蓝牙3.0适合单主多从网络吗?

物联网 联网 沟通 蓝牙
2021-06-07 23:29:21

我有一个带有SIM808的数据记录器板SIM808 具有蓝牙 3.0 功能。该板本身实现了一个电池管理系统,能够执行重量、湿度和温度测量,还可以检测设备位移。所有收集的数据都通过 GPRS 连接传输到远程服务器。

设备本身可以安装到蜂箱中,但如果有一张 SIM 卡用于数百个蜂箱,则成本效益不高。因此,这将仅充当主站,除了 GPRS 功能外,还具有数据记录功能。

因此,我计划在没有 SIM808 模块的情况下实现板。因此,不需要 SIM808,需要一个简单的无线通信单元来实现蜂箱之间的本地无线通信。

主站会向所有从站查询他们的数据,然后它会通过 GPRS 传输所有内容。

它应该是这样的,只有一百个荨麻疹:

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现在本地无线通信的可能性

  1. 蓝牙,正如我所说的主设备已经有蓝牙3.0。但我不完全确定蓝牙是查询 100 个从设备以获取 1 kB 数据的正确方法。
  2. 主设备有一个 I2C 总线,所以我可以连接 I2C 兼容的 ZigBee 或其他可以添加到从板的射频模块。

从从站收集的数据不会超过 1 kB/查询。

总而言之,我可以继续使用蓝牙还是应该将 ZigBee 添加到我的设备中,或者还有其他选择吗?

更多细节:

  • 范围最大 30 米
  • 此外,由于设备由电池供电,因此低功耗的解决方案会很好
  • 主人会每 15 分钟运行一次查询

主要目标是让 master 能够有效地查询 slaves,这应该在不修改 master 的 PCB 的情况下完成两种可能性是蓝牙3.0,它已经可供主控使用,或者我可以通过板载MCU的I2C总线连接到主控板的其他技术。(我不坚持使用蓝牙,它是起点,因为我已经有了 SIM808 的 BT 3.0。)

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3个回答

从功耗的角度来看,考虑到您的限制,蓝牙 3.0 似乎不是一个可行的选择。

让我们假设您希望每分钟传输 2 秒的数据,然后在其余时间休眠。鉴于您的范围要求为 30 米,您可能需要使用 1类蓝牙无线电

1 类,主要用于工业用例,[射程可达] 100 米(300 英尺)。蓝牙营销认为 1 类范围在大多数情况下为 20-30 米(66-98 英尺)

我想在无线电传输没有清晰路径的情况下,或者在具有挑战性的无线电环境中,会出现较低的范围。在外面,我想这不是什么问题。

因此,假设上述情况属实:您将在传输阶段以大约100mW 的1/30小时进行传输。

因此,每小时,您将消耗大约0.00333 Wh的能量。相比之下,“长寿命”碱性 AA 电池可存储约2.6 Wh 的能量因此,您的电池使用蓝牙 3.0可以使用大约30 天,这并不是糟糕,但可能会好得多。

这些计算都非常粗略,但如果假设正确,它们应该在大概范围内。EE Times建议 5% 的传输时间在高端,我估计 2 秒/分钟大约是 3.33%。


低功耗蓝牙 (BLE) 可能更可行;此页面建议 77m 范围内使用 10mW 功率,这将使电池寿命接近1 年(更准确地说是 325 天!)。然而,这需要新的硬件,这无疑是一个缺点。

正如我在评论中提到的,这种设置对于网状网络来说似乎是完美的,这应该会显着降低您的范围要求,因为您不必将 30 米传输到集线器,只需 2 或 3 米传输到下一个蜂箱. 在这种情况下,您可能会使用功率小得多的收音机,这样可以节省电池寿命。

可能值得考虑其中一种网状协议,例如ZigBee或新的BLE 网状协议,它们都非常适合您的用例。

我已经记录了 BLE 低功耗方面的某些方面,作为对Park 模式下蓝牙低功耗和蓝牙 BR/EDR 的区别是什么的回应. 这里有一个建议。

看起来像 SIM808 有一个串行接口。所以我建议将 SIM808 模块与双模 1 类 BLE 集成,例如KC-5170我认为您也可以使用单模 BLE。

SIM808 串行接口

SIM808 串行接口

KC5170 串行接口

KC5170 串行接口

上面配置的是主设备,BLE Class 1 单模设备作为从设备。

BLE Master Salve 提案

我建议使用 BLE Class 1 Single 模块,例如BR-LE4.0-S2A我相信无限数量的从站可以连接到主站(需要配置)

下面也是 BLE 双模和单模的简化框图。

BLE 4.0 配置

BLE 功耗图表

BLE 功耗图

我建议阅读参考资料以获取更多详细信息。

更新 (1/22/2017):根据提供的信息不太确定可用的 GPIO,SPI 位敲击可能是连接到基于 SPI 的 BLE 模块的另一种选择。附上 I2C base big banging 教程供您参考。

另一种选择是使用支持 I2C 的BLE SOC,例如TI CC2640折衷方案是该设备是 2 类设备。

CC2640 低功耗蓝牙
单击图像以获取更大版本的图像。

参考

或者,可能值得考虑无线 Hart(公路可寻址远程传感器)这是一种使用 802.15.4 标准的 2.4GHz(免许可频段)智能网状网络技术。WHart 使用直接序列扩频技术并且至少需要三个主要组件。即无线设备、网关和网络管理器。

无线哈特网络

单击图像以获取更大版本的图像。

此外,根据网络,可以添加安全管理器、适配器和手持终端。

Dust 网络提供 SOC 选项,其中一些具有 I2C 接口。下面附上一些数据表的链接。不幸的是,我对这项技术的了解非常有限,因此需要进一步研究。

参考

  1. LTP5901-IPM/LTP5902-IPM
  2. WirelessHART - 工作原理