從電磁波說起
電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波,是以波動的形式傳播的電磁場,具有波粒二象性。電磁波不依靠介質傳播钧唐，電磁波在真空中速率固定拌屏，速度為光速稀火。
電磁波伴隨的電場方向胧洒，磁場方向，傳播方向三者互相垂直滚婉，因此電磁波是橫波图筹。
當其能階躍遷過輻射臨界點，便以光的形式向外輻射满哪，此階段波體為光子婿斥，太陽光是電磁波的一種可見的輻射形態(tài)劝篷。
電磁輻射由低頻率到高頻率，主要分為：無線電波民宿、微波娇妓、紅外線、可見光活鹰、紫外線哈恰、X射線和伽馬射線。
人眼可接收到的電磁波志群，稱為可見光（波長380~780nm）着绷。
通常意義上所指有電磁輻射特性的電磁波是指無線電波、微波锌云、紅外線荠医、可見光、紫外線桑涎。而X射線及γ射線通常被認為是放射性輻射特性的
從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是高于絕對零度(攝氏溫標零下273.15攝氏度)的物體,都會釋出電磁波.且溫度越高,放出的電磁波波長就越短.
無線電波3000米～0.3毫米（微波0.1~100厘米）
紅外線0.3毫米～0.75微米（其中：近紅外為0.763微米彬向，中紅外為36微米，遠紅外為615微米攻冷，超遠紅外為15300微米）
可見光0.7微米～0.4微米
紫外線0.4微米～10納米
X射線10納米～0.1納米
γ射線0.1納米～1皮米
高能射線小于1皮米
傳真（電視）用的波長是3～6米
雷達用的波長在3米到幾毫米娃胆。
無線電波:
ULF = 特低頻
ELF = 極低頻
1 甚低頻（VLF） 3～30千赫（KHz） 甚長波 100～10km
2 低頻 （LF） 30～300千赫（KHz） 長波 10～1km
3 中頻 （MF） 300～3000千赫（KHz） 中波 1000～100m
4 高頻 （HF） 3～30兆赫（MHz） 短波 100～10m
5 甚高頻（VHF） 30～300兆赫（MHz） 米波 10～1m
6 特高頻Ultra High Frequency(UHF) 頻率為 300～3000兆赫（MHz） 該波段的無線電波又稱為分米波.
這個頻段的無線電波常用于廣播電視領域,我國廣播電視在這個頻段使用470到806MHz.這個頻段的電波可以用小而短的天線作收發(fā),適合移動通信.
例如：軍用航空無線手機：（800MHz，1.5GHz）等曼；無線網(wǎng)絡：（2.4GHz）里烦；業(yè)余無線電：（430MHz，1200MHz禁谦，2400MHz）胁黑。
微波:
7 超高頻（SHF） 3～30吉赫（GHz） 厘米波 10～1cm
8 極高頻（EHF） 30～300吉赫（GHz） 毫米波 10～1mm
9 至高頻 300～3000吉赫（GHz） 絲米波 1～0.1mm
γ = 伽馬射線
X射線:
HX = 硬X射線
SX = 軟X射線
紫外線:
EUV = 極端紫外線
NUV = 近紫外線
紅外線:
NIR = 近紅外線
MIR =中紅外線
FIR = 遠紅外線
計算
c=λf
c：波速(光速是一個常量，真空中約等于3×10^8m/s) 單位：m/s
c=299792.458km/s≈3×108m/s
f：頻率（單位：Hz,1MHz=1000kHz=1×106Hz）電磁每秒鐘變動的次數(shù)便是頻率f,Hz 是頻率的單位枷畏。頻率是指電脈沖别厘，交流電波形，電磁波拥诡，聲波和機械的振動周期循環(huán)時，1秒鐘重復的次數(shù)
λ：波長（單位：m）
真空中電磁波的波速為c氮发，它等于波長λ和頻率f的乘積
c=λf
波長越長頻率越低
波長λ =300/頻率F（GHz）mm
現(xiàn)在可以了解藍牙了
藍牙是一種無線技術標準渴肉，可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）爽冕。
2.4GHz頻段為各國共同的ISM頻段仇祭。因此無線局域網(wǎng)、藍牙颈畸、ZigBee等無線網(wǎng)絡乌奇，均可工作在2.4GHz頻段上没讲。
也就是說藍牙就是波長1.25~1.20米 頻率2.4—2.485GHz的電磁波
