands On

然后给大家看一下

我们的SimpleLink Academy 这边有些什么东西

可以给大家看一下

然后大家如果在Hands On这边

没有做完的话 没关系

回去之后这个是一个open的

所以大家可以在家里面

只要有网络连接的情况下

都可以去访问 那个SimpleLink Academy

然后继续把这个demo做完

好 现在我们先来看一下蓝牙5

我想问一下在座有多少人

是做过BLE的支持的 以前

可以举手示意一下

没有人吗 好吧

这样啊 如果是没有做BLE支持的

我就多讲一些跟基本网络相关的

一些功能可能多讲一点

大家如果以前做过的话

我可能就会讲得快一点

好 那我来讲一下

BLE5就是蓝牙5

蓝牙5是这样的

大家以前用过传统的蓝牙

传统蓝牙

最popular的一个应用

就是蓝牙耳机的应用

在很多年前蓝牙它的定义

就是说要把所有的设备

全部都用无线的方式连接起来

跟人相关的设备

全部用无线的方式连接起来

那在这种情况下面

在它的这个应用上面

它定义了很多层的不同的协议栈

在这个协议栈里面

最 最 最popular的一个应用

就是蓝牙耳机

一开始的时候是单声道的

那种就是蓝牙耳机打电话

然后后来变成双声道的

蓝牙耳机听音乐

这种的应用全部都是传统蓝牙的应用

就是我们叫Classic Bluetooth

应该是在四 五年前

那个蓝牙组织 在Classic Bluetooth的基础上

加了一个BLE

BLE它其实也是在那个协议的里面

但是它和传统蓝牙

就是4.0以前的蓝牙

其实是不兼容的

你看到的有蓝牙3.0

蓝牙high speed

这个是蓝牙一开始传统蓝牙的发展

然后后来它有把BLE加进来之后

蓝牙4.0加进来了之后

它其实是一个低功耗蓝牙

所以它就是蓝牙协议的

不同的一个分支

这个分支和传统蓝牙是不兼容的

所以大家首先在今天下午的

这个课里面要搞清楚

蓝牙和传统蓝牙

蓝牙分传统蓝牙和低功耗蓝牙

这个是两个不同的概念

所以我们现在看到得很多

比如说小米的手环

然后你可以看到一些

比如说别人跑步的时候

用的那个心率的

然后在家里面的时候

有一些蓝牙做的遥控器

小米的遥控器

上面打了一个蓝牙的那个标志的

都是低功耗蓝牙的产品

低功耗蓝牙就不是标准蓝牙

因为低功耗蓝牙和标准蓝牙的区别

在于以前耳机就是大家知道双模耳机

什么双模 就是传统蓝牙的那个耳机

双声道的耳机 它是需要充电的

你可能听一天的电 然后电就没有了

你要再继续充电

但是低功耗蓝牙

它标榜的就是功耗超低的蓝牙

所以它可以通过纽扣电池供电

达到很长时间

如果大家有用过

小米的蓝牙遥控器的话

大家就知道它其实里面

就是一个CR2032的电池

然后可以用一年以上

所以这个是低功耗蓝牙

和标准蓝牙最本质的一个区别

那它在协议上面

因为它要达到低功耗

所以它做了很多修改

所以它在协议的兼容性上面

它和传统蓝牙是不兼容的

这是大家两个概念大家要知道

然后在这个完成之后

到Bluetooth 5是去年的时候

就已经有这个概念了

然后TI声称 自己是Release Bluetooth 5

最早的一家公司

当然现在也有很多公司

都开始陆陆续续Release

蓝牙5

它在低功耗蓝牙上面的操作

在这张图上可以看到

第一个是四倍的距离

第二个就是两倍的通讯速度

第三个就是800倍的一个广播包

发送的那个信息的一个

就是广播包发送信息的一个量

所以它在这个上面

蓝牙5.0其实主要就是低功耗蓝牙

在以前就是基于4.0的蓝牙

它有一个非常大的

在这三个点上面它是有一些改进

因为我们主要的题目是蓝牙5.0

因为这个SIG组织也是说蓝牙5.0

是以后未来的发展方向

所以它可能想要干掉ZigBee

干掉一些其他的网络应用

所以也是跟其他网络应用做一些区分

可能在这几方面会进行一些加强

所以这个是蓝牙5.0在这几个特点

这节课大家一定要知道

好 具体的来看这四个特点是怎么做的

所以蓝牙5.0它有三个不同的mode

一个是Long Range Mode

一个是HigherSpeeds

还有一个就是Broadcasting Capacity

所以这个就是Long Range的话

它是用code的方式来做的

也就是说如果回头

大家看到一个蓝牙4.0的设备

它是不可能跑蓝牙5.0的协议的

原因在于说就是 在Long Range mode这边

它是通过IF code这边做编码的方式

