Bluetooth Low Energy

Nový standard na poli bezdrátových M2M aplikací

Bluetooth Low Energy (BLE) se stává novým standardem pro bezdrátový přenos dat mezi smartphonem a senzory na tělech sportovců nebo pacientů. Mezi další aplikace tohoto standardu patří smart energy, inteligentní domy, bezpečnostní systémy, zábava a hry a automobilový průmysl.

Bluetooth Low Energy je součástí specifikace Bluetooth 4.0. Byl vyvinut a je spravován organizací Bluetooth Special Interest Group (SIG).

Obr. 1 Modul Bluegiga BLE112

Jedná se sice o Bluetooth, ale zároveň je to něco úplně jiného, než čím byl tento standard doposud. Původní Bluetooth samozřejmě zůstává zpětně kompatibilní a oba typy budou nadále existovat vedle sebe. V dohledné době budou k dispozici moduly, které budou podporovat klasický Bluetooth i BLE na jednom čipu (takzvané „dual mode“).

A v čem je BLE jiný? Jak název napovídá, aliance Bluetooth SIG si při vývoji standardu vytkla jako hlavní cíl úsporu energie a tím podporu rozšíření Bluetooth do zařízení napájených miniaturními bateriemi s výdrží měřenou v rocích.

Obr. 2 Architektura s externím mikroprocesorem

Jaké jsou cesty k dosažení tak významné úspory energie? Vysílací výkon příliš snižovat nelze, protože by to nutně vedlo ke zmenšování dosahu. Zvýšením citlivosti přijímací části lze dosah zlepšit jen o málo, protože už i u původních modulů Bluegiga je citlivost na velmi vysoké úrovni. Proto se nabízí jediná možnost; zkrátit na minimum dobu, ve které se modul probudí, naváže spojení, vyřídí potřebnou komunikaci a opět přejde do úsporného režimu. Tento takzvaný „enumeration time“ je v případě BLE přibližně 20× nižší než u klasického Bluetooth. BLE není určen k přenášení „bulk“ dat; maximální rychlost je výrazně nižší než u původního Bluetoothu – 260 kbps.

Obr. 3 Standalone architektura

V současné době je na trhu single mode modul Bluegiga BLE112.

BLE112 podporuje master i slave mód. Alikace může běžet v externím procesoru, který BLE112 používá pouze pro komunikaci, ale je zde i možnost autonomní funkce, což najde využití při návrhu levných bezdrátových senzorů a ovládacích prvků.

Aplikace pro BLE112 se programují v jazyce C nebo pomocí BGScriptTM. Na rozdíl od klasického Bluetoothu, BLE umožňuje velmi snadnou a rychlou tvorbu vlastních profilů. Bluegiga za tímto účelem poskytuje nástroj BG Profile ToolkitTM. Zdrojový kód profilů se zapisuje pomocí jednoduchých XML skriptů.

Obr. 4 iPhone 4S jako brána mezi bezdrátovými senzory a Internetem

Důležitým faktorem, který podpoří rychlé rozšíření technologie BLE je jeho přítomnost v mobilních telefonech. Prvním přístrojem, který BLE (Bluetooth 4.0) podporuje je iPhone 4S a během roku 2012 budou na trh uvedeny další smartphony s touto podporou. Pro urychlení vývoje příslušenství pro iPhone 4S má Bluegiga k dispozici vzorový návrh. Jsou k dispozici vzorové aplikace pro senzor přiblížení, pulsmetr a teploměr.