傳統(tǒng)藍牙數(shù)據(jù)傳輸速率小于 3Mbps,典型數(shù)據(jù)傳輸距離為 2-10m,藍牙技術的典型應用是在兩部手機之間進行小量數(shù)據(jù)的傳輸。
Smart Ready(雙模) 可以和 Smart Ready礁苗、傳統(tǒng)藍牙(BR) ,以及 Smart(單模)之間相互連接和通信爬凑。
傳統(tǒng)藍牙可以和 Smart Ready、傳統(tǒng)藍牙之間連接和通信
Smart 可以和 Smart试伙、Smart Ready 之間連接和通信
BLE簡介
BLE 是一種標準,該標準定義了短距離嘁信、低數(shù)據(jù)傳輸速率無線通信所需要的一系列通信協(xié)議。
基于 BLE 的無線網(wǎng)絡所使用的工作頻段為 868MHz疏叨、915MHz 和 2.4GHz,最大數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kbps潘靖。
BLE 規(guī)范中定義了 GAP(Generic Access Profile)和 GATT(Generic Attribute)兩個基本配置文件。
協(xié)議中的 GAP 層負責設備訪問模式和進程,包括設備發(fā)現(xiàn),建立連接蚤蔓。終止連接卦溢。初始化安全特征和設備配置。
協(xié)議棧中的 GATT 層用于已連接的藍牙設備之間的數(shù)據(jù)通信秀又。
BLE 特點
總體而言,BLE 技術具有如下特點:
(1)高可靠性
藍牙技術聯(lián)盟 SIG 在指定藍牙 4.0 規(guī)范時已經(jīng)考慮到傳輸過程中的內(nèi)在的不確定性,在射頻,基帶協(xié)議,鏈路管理協(xié)議中采用可靠性措施,包括:差錯檢測和矯正,進行數(shù)據(jù)編解碼,數(shù)據(jù)加噪等,提供藍牙傳輸?shù)目煽啃?使用自適應調頻技術,減少和其他 2.4G 無線電波的串擾单寂。
(2)低成本、低功耗
低功耗藍牙支持兩種部署方式:雙模式和單模式,一般智能機上采用雙模,外設一般采用 BLE 單模涮坐。BLE 技術可以應用于 8-bit MCU(微控制單元,單片機),外接幾個阻容器件構成的濾波電路和PCB(Printed Circuit Board)天線(電路板上的天線)即可實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點的構建凄贩。
低功耗設計:藍牙 4.0 強化了在數(shù)據(jù)傳輸上的低功耗性能,功耗較傳統(tǒng)藍牙降低了 90%。傳統(tǒng)藍牙設備的待機耗電量一直是其缺陷之一,這與傳統(tǒng)藍牙技術采用 16——32個頻道進行廣播有很大關系,而低功耗藍牙僅適用 3 個廣播通道,且每次廣播時射頻的開啟時間也有傳統(tǒng)的 22.5ms 減少到 0.6~1.2ms,這兩個協(xié)議規(guī)范的改變,大幅降低了因為廣播數(shù)據(jù)導致的待機功耗袱讹。
低功耗藍牙設計用深度睡眠狀態(tài)來替換傳統(tǒng)藍牙的空閑狀態(tài),在深度睡眠狀態(tài)下,主機Host長時間處于超低的負載循環(huán)Duty Cycle(工作周期)狀態(tài),只在需要運作時由控制器來啟動,由于主機較控制器消耗的能源更多,因此這樣的設計也節(jié)省了更多的能源疲扎。
例如,一般情況下,市面上每節(jié) 5 號電池的電量為 1500mA.h,對于兩節(jié) 5 號電池供電的終端節(jié)點而言,總電量為 3000mA.h,即電池以 ImA 電流放電,可以連續(xù)放電3000h(理論值),如果放電電流為 lOOmA,則可以連續(xù)放電 30h。
·終端節(jié)點在數(shù)據(jù)發(fā)送期間需要的瞬時電流是 29mA;·數(shù)據(jù)接收期間所需要的瞬時電流為 24mA捷雕。再加上各種傳感器所需的工作電流,為了討論問題方便,假設各種傳感器所需的工
作電流為 30mA(這個工作電流已經(jīng)很大了),那么數(shù)據(jù)發(fā)送期間所需要的總電 流為59mA,數(shù)據(jù)接收期間所需要的總電流為 54mA,為了討論問題方便,總電流取 60mA,表面上 2 節(jié) 5 號電池可以供終端節(jié)點連續(xù)工作 50h椒丧。 但是,對應實際系統(tǒng),終端節(jié)點對數(shù)據(jù)的采集一般是定時采集,例如采集 50s 數(shù)據(jù),由于溫度變化減慢,所以可以定時采集,在此假設終端節(jié)點每小時工作 50s,其他時間都在休眠(其他時間都在休眠,休眠時工作電流在微安級'所以可以忽略不計)。