来实现这个长距离的数据传输

所以它是底层的

你可以把[indiscernible]这边

直接做的一个特殊属性

也就是说你如果是4.0的蓝牙设备

你必须升级硬件

你才可以支持5.0的这个应用

这个是Long Range mode 我在后面会具体讲

到底Long Range mode是怎么实现的

我们再看一下higher speeds

它的这个通讯速率

modulation是达到以前的两倍

它因为以前的蓝牙

都是在GFSK一兆的 这个调制模式上面的

所以现在它在蓝牙5.0上面

它加进来了一个两兆的通讯模式

所以做IF的就知道我同样的时间内

我的通讯速率

相当于从一兆变成两兆之后

我的data rate肯定会提高

所以这个是通过这种方式来做的

然后八倍的传输速度

这个是蓝牙协议软件实现的

就是蓝牙协议在广播包里面的时候

以前广播包最长是31个byte

现在它把这个东西加进来了之后

它可以传非常长的一个数据包beacon

所以在一些beacon应用的时候

就是蓝牙广播的这个数据应用的时候

它这种广播的数据包它可以加进来

这个后面具体实现

我也会具体跟大家说是怎么实现的

所以在蓝牙5.0

它把这些功能加进来了之后

它的应用范围会变得比较广

那在蓝牙4.0这边的情况

就是BLE的这种情况

其实做的最后就是穿戴设备

遥控器这个是量比较大的

然后应用比较多的

那种小的那种智能设备

低功耗蓝牙我看到的 比较有意思的应用

就是有一年的2014年的CES展上面

最佳设计设备

很多都是围绕着BLE的应用来的

然后在那个应用上面

有人把它做在养花草一个设备里面

把那个花草一样插到花盆里面

它就是通过低功耗蓝牙和手机连接

然后它就去监控这个土壤的温湿度

然后告诉你这个花

是不是适合这个花生长

然后就来养花 就是应用

就是智能养花的一个应用

然后做的很有意思

就是BLE有很多

这种很有意思的应用

然后现在在BLE5.0

这样做了进阶之后

那么它就有非常多的一些应用

加进来了

所以可以看到下面

比如说Home Building Automation

这个其实就是和早上的15.4的

其实是有一些重叠

你会发现在无限的网络连接里面

很多应用都是重叠的

就有的应用可以通过BLE来做

也可以通过15.4来做

也可以通过ZigBee来做

那其实就是要看你具体这个应用中间

有些小的区别是在什么地方

所以在这个上面列出来的

其实是有很多

比如说我在工业方面的 E-meter sensor

或者Power Tool用BLE

然后在家用家电的时候

它用BLE其实主要的方式

就是它的优势在于

它可以跟手机进行通讯

所以BLE和其他的网络连接

它的优势就在于它可以非常简单地

用简单的自己的协议

就和手机进行数据连接

然后人就可以

根据通过这个手机来控制某些设备

或者看到某些设备的状态

所以这个是BLE

能够给使用者提供的

我觉得是和其他的网络连接

最大的一个区别

这个就是蓝牙

好 下面我们来看一下

蓝牙5.0的一些use case

刚才跟大家讲了一下

就是它引进了三个新的网络特征

那么我们看一下

在引入新的网络特征之后

它会有一些什么样的

新的应用可以引进进来

首先是door lock

就是这个话可能是老外的房子比较多

我们国内的房子可能就不需要这么远

但是这只是一个例子

就是如果我是在蓝牙的这个门锁上面

它是一个BLE的门

那么这个BLE的门

我其实是直接可以跟手机进行通讯的

因为我现在是

就是它是一个

如果这个门锁是一个

bluetooth4.0的设备

那它是可以跟手机通讯的

但是它的通讯距离就比较近

就是比如说我们是在客厅里面

那我肯定要人走到客厅这个范围内

然后我才可以跟我的门锁连接上

在这种情况下

我才有可能去对我的门锁进行操作

但是如果你把5.0的应用加进来

也就是说它本身的通讯距离

long range的这个通讯距离加进来

它本身long range我们老外在

我们的BU在挪威

就是做BLE的这个BU在挪威

然后他们曾经在5.0的long range

刚做出来的时候拉了一个距

等一会在后面可以看到

就是它有一个video

当时video拉出来的通讯距离

是16公里

就是这一侧是在接收端跟发射端

是保持连接的状态

然后他们就一个人在冰面上面滑冰

另外一个人就到远处去爬山

爬到山顶上面那个连接还在

然后最后回来

