ble协议详解（BLE技术为何如此受欢迎）

BLE 低功耗蓝牙模块一般是指蓝牙4.0模块以上的模块，BLE 低功耗蓝牙模块催生了众多智能硬件，这得益于BLE 低功耗技术，BLE技术为何如此受欢迎而且应用非常广泛？

蓝牙4.0标准包含了低功耗蓝牙（BLE），相较于传统蓝牙，BLE技术最重要的特点有三个：低延迟、低功耗、低吞吐量。

蓝牙4.0（BLE）工作在2.4GHz ISM频段，采用跳频技术与GFSK调制技术，广播频段均避开Wi-Fi频段，确保不受Wi-Fi信号影响。

BLE具有40个频段，其中有只有3个广播频段，37个连接频段，大大缩短设备建立连接的时间，又能保证的数据的鲁棒性。

一、BLE 低功耗蓝牙协议栈简介

蓝牙4.0（BLE）协议栈包含两部分：主机和控制器，如图1所示。协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行通信。

图1 BLE 低功耗蓝牙体系架构

控制器部分包括：物理层，链路层、主机控制接口层。

物理层：从2400MHz~2480MHz，间隔大小为2MHz的40个频段，其中3个广播频段，37个连接频段。

链路层：控制设备的状态。设备可以有五种状态：就绪、广播、搜索、初始化和连接。一个处于连接状态的设备会有一个角色：master（主）和slave（从）。

主机控制接口层：主机和控制器之间的一个标准接口。这一层可以是软件或者硬件接口，如UART、SPI、USB等。

主机部分包括：逻辑链路控制及自适应协议层、安全管理层、属性协议层、通用属性配置层、通用访问配置层。

逻辑链路控制及自适应协议层：为上层提供封装传输数据的服务，允许逻辑上的点对点数据通信。

安全管理层：定义了配对和秘钥分配方式，为协议栈其他层与另一个设备之间的安全连接和数据交换提供服务。

属性协议层：允许设备向另外一个设备展示一块特定的数据，称之为“属性”。展示“属性”的设备称为服务器，与之配对的设备称为客户端。

通用属性配置层：定义了使用属性协议层的服务框架，用于已连接的蓝牙设备之间的数据通信。

通用访问配置层：负责处理设备访问模式和程序，包括设备发现、建立连接、终止连接、初始化安全特性和设备配置。

如果由工程师来开发蓝牙功能，就要先完成这些基本的协议栈上的工作，才能到应用层的开发。蓝牙4.0（BLE）的出现带来低功耗的同时也进一步增加了蓝牙的开发难度。

为了减小蓝牙设备的开发难度，云里物里基于Nordic的蓝牙4.0（BLE）芯片nrf51822开发的一款低功耗、高性能的透传模块—MS49SF2C。

BLE蓝牙模块MS49SF2C不仅内置蓝牙4.0（BLE）协议并支持用户简单接线就可以当UART口使用，开发APP还可实现1对7一主多从模式，实现多个设备间的信息交互。

二、BLE低功耗蓝牙模块应用场景

1.蓝牙灯控方案

蓝牙灯控解决方案主要蓝牙模块为基础，实现智能蓝牙LED灯的色彩控制等功能。

蓝牙灯控方案说明：手机蓝牙和彩灯上的蓝牙模块MS102SF6进行配对，实现APP命令控制彩灯蓝牙，实现不同的功能，比如可以通过色板、声音调节喜欢的颜色、亮度等。

2.BLE蓝牙智能锁方案

智能门禁锁是在原有门禁系统的基础上，增加低功耗蓝牙透传模块，实现手机蓝牙协议对接。智能手机通过APP调用蓝牙服务，发送指令，智能门禁锁接收蓝牙指令，继而控制智能门禁锁的开关。

蓝牙智能锁方案说明：智能锁中内置BLE蓝牙模块MS48SF1C，手机通过APP读取智能锁蓝牙信息，尝试配对，并发送开锁请求到服务器端，服务器端向手机发送开锁指令，手机接受到指令，通过蓝牙再把指令发送给智能锁进行解锁。

3.蓝牙MAC地址扫描打印解决方案

蓝牙MAC地址扫描打印解决方案，例如包含蓝牙MAC地址读取设备、MAC地址读取软件、MAC地址管理软件、二维码生成软件、二维码打印驱动。

蓝牙MAC地址扫描打印解决方案说明：把低功耗蓝牙模块充当主机角色，扫描周边设备，根据广播名称过滤，筛选出周边信号最强的设备，获取MAC地址;获取MAC地址后，通过串口将数据发送给标签打印机，标签打印机打印出符合要求的二维码。

以二维码的形式将蓝牙MAC地址打印出来，方便蓝牙产品对蓝牙MAC地址进行读取，能够有效提高工作效率。

4.蓝牙Mesh组网方案

蓝牙Mesh网络是用于建立多对多(many：many)设备通信的低能耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，也称为Bluetooth LE)新的网络拓扑。

它允许您创建基于多个设备的大型网络，网络可以包含数十台，数百甚至数千台蓝牙Mesh设备，这些设备之间可以相互进行信息的传递，无疑这样一种应用形态为楼宇自动化，无线传感器网络，资产跟踪和其他解决方案提供了理想的选择。有了蓝牙Mesh，智能家居便涌现出很多新的应用可能性。

蓝牙Mesh组网方案说明：有了蓝牙Mesh之后，只需用一台控制设备，就可以同时、轻松、高效地控制智能家居系统内的所有功能。蓝牙Mesh的强大架构还可以进行扩展，满足办公室、工厂、工业环境甚至城市的需求，将数以百万计的节点连接起来，而不会产生故障。

5.蓝牙Beacon室内定位方案

Beacon是建立在低功耗蓝牙协议基础上的一种广播协议，同时它也是拥有这个协议的一款低功耗蓝牙从机设备。Beacon设备，通常放在室内的某个固定位置，每隔一定时间广播一个数据包到周围。

或者通过当前接收发送信号强度指示值(RSSI)、和MAC地址解析等来进行复杂的数据运算，进而对顾客进行室内定位。

蓝牙Beacon室内定位方案说明：室内定位配合Beacon这一技术，将Beacon节点布在适当的位置，在配合丰富的APP应用，可以很方便地为用户提供室内位置服务。