那么實際上情況是:系統(tǒng)采用 2 節(jié) 5 號電池供電,終端節(jié)點工作電流為 60mA,每小時工作 50s(其他時間都在休眠,休眠時工作電流在微安級,所以可以忽略不計),可以計算出2節(jié)5號電池可以供終端節(jié)點工作時間為:3600h=150天,即大約半年時間,這也就是很多介紹 BLE 技術的書籍中提到的“對于 BLE 終端節(jié)點' 使用 2 節(jié) 5 號電池供電,可以工作半年的時間”的理論儂據(jù)救巷。請讀者注意,上述分析是針對的終端節(jié)點,對于路由節(jié)點和協(xié)調器而言,要一直供電來確保數(shù)據(jù)的正確路由,所以一般不談低功耗問題壶熏。
(3)快速啟動、瞬間連接
此前藍牙版本的啟動速度非常緩慢,2.1 版本的藍牙啟動連接需要 6s 時間,而藍牙4.0 版本僅需要 3ms 即可完成,幾乎是瞬間連接浦译。
(4)傳輸距離極大提供
傳統(tǒng)藍牙傳輸距離一般 2-10m,而藍牙 4.0 的有效傳輸距離可以達到 60~100m,傳輸距離提升了10 倍,極大開拓了藍牙技術的應用前景棒假。
(5)高安全性
為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?使用 AES-128 CCM 加密算法進行數(shù)據(jù)包加密認證,對于初學階段,安全性問題可以暫時不考慮。
(6)低數(shù)據(jù)速率
無線控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩跃选⑾到y(tǒng)功耗和成本等方面有著特殊的要求,因此,目前的無線網(wǎng)絡協(xié)議沒有很好地解決這些特殊的要求帽哑。
iOS下的藍牙
iOS下的鏈接外部設備的框架有兩個
ExternalAccessory.framework
外部附件框架 出現(xiàn)于iOS3.0用這個框架需要獲取License:MFI認證查詢.
CoreBluetooth.framework
藍牙中心框架 需要支持藍牙4.0以上的設備,出現(xiàn)于iOS6.0.
還有兩個僅支持iOS設備之間的傳輸,傳輸內(nèi)容僅限于沙盒或者照片庫中用戶選擇的文件.
GameKit.framework
iOS7之前的藍牙通訊框架,從iOS7開始過期,只能在同一個應用之間進行傳輸.
MultipeerConnectivity.framework
iOS7開始引入的新的藍牙通訊開發(fā)框架,用于取代GameKit.
CoreBluetooth
Bluetooth low energy wireless technology藍牙低功耗無線技術
iOS的藍牙框架CoreBluetooth是建立在藍牙4.0協(xié)議上的
所以先看下哪些設備支持4.0
iphone 4s及之后手機全部支持
ipod nano 7同上
ipod touch 5同上
The new iPad 即iPad3從3開始包括3及之后的4、mini系列叹俏、air全部支持
相關概念
central 和peripheral 即中心和周邊設備
對應client - server模式 就是 手機是客戶端要獲取數(shù)據(jù)(wants data) 藍牙設備是服務器擁有數(shù)據(jù)(has data)
CBCentralManager 中心管理器,主要用來搜索外設,連接外設以及處理外設斷開的情況.
CBPeripheral 用于在藍牙中心管理器成功連接外設之后的一系列動作妻枕，如：讀取外設的服務號CBService，特征值號CBCharacteristic以及對這些特征值號進行讀寫操作等
掃描peripheral 然后去連接這個設備 連接上之后你就可以去發(fā)現(xiàn)里面的服務services 再從services中發(fā)現(xiàn)characteristic 而characteristic就是你能操作的最小單位
BLE最多可以同時連接