google map上面拉一个距

16公里

所以这个就是

当然挪威的环境非常

就是不像中国国内的环境这么嘈杂

4G的环境比较嘈杂

所以拿到国内来说的话

如果是家庭应用

家庭这个房子可能500米

不到100米肯定是可以

就是实现这么个连接的

所以如果你的手机

是支持5.0的手机

如果是在一年前

可能只有三星的有一款手机是支持的

那到现在iPhone8

和iPhone X

都是支持5.0的

所以现在越来越多的手机

开始支持BLE

5.0之后你如果你的设备

是支持BLE5.0的

你就可以在家里的任何地方

去操控你的门锁

如果是在这个应用中

所以这个就是很典型的一个

就是long range mode的 一个使用场景

那么在另外的一些使用场景中

同样的把它从门锁 [indiscernible]out出来之后

你可以看到比如说家电

在家里就是家电

它是可以有BLE5.0的操作

你不需要有gateway

你不需要通过像早上说的

如果你是Sub-1G做的

那么你还需要一个gateway

把它从Sub-1G的网络桥接到wifi网络

然后wifi网络

再通过GPRS到你的手机

最后你通过手机

你要走一个这样的

通过Cloud走一个数据回路

然后去控制你家的电冰箱 洗衣机

但是如果你是用BLE的话

你可以直接实现这个功能

就直接去连接

然后对它进行控制

所以这个是BLE5.0

就是蓝牙5.0long range

它和就是LT这个应用的一个区别

所以反过来还是强调说

很多的无线应用都是可以实现的

只是说看什么样的应用就满足

你对应用的这个需求

特定应用的一个需求

那么这个地方也列了

还有其他的一些

比如说在工业中间的话

sensor network也可以通过蓝牙来做

那这个地方的瓶颈

就是说它在建立连接的时候

它的那个连接数量是有限的

就是如果你是和15.4来比

15.4 200个

那你的BLE的连接

用手机连的话最多十几个

所以这个也是一个限制

好 看下面

下面就是还有

第二个 就是刚才说的是long range

那如果是在 advertising extension这边

就是所谓的广播包

括展广播包的这个应用上面的话

扩展广播包它的意思是这样

就是刚才有提到广播包的话

它在蓝牙协议里面定义的

就是广播包里面可以携带一个广播的

就是客户自定义的数据长度

那这个数据长度在以前的

通讯协议里面规定的是31个byte

31个byte可以写什么东西

基本上你写一些自定义的名字就没了

然后像以前的beacon的应用的话

它是直接办直接用这31个byte

去写那个link

就是写一个网络地址

比如说我在万达商场里面逛商场

然后我走到一家店门口

然后这个店要打广告

然后它给我推送了一个beacon

然后这个beacon里面 我应该写什么东西

能够包含我的数据

它就会推送一个link给你

那个link就是它的一个广告页

所以它会给你一个手机推送的

这么一个数据

然后你看到这个数据之后

你直接就link到

就是你点了这个之后

你其实去打开一个网页

那个网页就是它推给你的广告

一般的那个应用是这么做的

那如果你是在现在的

就是advertising extension use case里面

就是你如果加长扩张广播包来用的话

因为你就不会受这个31个byte的

数据限制

你可以发256个byte或者更长的

数据byte

那你也就是说你可以包含

更多更多的数据信息

你可以把你的所有的有用的东西

全部都直接写在你的那个广播包里

那这种情况下就不需要客户很麻烦的

我点了一个link

然后那个link上面有什么数据

它就直接可以通过手机上面就拿到

那这个beacon是这样的

在IOS设备上面叫iBeacon

它是有一定的数据格式的

然后在Android设备上面叫beacon

它其实都是基于 Bluetooth的这个广播包的

这个协议的数据框架来做的

那么不同的这个应用

都会支持不同的东西

所以现在就是相当于是说

给客户开放一个可以携带

更多数据信息的一个广播包来给你

所以在这种情况下

你在应用上面就不会像以前

那么麻烦了

这个是advertising extension的例子

好 下面就是faster data transfer

这个主要就是我们以前在蓝牙的

就是BLE的设备里面的话

用的最多的就是蓝牙与语音遥控器

就是大家如果用过小米的遥控器的话

