詳解藍芽模組的分類

 摘要：藍芽模組，是一種整合藍芽功能的PCBA板，用於短距離無線通訊，藍芽模組將晶片和外圍硬體電路整合到一個PCB上，開發出所需的內建程式實現藍芽功能的裝置。可以通過相關介面和MCU控制裝置進行資料傳輸、可實現藍芽標準通訊和組網。本文從藍芽模組的不同的分類方式上去梳理藍芽模組的型別，儘量的從分類方式的角度去了解藍芽模組所具備一些特性和功能。

一、按照協定型別分

（1）經典藍芽模組

        經典藍芽模組(BT)泛指支援藍芽協定4.0以下的模組，可以細分為：傳統藍芽模組和高速藍芽模組。

        傳統藍芽模組：藍芽誕生之初，使用的是BR基本速率技術，此時藍芽的理論傳輸速率，只能達到721.2Kbps，在2004年推出支援藍芽2.0協定的模組，在智慧手機時代爆發，新增EDR藍芽增強速率（Enhanced Data Rate）技術，通過提高多工處理和多種藍芽裝置同時執行的能力，使得藍芽裝置的傳輸率可達 3Mbps，是藍芽1.2技術傳輸速率的三倍。因此除了可獲得更穩定的音訊流傳送和更低的耗電量之外，還可充分利用頻寬優勢同時連線多個藍芽裝置。

        高速藍芽模組：高速藍芽模組在2009年推出，主要代表是支援藍芽3.0協定的模組，新增了High Speed技術，可以使藍芽呼叫802.11 WiFi用於實現高速資料傳輸，傳輸率高達24Mbps，是傳統藍芽模組的8倍。

        經典藍芽模組一般用於連續流式傳輸音訊和資料量比較大的傳輸，如：語音、音樂、無線耳機、裝置間檔案傳輸、印表機、無線音箱等。

（2）低功耗藍芽模組

        低功耗藍芽模組（BLE）指支援2010年推出藍芽協定4.0或更高的模組，最大的特點是成本和功耗的降低。藍芽低功耗技術採用可變連線時間間隔，這個間隔根據具體應用可以設定為幾毫秒到幾秒不等。BLE技術採用非常快速的連線方式，因此可以處於「非連線」狀態(節省能源)，此時鏈路兩端只有在必要時才開啟鏈路，然後在儘可能短的時間內關閉鏈路。

        低功耗藍芽應用於實時性要求比較高，但是低速率，低功耗的場景，如滑鼠鍵盤、心率檢測器和溫度計等感測器裝置、智慧家居、智慧穿戴這類不需要巨量資料量互動的場景中，非常適合物聯網應用。

        綜上所述，經典藍芽並不是BLE的過時版本，經典藍芽和低功耗藍芽共存並用於不同的應用，這完全取決於每個人的不同需求。

二、按照對協定的支援分

        按照對藍芽協定棧支援的數量可以分為單模模組和雙模模組。單模和雙模的概念是在BLE藍芽出現之後才有的，我們應該根據成本、應用程式和功能選擇需要的模組。

（1）單模模組

        單模模組就是指支援藍芽某一種協定的模組，僅支援經典藍芽(BT)協定或者低功耗藍芽(BLE)協定。

（2）雙模模組

        雙模式模組是指同時支援經典藍芽(BT)協定和低功耗藍芽(BLE)協定的模組，可以執行兩套協定堆疊。雙模模組有兩類：經典藍芽(僅限資料)+ BLE和經典藍芽(資料+音訊)+ BLE。因此雙模模組具有很好的靈活性和相容性。

        藍芽雙模無疑是未來的主流。經典藍芽功耗較大，4.0以後的藍芽BLE功耗小，但不支援音訊協定及受資料傳輸速度限制，藍芽雙模則是綜合了兩者的優缺點，既可以支援音訊傳輸，同樣可支援資料傳輸，功耗低，並且相容性也是兩者之和。

三、按照功能分

        站在藍芽模組傳輸內容大小的功能角度來說，可以分為以下幾種。

（1）資料模組

        一般使用比較多的是資料模組，也就是低功耗藍芽，也叫透傳藍芽模組。對於資料量不大，傳輸近距離，執行和待機功耗有嚴格要求的裝置來說是一個很好的選擇，由於功耗方面的優勢，4.0藍芽模組目前已佔據行動資料傳輸大部分份額，並且規模和份額還有望繼續成長。

（2）音訊模組

        而音訊模組就需要非常大碼流的資料傳輸，所以比較適合經典的藍芽模組。

（3）資料和音訊複合模組

        可以同時實現語音、音訊、資料的傳輸，在移動互聯，資料+音訊應用的大趨勢下，資料和音訊複合的雙模模組是一個很好的選擇。

四、按照晶片設計分

        這是根據模組中藍芽晶片使用的儲存型別來區分的。

（1）ROM版本

        一般是晶片廠家的ROM版晶片，特點是晶片廠家將標準的應用PROFILES 固化在晶片中，一般是固定功能的，使用者無法對晶片內程式進行修改。可外接EEPROM，儲存空間較小，可用於存放藍芽地址、裝置名稱、PIN 碼等。

        使用ROM版本晶片做的產品差異化較少，但是開發簡單，對於一些常規產品，不需要深度客製化化的產品，選用ROM版本晶片可以開發進度，加快產品上市時間。適合大規模的批次生產，價格很低，比較常見的是用於dongle、藍芽耳機模組、手機模組、滑鼠鍵盤模組等，可以修改設定引數，但基本功能是固定的。大規模民用產品一般選用ROM版模組，如市場上的USB藍芽介面卡，由於大部分協定會執行在PC內部，對晶片處理能力要求很低，因此晶片廠家會推出價格很低的產品。

