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人們最初認(rèn)識Bluetooth,多是以手機(jī)專用的通信耳機(jī)為起點(diǎn);爾后它慢慢進(jìn)駐到計(jì)算機(jī)周邊、音響和汽車領(lǐng)域,更堪稱是最廣為人知的近距離無線通信技術(shù)。然隨著技術(shù)不斷演進(jìn),4.0版本開始依不同傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn) Bluetooth 之外,另衍生出兩個(gè)支脈:"Smart"應(yīng)用在使用鈕扣式電池、且傳輸單一信息的設(shè)備,"Smart Ready"則鎖定任何雙模的 Bluetooth 4.0 電子產(chǎn)品,兼容性是三者中的一個(gè)。顯而易見,新發(fā)展出的這兩支子系統(tǒng),其精神在于"低功耗",才得以盡量延長鈕扣式電池的使用壽命或支持雙模運(yùn)作。
因應(yīng)市場變遷,出爐的 5.0 版本更進(jìn)一步針對物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 進(jìn)行底層優(yōu)化,包括:結(jié)合 Wi-Fi 做室內(nèi)定位導(dǎo)航、無需配對即可接受信標(biāo) (beacon) 數(shù)據(jù)……;其中,特將"傳輸距離、數(shù)據(jù)傳輸率和廣播通信容量"列為三大強(qiáng)化重點(diǎn)項(xiàng)目。在低功耗 Bluetooth (Bluetooth Low Energy, BLE) 耕耘多年的射頻廠商——諾迪克半導(dǎo)體 (Nordic Semiconductor),相當(dāng)看好 BLE 在保健、穿戴式產(chǎn)品等消費(fèi)電子的潛力,直言Bluetooth 5 將重新定義 BLE 產(chǎn)品布局;為求持續(xù)與技術(shù)演進(jìn)亦步亦趨,Nordic 迄今已自行開發(fā)超過 130 個(gè)的軟件堆棧,并在測試套件完成一億次聯(lián)機(jī)。
資料來源:Bluetooth SIG 白皮書
無線電編碼+功率放大器,覆蓋"全屋應(yīng)用"
就在Bluetooth 5 規(guī)格底定不久,Nordic 更順勢搶在今年初就推出新版協(xié)議堆棧和軟件開發(fā)工具包 (SDK)。Nordic臺灣區(qū)域業(yè)務(wù)經(jīng)理陳俊志表示,雖說光學(xué)/手勢/語音/動作捕捉等人機(jī)接口皆適合用于智能家庭,例如:光學(xué)與動作捕捉可借助一定亮度的光源/紅外線感光與照相機(jī)等光學(xué)輸入成就;手勢辨識可藉光學(xué)與動作捕捉輸入或懸浮觸控 (hovering) 等技術(shù)實(shí)現(xiàn),但在眾多輸入技術(shù)中,語音仍是最簡便、直覺的方式,僅需麥克風(fēng)即可;若硬要一決高下,主要還是取決于使用情境、場域、尺寸及周邊器件等因素。
照片人物:Nordic Semiconductor 臺灣區(qū)域業(yè)務(wù)經(jīng)理陳俊志
Nordic指出,"現(xiàn)階段 Bluetooth 5 雖尚未將語音應(yīng)用納入規(guī)范,但高達(dá)2Mbps 的傳輸率,將讓BLE 語音應(yīng)用出現(xiàn)曙光";Bluetooth5 無線時(shí)間 (time-on-air) 大幅減少、通信更快速、質(zhì)量更穩(wěn)定且功耗更低等特性,可顯著改善用戶體驗(yàn)。他們還提到,Bluetooth5 長距離模式另有 500 kbps 和 125 kbps 兩種新的數(shù)據(jù)傳輸率模式,善用無線電相關(guān)編碼可將傳輸范圍大幅提升四倍;搭配 Nordic 新款內(nèi)建功率放大器的新無線電架構(gòu)單芯片——nRF52840,可實(shí)現(xiàn)約111dBm的總聯(lián)機(jī)預(yù)算、穿透墻壁和物體,覆蓋"全屋應(yīng)用",特別適用于智能家庭。