或者是比如说海信的遥控器

它们做遥控器的时候

它会有一个功能

就是你按住一个按键对它说话

然后它会把你的语音录下来

然后发到电视端

发到电视端之后

电视端上面会有一个

就是语音识别的系统

然后比如说我说开机

或者说选频道

多少频道或者是选游戏

因为现在都是智能电视

你可能会有一个短的那个命令进去

然后它把这个打出来

打出来之后它可能会直接link到

自己的一些

就是电视机的那些操作

那这个功能其实就是通过BLE

单项的从手机 从遥控器

发一段语音发到电视机端

这么一个功能

但是单向的而且只是语音

大家知道语音的那个采样频率

是非常低的

就是相对而言

如果你是用BLE的通讯速率

因为BLE通讯速率是不那么高

就是它因为要做低功耗

所以根据早上的那个知识点

就是如果你要高的通讯速率

就是你必须要以非常高的

就是功耗来作为代价

那如果BLE是怎么做到又低功耗

然后又能数据传输

它只能是说牺牲掉这个通讯速率

这个点来做

所以它的通讯速率不高

但是它可以支持单向语音数据发送

在BLE5.0里面它是两兆的

通讯速率

所以两兆的调制模式

所以在通讯速率的情况下

它可以支持到基本上可以达到两兆

就是达到以前的通讯速率的两倍

从那个原理上面

就是从原理这个上面来考虑

不是实际的情况

只是从原理上面来分析

它应该是可以达到以前的两倍

所以在这种情况下

它可以实现双向语音通讯

那么在这种情况下

你就可以实现比如说双向的

从遥控器到手机

遥控器到电视机的一个语音传输

这是一个

第二个你可能可以实现一个比如说

媒流体播放器直接到遥控器的

一个数据传输

那么在这个时候

其实就是有一些比如说对讲机的功能

我们比如说不要把它局限在手机

遥控器和电视机的这个里面

您可以把它在思想再打开一点

可能在比如说对讲机

室内对讲机的这种情况下面

是不是也可以来做

所以在这种情况下

大家可以来想一下

就是在语音上面在BLE5.0上

可以传输更多的东西

好 再看一下 faster data transfer的use case

还是在industrial这边

那在industrial这边

它是有更快的这个数据传输

所以有一些

比如说数据量比较大的情况

就是以前如果数据量小的话

比如说我们做OAD升级的时候

BLE如果256K的数据升级

得要一分多钟才能够把这个

就是256K的数据全部发送到手机

而且这个是非常快的通讯速率的

情况下才可以完成

那如果我用high speed来做的话

那我可能一分钟都不要就可以完成

那也就是说比如说我传一个

大一点的数据

比如20K或者10K的应用

在应用场景里面

这个时候对于使用者来说

他就会觉得我可以接受

这样一个等待时间

否则的话比起wifi

它可能这个功能

他就会觉得比较蹩脚

好 这是一个应用在工业方面

然后在其他的方面

比如说指纹识别方面

指纹识别大家知道数据量会比较大

那这种大的数据量传输以前和那个

以前是不能用Sub-1G

或者其他的方式就BLE无线来做的

那现在如果是高的数据传输的话

它是可以来做的

所以它就会有一些比如说数据支付

然后指纹的这种security的

需要大数据量传输的东西的时候

它可以用这个BLE来做

好 然后给大家讲一下TI的solution

今天早上杨杨这边给大家介绍的时候

是有这个road map

但是那个是三二的

然后我们在二六

就是二六和Sub-1G这边的road map

大家可以看一下

就是灰色的这部分

是我们现在已经量产的芯片

然后在1G以下部分的话

是有1350

1350是dual band

就是它支持1G以下和2.4G一起

所以它的下一代产品是1352

这个1352就是

早上有说它是concurrent mode

可以同时支持BLE的全功能连接

和Sub-1G的网络通讯

这个是1352

它现在处…就是第二

就是蓝颜色为底的这个

它是现在已经可以sampling

然后到今年年底的时候可以量产

所以大家如果想要开始sampling

除sampling之外

它的那个demo版也可以拿到

然后SDK也都在网上是发布的

所以等于说是

现在的开发就已经可以基于这个来做

然后等到量产之后

可以跟产品同步的进行数据量产

就是产品量产

然后后面还有一个1352P

就是加这个PA的

这个PA可以加到两点

它是就是芯片自带PA

所以它等于说是 会有一个20DB output