（2）FLASH版本

        晶片一般內建FLASH，儲存空間較大，如果要做一些客戶自定義的產品，比如需要增加一些感測器、與外部MCU進行通訊，增加藍芽協定或服務，則需要使用FLASH版本，客戶可在FLASH版本晶片的已有工程上新增自己的工程程式碼，開發自己的韌體，做出差異化的產品，相對來說靈活性高一些。

        FLASH版本的晶片價格高，但使用者可以按自已的應用需求進行，由於晶片內建了FLASH儲存，其各效能表現出色，同時內建了音訊編解碼電路，適合各種語音閘道器等應用。工業藍芽應用一般應採用FLASH版本的晶片生產的模組，執行速度快，具備高整合度、高可靠性、高效能指標等特點。

（3）EXT版本

        EXT模組採用的晶片沒有FLASH儲存，需外擴記憶體件，使用者可以進行應用開發，特點是價格適中，不足是穩定性、功耗等效能差異大，同時大部分EXT晶片沒有音訊解碼電路，如需實現音訊傳輸需外接編解碼器件。

五、按照功率分

        針對功率來說，低功耗藍芽和經典藍芽又有區別。

        低功耗藍芽沒有功率的級別，傳輸距離可超過100m，5.0協定的距離甚至可達300m，具體距離看產品的設計功率。低功耗藍芽技術的調變與傳統藍芽技術略有不同。這一不同的調變以10mwdb的無線晶片組（低功耗藍芽最大功率）實現最遠300m的連線範圍，也就是說整個家居及樓宇範圍都能覆蓋，實現更加穩健且可靠的連線。

        經典藍芽有3個級別的功率，用Class表示，按照藍芽規範的規定，Class並不用來規定距離的，而是標明發射功率。藍芽模組發射功率引數確定後，實際發射效率與射頻電路、天線效率相關，藍芽模組的通訊距離與發射功率、接收靈敏度及應用環境密切相關，藍芽工作在2.4G頻段，穿透能力較差，在有遮擋的情況下，應在實際現場測試通訊效果。功率控制的目的是將輻射控制在限制範圍內，而不會干擾相鄰藍芽裝置的正常工作，使用鏈路管理協定來實現主從裝置之間的功率控制演演算法。

（1）Class 1

        Class 1輸出功率為1mW (0dBm)～100mW (20dBm)，支援100m傳輸距離，為達到最大範圍，功率控制是強制。Class 1是用在大功率，遠距離的藍芽產品上，但因成本高和耗電量大，不適合作個人通訊產品之用(手機、藍芽耳機、藍芽Dongle等等)，故多用在遠距離傳輸上。

        遠距離傳輸一般很少人會用到，但如果想要遠距離傳輸音訊，遠距離連線音響，更常見是在一些大型會場、舞臺、工業場景，用支援Class 1的藍芽介面卡是最好的解決方案。

（2）Class 2

        Class 2輸出功率為0.25mW (-6dBm)～2.5mW (4dBm)，功率控制可選，正常情況下1mW(0dBm)支援10m傳輸距離，只要發射功率能超過0dBm就是屬於Class 2的範圍，但是如果超過4dBm的話，那就是Class 1。

        現在市面上常見的藍芽裝置大多是功耗Class 2，多用於手機內、藍芽耳機、藍芽Dongle 的個人通訊產品上，耗電量和體積較小，同時方便攜帶。

（3）Class 3

        Class 3輸出功率為≤ 1mW (0dBm)，支援1m傳輸距離。輸出功率最低，Class 3類裝置由於其覆蓋距離非常有限，所以不常見。

六、按照支援的溫度分

（1）商業級

        溫度範圍約為0℃~70℃。一般用在普通的民用產品中，在生活中較為常見且價格較低便宜。適用於環境條件(如溫度、EMC和機械應力)處於輕度至中等水平的消費產品應用。如各種消費類的電子產品，智慧家電，娛樂裝置、移動計算、相機、顯示器、路由器和測試裝置等。

（2）工業級

        溫度範圍約為-40℃～85℃。一般用在工業環境中，同時也能夠在環境不太好的室外或者有干擾的情況下執行。與商業級產品相比，工業級產品可以承受更極端的環境，適合、預期或要求用於工業用途的型別或質量，例如在運輸、工廠自動化、高衝擊和振動的環境。

（3）汽車級

        溫度範圍約為-40℃～125℃。一般用在車載或惡劣環境中，由於汽車在啟動過程中，會產生很高的熱量，因此在高溫方面，會比工業級高一些，在價格上也會比工業級貴一些，其可能會受到高水平的EMI、碰撞、衝擊和振動以及極端溫度的影響。因此該型別產品專為汽車、交通運輸和其它關鍵任務應用而設計，符合行業標準汽車規範。

（4）軍工級

        溫度範圍約為-55℃～150℃。一般用在軍方的裝置中，因此對其要求也是最嚴格的，主要使用在導彈、飛機、坦克、航母等軍工領域，檔次是最先進的，精密度高，工藝先進同時價格也很昂貴，軍工級一般要比工業級領先數年時間。

總結

        通過上述對藍芽模組的不同分類方式的梳理，不僅可以瞭解到一些藍芽的基礎知識，也可以從不同分類方式的角度在藍芽模組的選型上提供一些思路。最後整篇文章濃縮為下面一張藍芽模組分類的思維導圖。

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