I. Что такое модуль Bluetooth Low Energy?

Физический состав: Модуль Bluetooth Low Energy = BLE-чип + необходимые периферийные схемы (кварцевый резонатор, конденсаторы и т. д.) + радиочастотная секция (схема согласования антенны) + экранирующий кожух (для предотвращения помех). Этот полный комплект позволяет сразу же начать использовать устройство, не занимаясь сложной радиочастотной схемой.

Простое понимание: Технология Bluetooth Low Energy (BLE) — это своего рода «энергосберегающая версия» классического Bluetooth, специально разработанная для небольших устройств с батарейным питанием, которым необходимо работать длительное время. Например, ваш умный браслет, электронные весы или метки против потери используют технологию BLE для поддержания связи, позволяя батарее работать месяцами или даже годами.

Модуль или чип: как выбрать?

Предположение: Для 90% продуктов IoT использование модуля оказывается более экономически выгодным. Экономия времени на разработку и затраты на сертификацию значительно перевешивают разницу в цене модуля.

Особое примечание: Стандартные сертификаты модулей, такие как FCC, IC и др., требуют, чтобы модуль включал в себя полную радиочастотную схему, экранирующий кожух и независимый источник питания. Возможность использования сертификата модуля может различаться в зависимости от региона, конкретного конечного продукта и выбранной испытательной лаборатории. Для обеспечения беспроблемной сертификации RF-star рекомендует пользователям напрямую связаться с сертификационной лабораторией для подтверждения конкретных требований.

II. W Какие основные типы маломощных Bluetooth-модулей представлены на рынке?

1. Классификация по функциям

Модуль прозрачной передачи: Наиболее распространенный вариант действует как «конвейер передачи данных», передавая данные, полученные по Bluetooth, непосредственно на микроконтроллер. Пользователям не нужно разбираться в протоколах Bluetooth, достаточно просто подключить его и использовать.

Модуль контроллера: Обладает собственными вычислительными мощностями и может быть запрограммирован для работы с логикой. Клиенты могут писать собственные программы для использования внутреннего ядра микросхемы, что потенциально позволяет избежать использования внешнего микроконтроллера и снизить затраты. Например, в RF-star RF-BM-2340B1 используется TI CC2340R5, имеющий встроенное ядро ARM Cortex-M0+, и все выводы GPIO выведены наружу, что позволяет обрабатывать как Bluetooth-связь, так и пользовательские приложения.

Модули RF-star классифицированы по чип-платформе.

Все вышеперечисленные модули могут удовлетворить как потребности в прозрачной передаче данных, так и в независимой разработке.

2. Классифицировано по интерфейсу

Тип последовательного порта (UART): Проще всего начать работу, подключить и использовать, например, RF-star RF-BM-2340A1.

Тип USB: Подключается напрямую к компьютеру, дополнительный интерфейс не требуется, клиенты разрабатывают собственное программное обеспечение для ПК, например, RF-DG-22A.

Тип SPI/I2C: Различия в скорости последовательной передачи данных, например, RF-BM-2340A2 поддерживает протокол прозрачной передачи SPI, а RF-BM-BG22Ax — протокол прозрачной передачи I2C.

Классификационная таблица интерфейсов модуля RF-star Bluetooth Low Energy

III. Краткий обзор: Как использовать модуль прозрачной передачи BLE?

Подключение предельно простое (на примере RF-BM-2340A1).

Примечание: TX подключается к RX, RX подключается к TX, не меняйте их местами! Контакты управления потоком следует заземлять, если они не используются.

Метод включения питания в три шага:

Включите модуль (3,3 В, максимальный ток не должен превышать характеристики модуля)

Загрузите на свой телефон приложение для отладки по Bluetooth. (Рекомендуется использовать "nRF Connect")

Найдите модуль и подключитесь к нему с помощью мобильного приложения. (Имя по умолчанию обычно RFSTAR_XXXX)

Как использовать управление потоком (Flow Control)?

Метод управления потоком модуля RF-star (RTS/CTS) (BRTS/BCTS):

Модуль RTS/BCTS → MCU CTS

Модуль CTS/BRTS ← MCU RTS

Применимые модули: RF-BM-BG22A1, RF-BM-2340A1, RF-BM-4044Bx и др.

IV. Углубленный анализ принципов работы Bluetooth.

Реклама ------ Вещание периферийных устройств

Периферийное устройство периодически издает "крик": Я здесь! Моя информация...

В рекламный пакет входит:

Название устройства (например, "RFSTAR_BLE")
UUID (уникальный идентификатор устройства)
Индикатор уровня сигнала
Информация об услугах, которые она может предоставлять.