以前的话2642的output

应该是5个DB

然后1352加进来之后

它可以选择

是在Sub-1G上面加20DB的PA

还是说在2.4G上面加20DB的PA

就是外围的那个设计会有一些不同

所以在这颗芯片上面

就是一个内置PA的一个问题

所以整个看下来的话

在BLE这边的话

我们现在是有2640IQF

然后有一个Q版本的

就是如果大家有汽车的客户

想做BLE的设计的话

你可能需要选一个

就是已经过了汽车Q100认证的

2640IQFQ的一颗芯片

那就是这是单独的2640的

然后2650的MODA是一个module

就是TI自己的一个module

2650的一个module

然后这个可能在国内用的人不太多

然后在2.4G私有信息这边的话

还有那个ZigBee Thread这边的话

是2630 2650

然后大家可以看到pin to pin的话

是7乘7的那个封装的话

它是这样直接过去

2640对2642

然后2650对2652

直接pin to pin的

所以这个是我们一个

在2.4G这边的一个roadmap

然后看一下SDK

刚才我有跟大家说

就是你要下载SDK之后

看一下自己的板子

如果是在2.4G这边来做

SDK支持的话

就有两颗芯片可以支持

一个是26X2的SDK

一个是1352SDK

然后你根据你自己的板子

下对应的SDK来安装

我们就等于用2K来做这个

BLE的demo

来讲一下Technical detail

就是它到底具体在协议里面

是怎么实现的

Bluetooth5的Long range 它其实是会有一个口

它叫LE的coded PHY

就是它有两种就是标准的LE的

那个调制方式是1兆

然后它通过一个

就是比如说两个比特代表一个比特

就是用两位来代表一位的这种方式

来数据传输

这样的情况就是相当于

自己含了一个纠错的能力

那么它这样的话

它就可以增加那个sensitivity

所以它就可以增加磨耗

增加那个距离

在这种情况下

就是500K的通讯速率

因为它本来是1兆的

然后它现在里面

每两个比特代表一个比特的数据

所以它就相当于数据减半

就是1兆除以2就是500K

所以是这么这么来算的

还有一种就是1:4

就是它后面这个其方式有写

就是0就是通过0011来表示

然后1通过1100来表示

那么在这样的情况下

它就相当于是

4个byte来纠错一个byte

这样的话它的sensitivity

就会比500K的更高

但是它的通讯速率就降更低

就是它coded了之后

就是125K的data rate来做数据通讯

所以就是就变成了

就变了

就变成125K

所以这个就是 在long range mode的时候

就有两种通讯速率可选

一个是500 一个是125

这个地方在代码里面是可以配置的

我们在后面的Hands On里面

也是可以有提到

如果大家有这个兴趣的话

可以看一下Hands On里面怎么做的

那这个是long range的 基本的实现方式

好 刚才有说就是我们挪威的同事

做了一个非常令人亮眼的

long range的一个demo

大家到时候有兴趣的话

可以通过访问这个网站去看一下

这个网就是这个training的

这个video是在网上

TI官网上面是公开的

然后你们可以看到就是

他们实际去拉距的时候

最后实现的那个就是16公里的这个

最后一个那个结果

好 下面就是讲一下

high speed是怎么实现的

high speed的话

就是刚才其实有提到

我们其实就是通过

一个两兆的通讯速率来做的

其实大家从下面的这个

历史的这个图就可以看到

Bluetooth4.0 4.1的时候

就是一兆bps的PHY

PHY 其实就是所谓的底层的物理层

物理层它实现的那个数据就是一兆

然后它是27个byte的PDU

然后在Bluetooth 4.2里面

它加了一个功能叫data extension

所以它可以在某种情况下面

如果你两边都是4.2的设备

它可以扩展就是有一个数据扩展

那在数据扩展的情况下面

它的PDU可以达到255K

而255个byte的PDU

所以它也就相当于是

我本来一个byte一个数据包

只能传27个byte的数据

那我就把这个数据扩展使用上了之后

就相当于我的一个蓝牙包

可以带255个byte payload的

所以它就相当于是说我在同一时间内

可以传更多的数据