承襲Nordic 現(xiàn)有 nRF52 系列成熟架構(gòu)發(fā)展而成的nRF52840,內(nèi)嵌 64MHz 的 32位 ARMCortex M4F 處理器,并搭配具有強(qiáng)大通用處理能力、浮點(diǎn)運(yùn)算和 DSP 性能的 CPU,可支持過去無法以單芯片解決方案實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜 BLE和其他 ZigBee / Thread (IEEE 802.15.4) 等低功耗無線應(yīng)用;為智慧家庭應(yīng)用奠定基礎(chǔ),也可作為具有6LoWPAN 及標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議特性的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)層(Adaption Layer)。nRF52840另可支持 Bluetooth 5、802.15.4、ANT 和專用的2.4GHz 無線技術(shù),并設(shè)有一個(gè)全速USB 2.0控制器以及四線 SPI接口周邊器件。
圖3:開發(fā)人員可在 Nordic 的 nRF52840 和 nRF52832 SoC 開發(fā)Bluetooth 5
"多角色并行協(xié)議堆棧"實(shí)現(xiàn)長距離和高傳輸
nRF52840 具備 802.15.4 擴(kuò)展功能,可作為物聯(lián)網(wǎng)、智慧家庭或工業(yè)用無線感測網(wǎng)絡(luò) (WSN) 等互操作性串接——S140 v5.0-alpha"多角色并行協(xié)議堆棧",協(xié)助開發(fā)人員透過nRF52840 實(shí)現(xiàn) Bluetooth 5 長距離和高傳輸率模式;nRF5系列的軟件開發(fā)工具包 SDK v13.0-alpha,則提供具備新型長距離和高傳輸率性能的應(yīng)用范例。另著眼于智能家庭及穿戴式設(shè)備有朝金融支付和身分辨識發(fā)展的傾向,Nordic 擬于今年季量產(chǎn)的 nRF52840 將結(jié)合ARM CryptoCell-310 加密加速器,可為 Cortex-M based 單芯片提供大量的加密密碼、密鑰和儲存選項(xiàng),增強(qiáng)安全性。
Nordic現(xiàn)有 nRF52832 單芯片亦配備Bluetooth 5 協(xié)議堆棧——S132 v5.0-alpha,能以2Mbps 高傳輸率模式進(jìn)行開發(fā),并具有多達(dá) 20 個(gè)并行聯(lián)機(jī)的容量。至于開發(fā)平臺方面,陳俊志認(rèn)為Google、Amazon 和Apple 各擅勝場:Apple Homekit 生態(tài)圈相對封閉、嚴(yán)格,只支持蘋果自有操作系統(tǒng);Google陣營正好反其道而行,主推 Thread 標(biāo)準(zhǔn)搭配On-hub、廣納非蘋果開發(fā)商;Amazon 則主打Alexa 語音助理,提供用戶實(shí)時(shí)生活訊息與居家控制。值得留意的是,在普羅大眾近來頻被Amazon 相關(guān)報(bào)導(dǎo)攻占版面之際,Nordic 的親身經(jīng)驗(yàn)是:目前市場反應(yīng)仍以Apple 與Google 詢問度較高。
圖4:基于Apple HomeKit 平臺,可從 iOS 系統(tǒng)開關(guān)的 BLE電子鎖
為此,Nordic針對智慧家庭推出的開發(fā)工具包包括智能語音遙控器、Apple Homekit 及IPv6 over BLE (Google Thread 將于 2017 年推出);陳俊志透露,前兩項(xiàng)皆已有客戶開發(fā)且進(jìn)入量產(chǎn),后兩項(xiàng)可運(yùn)用在節(jié)點(diǎn)監(jiān)控。順帶一提,上述nRF52832 已被應(yīng)用在基于 Apple HomeKit 平臺開發(fā)的觸控面板電子門鎖,用戶可經(jīng)由內(nèi)建Bluetooth 4.0 以上及 iOS 系統(tǒng)的智能手機(jī)/平板電腦/AppleTV 之應(yīng)用程序 (APP) 開、解鎖;當(dāng)然,包括求助 Siri。屋主可輕松發(fā)送""的用戶代碼至任何訪客手上,最多可保留 30 組代碼,且可指定特定到訪日期和時(shí)間。
此外,屋主可隨時(shí)予以禁用或刪除用戶代碼,還能查看特定活動和歷史記錄,并在使用鎖定時(shí)接收通知。,陳俊志補(bǔ)充,電視因?yàn)榉胖脠鲇蜃罱咏彝ν膺B網(wǎng)端點(diǎn),且機(jī)頂盒傳送的數(shù)字內(nèi)容可與智能家庭所運(yùn)用到的傳感器、溫濕度計(jì)、保全或其他家電整合,透過電視屏幕顯示實(shí)時(shí)狀態(tài),是擔(dān)當(dāng)"控制中樞"的理想候選之一。