Данные конкретного производителя

Настройки рекламы модуля RF-star:
AT+NAME=RF-star123456 // Изменить имя устройства
AT+UART=921600 // Установить скорость передачи данных по последовательному порту на 921600 бит/с

AT+POWER=0 // Изменить мощность передачи до 0 дБм

Сканирование ------ Центральное устройство прослушивает

Центральное устройство включает свои «уши», отслеживая, кто подает рекламу поблизости:

Результаты сканирования содержат:
MAC-адреса всех рекламных устройств
Название устройства (если имеется)
Уровень сигнала RSSI (чем ниже отрицательное значение, тем слабее сигнал)

Содержимое рекламного пакета

Роли «хозяин/подчиненный» и топология соединений
Главное устройство (ведущее/центральное):
Активно сканирует наличие находящихся поблизости устройств Bluetooth.
Инициирует запросы на подключение.
Один главный сервер может подключаться к нескольким подчиненным серверам.

Типичные примеры: телефоны, планшеты, шлюзы.

Ведомое устройство (ведомое/периферийное):

рекламирует свое присутствие
Ожидает подключения
К устройству можно подключиться только одним ведущим устройством одновременно (в обычном режиме).

Типичные примеры: датчики, браслеты, маячки.

Комбинированный модуль "ведущий/ведомый" (центральный/периферийный):

Устройство, сочетающее в себе функции ведущего и ведомого устройств, например:

Умные часы (Вспомогательная модель: подключается к телефону; Основная модель: подключается к наушникам)

Bluetooth-шлюз (ведущий: подключается к нескольким датчикам; ведомый: подключается к телефону для настройки)

Режимы работы, поддерживаемые модулями прозрачной передачи RF-star.

Четыре шага для установления связи:

Шаг 1: Реклама ведомого устройства

↓

Шаг 2: Главное устройство сканирует и выбирает цель.

↓

Шаг 3: Главное устройство инициирует запрос на подключение.

↓

Шаг 4: Обе стороны согласовывают параметры → Соединение установлено успешно!

Оптимизация параметров подключения

Интервал подключения: влияет на скорость и энергопотребление.
AT+ADS=1,1,50 // Устанавливает параметр для включения рекламной рассылки с интервалом 50 мс
// Задержка ведомого устройства: количество событий соединения, которые разрешено пропустить
AT+CDL=10,20 // Включить функцию контакта BCTS и установить длительность задержки 10 мс; установить длительность задержки контакта BRTS 20 мс
// Тайм-аут контроля: время, необходимое для оценки потери соединения

AT+CNT_INTERVAL=16,200 // Текущий интервал подключения устройства составляет 20 мс (16*1,25 мс), время ожидания контроля подключения — 2000 мс

V. Таблица выбора прозрачного модуля Bluetooth RF-star

VI. Краткий справочник по распространенным проблемам

В1: Не можете найти модуль?

Проверка 1: Убедитесь, что модуль находится в режиме рекламы (это может указывать контакт STATE).
Проверка 2: Стабильно ли работает источник питания при напряжении 3,3 В, достаточен ли ток (≥20 мА)?
Проверка 3: Модуль может уже находиться в подключенном состоянии (не передает информацию, находясь в подключенном состоянии).

Проверка 4: Цела ли антенна, находится ли модуль внутри металлического корпуса (экранирование сигнала)?

В2: Часто ли обрывается соединение?
Решение 1: Увеличьте время ожидания завершения контроля.
Решение 2: Проверьте, нет ли помех в блоке питания (используйте осциллограф для проверки пульсаций).
Решение 3: Возможно, находится слишком далеко или присутствуют препятствия (проверьте на открытой местности).

Решение 4: Отрегулируйте интервал подключения (слишком малые интервалы могут быть нестабильными).

Вопрос 3: Потеря пакетов при передаче данных?
Решение 1: Уменьшите скорость передачи данных (попробуйте снизить её с 115200 до 9600 бод).
Решение 2: Проверьте функцию управления потоком данных на устройстве (подключите контакты BRTS/BCTS, CTS/RTS).
Решение 3: Проверьте, не ослаблены ли провода (перепаяйте).

Решение 4: Уменьшите объем данных, отправляемых за один раз (отправляйте пакетами).

Ⅶ. Попробуйте прямо сейчас!

Простейший эксперимент для начинающих:
Необходимые материалы:
Модуль RF-star RF-BM-2340A1 или RF-BM-BG22A1 ×1
Плата разработки RF-BT02 ×1
USB-кабель ×1

Несколько проводов DuPont

Помнить: Использовать модули прозрачной передачи BLE несложно; главное — пробовать, экспериментировать и учиться на ошибках. Большинство проблем возникают из-за неправильной проводки, источника питания или настроек режима. модули RF-звезда В комплект входят подробная техническая документация и примеры кода для некоторых микроконтроллеров. При возникновении проблем:

Ознакомьтесь с руководством по протоколу прозрачной передачи данных модуля и руководством к отладочной плате.
Используйте AT-команды для проверки состояния модуля.

Обратитесь в службу технической поддержки (info@szrfstar.com)

Наберитесь терпения. Начните с простой прозрачной передачи данных, постепенно углубляйте понимание протоколов Bluetooth, и вы быстро освоите суть разработки BLE!