因为你相当于是

蓝牙的通讯的那个协议

它做到低功耗的原因就是

它通讯一下之后休眠

再通讯一下之后再休眠

所以它的那个占空比

实际上是比较低的

所以它可以达到功耗

就是平均功耗会比较低

所以你就可以想象出

它其实要等到每一次我就是真的

要开始进行数据连接的时候

要进行数据通讯的时候

我才会进行就是才会进行数据收发

那我如果每一次收发

只能收发27个byte

那我的通讯速率肯定是比较低的

那么如果我用Data Extension的话

就相当于是说

我在同样的时间间隔里面

每一次收发的数据会比以前要长

那这样的话data rate就会高

所以这个就是通过这种方式来

最后它可以达到最高

780个KBPS的一个通讯速率

这个是按平均的这个时间来算

那么在BT5.0里面

它可以用到两兆的PHY

所以就是在物理连接上面本身的那个

这个PHY它就已经提供给你就是两兆

那它在这个双倍了这个之后

那它还是可以 用以前的一个Data Extension

那它本身的这个通讯速率的话

就会达到1.4兆

所以这个就是它高速的一个原理

好 再看一下high speed

所以刚才有问题

就是说我刚才一直在说

是不是可以真正达到两兆

达到两兆其实只是一个算出来的

就是说因为我本身以前的通讯速率

是一兆 以前的那个data rate是一兆

我现在的data rate是两兆

所以情况理论上

我是能够达到以前的两倍

这是简单的算

但是实际上是不是真的可以达到两倍

其实是不行的

原因在于什么地方

大家可以看到下面画的这两张图

上面那张图是一兆时候的传输的方法

下面这张图是两兆的时候传输方法

它中间会有一个就是在每一个包

就是这个传输的时候

其实就是传两个包

然后黄色的这部分就是传第一个包

然后蓝色为底的那个地方传第二个包

大家你看就是它在传两个包之间

它一定会有一个150微秒

左右的一个就是slot 它是一个间隔

它一定会有这么一个间隔

所以在这一部分的占空比

是不能变的 也就是说

我虽然是以1兆的速率在传输

然后我虽然是以2兆的数据传输

你看下面这个图它是2兆

所以它比较起来的话

如果只是传同样长度的数据的时候

它的这个数据长度

是可以是之前的一半

但是这个间隔

150微秒的这个间隔

是没法儿变的

也就是说它的这个速率

其实是达不到真正的两倍

因为它会有一些网络的方面的

为了维持网络方面

它会有一些这方面的消耗

所以有些间隔它是不能变的

不是说我100%的1/2的占空比

就直接除出来

所以它理论上是可以达到两倍

但实际上最后出来就是1.4兆

这就是原因

好 下面讲一下那个 advertisement extension

advertisement extension是这样

就是在广播包上面

蓝牙的广播是这样的

蓝牙它有39个信道 通讯信道

然后这个通讯信道的定义

就是和wifi是有一部分是重叠的

wifi的通讯频段也是2.4G

蓝牙的通讯频段也是2.4G

然后它为什么会选37 38 39

3个信道作为广播信道

原因这37 38 39

3个信道它是避开

就是避开wifi已经使用的信道

最远的两个可能比较干净的信道

所以它把它作为一个广播信道

因为所有的蓝牙的连接

都是从广播信道的广播开始的

广播信道的作用就是

当一个设备可以使用的时候

它要在广播信道上发广播

告诉对方设备

我在这里你可以来连接我

或者是我有数据

你可以到这个广播信道上来找我

所以这广播信道它的干净程度

受干扰程度

直接影响到BLE它的连接可靠度

或者说最后BLE使用的这个可靠度

所以它为什么要选37 38 39

这3个信道的原因就在于

这3个信道将相较于wifi来说

是最干净的3个信道

他们离wifi的那个频点最远

好 这是广播信道

这是在BLE

传统的BLE的广播包是这样做的

然后它这个传统的广播包里面

还有一个特点 就是这上面写了

PHY必须是1兆的PHY

因为在BLE5.0之前

就BLE4.0

BLE4.1的时候

它的那个PHY

都是一兆BPS的PHY

所以它是必须是在

这个PHY的基础上来做

然后它的payload

我刚才说是31个payload

这上面写的是PDU

PDU是它把它的一些那个 Link Layer L2CAP

这个link的一些网络包的那个

数据包也算进去了

所以从PDU上面来讲的话

它是可以算成37

但实际真正的payload的话是31

好 这个是我刚才已经解释过 好

然后这个是传统的

那在新的广播包的这个里面

它是加进来了新的不同的Command

所以我们如果是要讲它的原理的话

从下面这个图上

可能会看得更形象一点

首先看下面那个图上面的前面

是粉红色的这3个框框

3个方框就是它要在

37 38 39 3个信道上面

轮巡的去发送广播

所以它是轮巡的37 38 39

37 38 39默认的

就是这样发的

所以它后面的这个灰色的部分

就永远都是payload

所以它要先发一个广播头

然后发payload

然后在37 38 39

3个信道上面来发送

好 这个是一个传统的

BLE的广播是这样

那后面的发3个蓝颜色的框框

是什么意思呢

蓝颜色的这个框框就是

它会发这个ADV EXT IND

indicate这个command

它的意思就是说我会在其他的

信道上面来发长的数据包

它在这个里面只发一个header

告诉你 你下一次来什么时间点

到哪一个信道上去接收

我的真正的payload

它其实是这么来做的

所以他就在

37 38 39三个信道上面告诉你

只发广播头

告诉你赶紧到其它的信道上去来做

因为以前的广播包

只能在37 38 39三个信道上发

但是在新的蓝牙5上面

它这个广播头是可以在

37 38 39三个信道上发

但是真正的payload

它可以发到其它的信道上去

所以它这个地方只是发一个头

就是发一个point的指针

告诉你说你去哪里去读

然后我在那个信道上真正的发数据

它通过这种方式来

还是我们把这个叫

就是它到data channel上面去发数据

所以data channel上面 是可以发大数据的

然后广播信道还是发广播的数据

所以现在在蓝牙5.0上面的话

就是它把data channel上面 也可以发广播数据

只是发有效的广播数据

它把这个功能加进来了

所以在这种情况下面它就是告诉你说

我们可以实现一个大数据量的

广播包的传输

所以它在这个上面的话就是有

除了刚才那个command之外还有

刚才介绍是ADV EXT Indicator

这个就是告诉你是广播包的一个指针

然后下面的那个AUX ADV Indicator

是真正的知识有用数据

就是它其实是在后续的

就是在data channel上面发送的

真正有用的广播数据

然后还有两个

一个是AUX SYNC Indication 和AUX CHAIN Indication

这两个SYNC应该是不支持的

在2640IQ上面

然后CHAIN是支持的

就是它可以把数据链起来

也就是说我一个包可以发248个BYTE

但是我还可以把它Chain

比如说我要发500多个byte的数据

我可以有一个队列的方式

然后我第一个包发这么多

第二个包发这么多

我以一个队列的方式把它串起来

那在这种情况下

你就可以通过 这个AUX CHAIN的方式来实现

那它总共就是扩展广播包

是通过这四个command

一共通过这四个command来实现的

好 大家可以看一下

就是刚才这样说可能有点不形象

所以大家可以看一下 那个标一的sniffer

就是我们的抓包工具上面的刷包

就是有一个叫Ellisys的Tracker 这个是我推荐

如果客户想要做BLE的开发

然后想要做应用的话

我们推荐就买这个

当然这个设备可能很贵

可能几万美金一台这样的设备

然后这个是这个设备

对这个协议最后

就是对我们的2642抓包之后

出来看到的一个结果

就是大家可以看到

我刚才说有39个信道

就是BLE有39个信道

全部都是在最左边的这个上面画出来

2042开始是37A

然后2427这个channel 这个频点是38A

然后2480这个channel是39

就是37 38 39三个广播信道

然后大家可以看到在一开始的时候

我是有一个连接的

就是大家可以看到连接的这个

连到一起的就比较长的

就是其实是一个握手

就是我这个时候

蓝牙其实是连在一起的

然后它们是在2407的

这个信道上面进行数据通讯

然后在这个时候它断开连接了

断开连接之后

就设备回到了一个广播状态

在后面的

就37 38 39三个信道上面

进行数据广播信道的广播头的发送

就是刚才看到的广播头

就是刚才ADV-EXT-IND的这个

它就在这37 38 39上发了一个头

然后告诉它们

我真正要发的数据的广播包

在什么地方

然后在后面的这个上面你可以看到

有两个广播头都指向

后面的一个在data

在第三个 看这是第三个信道

应该是第三个

应该是第四个channel上面的

一个真正的广播的数据的payload

那这个时候是两个头

指向了一个真正的有效数据

如果把这个打开来看

也就是可以看到 Header这边就是以前的广播包

它里面会带广播设备的设备地址

那现在在广播包里面它可以不带

就选择你可以带 你也可以不带

但是有两个东西它必须带

一个是这个框起来的 Advertising Data ID

就是Data ID

和Site ID

这两个是必须要带的

那这两个带就是说我这一条广播包

这个是协议自动分配的

它会分配一个广播ID

告诉你说这一配套是一组广播包

是一组有效的

就是从pointer到实际数据 它是一组

然后它下一次当你的广播数据

就Payload的有实际变化的时候

这个数据会自动的协议会变化

协议上会变化的

所以从协议的抓包来看

这个数据会变化

那这个作用就是对于接收者来说

它通过读Data ID

Site ID

它就会知道这个广播内容

会不会有变化

是不是我之前读过的

所以它通过这种方式就可以防止

我读一些我不需要的已经读过的数据

这个是通过这种方式读的

然后在Offset这个地方

它有一个时间点

那时间点就是一个是1.74毫秒

因为这是第一个包

它是1.74毫秒

然后第二个包就是870

1.7毫秒 后面就是870个微秒

为什么

因为这两个包之间会有一个数据差

它都指向最后的

就是实际我要发送的数据包

就是实际发出这个payload 是什么时候发

它都会告诉你

说什么时间点之后

我要在这个信道上面发这个数据了

因为这两个本身

发这个广播的指针

都是有一个时间差

它先是在38上发

后来是在39上发 它有时间差

所以在这个地方

它的时间差就会直接

表现在这个Payload里面

就会表现在这个Header里面

所以对于听的人来说

他就知道我在什么时候

应该具体去哪一个信道上来收数据

所以这两个之间是有区别的

这个地方可以看的比较明显

对 这个就是最终的发送的数据的

那个包的一个包文一个解析

然后大家可以看到就是在广播的地址

在这个地方有些广播地址

然后一个ADV给它

就是包含了真正的广播数据

实际是在这个包里面包含的

好 讲完了这个之后

就看我们在蓝牙5.0上面

应该通过什么来做

我不知道

今天他们给大家发的是哪块板子

就是如果你要做BLE

就是TI的蓝牙你可以选择两块板子

一种是1352 R1

这个就是我刚才提到的

1352的芯片

它的LaunchPad

然后还有一种就是CC26叉二

就是2652或者2642都可以

然后26就是单2.4G的

然后1352的话是2.4G加上Sub-1G的

这个地方有那个output power

2.4G的output power

是五个DB

然后Sub-1G的output power

是14个DB 默认的

不带PA 如果你带PA的话

它可以选择

是在Sub-1G的这个频段上面

加PA

还是在2.4G这个平台上加PA

然后在这个板子上面

和我们以前1350

或者2650的这个板子的区别在于

大家可以看到多了上面很多的器件

就是这个板子会比以前的那个板子

更长一些

然后上面很多这个黑颜色的这部分

其实是做那个energy trace

现在这个energy trace

是TI把以前430上面的energy trace

把它掰过来了

然后在这块板子上面就可以

不需要用你的那种测电流的一个电流

非常高档的电流设备

然后你就直接可以

接我们的TI自己的开发环境CCS

然后你就可以去评估

自己的这个板子上的整个的电流

而且它在支持26X2的平台上面

或13X2的平台上面

它还可以去评估外围设备

当然现在可能还没有完全发布

但是它已经是在做

它可以评估外围的 peripheral设备的功耗

就跟以前430上面 energy trace++是一样的功能

比如说我在U2的口上

接了一个什么设备

或者我在IMC口上面

接了一个什么设备

我在SPA口上接了一个什么设备

然后你在通过energy trace的时候

你可以抓到这些设备它的功耗是多少

你可以仔细的看到的

所以用这个板子的话

你不需要那种非常昂贵的

专业店员的那种设备

然后你就可以大概的知道

你现在这个板子跑成什么样的状态

目前是一个什么样的功耗级别

这个是可以通过这个板子来实现的