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藍芽其實很慢!只有幾兆!雖然頻率2.4G!藍芽的工作原理!

2024-07-13數位

藍芽的傳輸頻率是2.4 GHZ ,也就是一秒鐘之內藍芽訊號可以改變24億次。

我曾經天真的以為,訊號每改變一次可以傳輸一位的資訊,這樣來看一秒之內可以傳輸24

億位資訊。

1個字節等於8個位元位,則藍芽的傳輸速度最快可到300MB/S。

然而實際情況是,藍芽的最高傳輸速度只有3MB/S。那實際的傳輸速率和我們設想的差距為什麽這麽大呢?還有就是藍芽到底在傳輸什麽?

不管是什麽通訊,它傳輸的都是二進制的0和1,但是每一種通訊的幀格式各不相同。

比如說串口通訊,它的一幀資訊只傳遞10位資訊;

一幀標準的CAN通訊有108位元資訊;

藍芽通訊有兩種,分為經典藍芽和低功耗藍芽。

一幀經典藍芽的封包最多有357個字節,低功耗藍芽最多有261個字節。

可以看一下他們的協定構成,經典藍芽的開頭是9個字節的存取地址,存取地址可以來區分

每一個藍芽裝置,然後是7個字節的檔頭,檔頭的作用是確保數據的可靠性和穩定性。

再後面是數據位,長度在0-339個字節之間,如果是簡單的控制指令,它的數據位的長度很

短,可能只有一兩個字節,但如果傳遞的是音訊訊號,則它的數據位可達上百個字節。

最後的兩個字節是CRC校驗,用於檢測這一幀數據正確與否。

再來看低功耗藍芽,在它的最開始有1個字節的預補碼,用於時鐘同步和通道估計。

接下來是4個字節的存取地址,用於區分不同的藍芽裝置。

然後是2-253個字節的數據位,最後是三個字節的CRC校驗位。

這就是一幀完整的藍芽資訊。

經典藍芽和低功耗藍芽的區別如下;

低功耗藍芽

經典藍芽

通道

40個通道 2MHZ間隔

79個通道 1MHZ間隔

傳輸距離

10公尺左右

最大可100公尺

傳輸速度

通常不大於2M/S

最大3M/S

功耗

功耗極低

電池供電可使用數年時間

不註重功耗

著重於傳輸容量

套用

物聯網

智慧家居

可穿戴裝置

藍芽耳機

數據傳輸

滑鼠鍵盤

如果是有線傳輸,我們發送什麽邏輯,電線中對應的也就是什麽電平。

但藍芽是無線傳輸,那高低電平在空中是如何傳輸的呢?

是不是我們發送一個高電平,在空氣中就有一個高電平;發送一個低電平,空氣中就會產生

一個低電平呢?

肯定不是這樣的。

真正的無線傳輸肯定不會這麽簡單。

藍芽的傳輸需要專門的藍芽模組,它的作用是把CPU發出來的低頻數位訊號,轉化為

高頻的載波訊號。

很多個高頻載波訊號才能表示一個0或者1,所以說即使是藍芽的頻率是2.4Ghz,但藍芽的

數據傳輸速率最快也才3MB/S。

如此看來,藍芽至少得需要2種頻率才能傳遞數據。2.4GHz只是一個大概頻率。

藍芽利用的是高斯頻移鍵控技術,低功耗藍芽的GFSK的偏移量一般為±185KHz,首先

確定一個中心頻率,比如中心頻率為2.402GHZ,邏輯1是在中心頻率的基礎上加185KHZ,

邏輯0是在這個基礎上減去185KHZ。

一般同一個空間內有很多個藍芽裝置,他們采用的都是這個頻率,那它們傳遞藍芽數據豈不

就亂了嗎?

不會的!

藍芽技術采用了多通道通訊,比如低功耗藍芽有40個通道。

通道範圍從2.402Ghz到2.480Ghz,每個通道的間隔是2MHZ,這樣就劃分了40個不同的信

道。比如在2.402GHz通道內通訊,則它實際傳輸的就是我們剛才透過GFSK計算的頻率。

如果是經典藍芽,它的通道數量是79個,其範圍也是從2.402GHZ-2.480Ghz,但是每一個

通道的頻寬只有1MHZ。

當藍芽進行通訊時,會頻繁的在不同的通道之間進行通訊,一秒之內可達上百次跳頻。這樣

就能避免其它藍芽裝置的幹擾,使藍芽通訊更加穩定。

最後再來解釋一下,藍芽的數據傳輸速率最高為3MB/S,說的是數據在CPU和藍芽模組之間的傳輸速率;

而藍芽的頻率位2.4GHZ,說的是藍芽訊號在空氣中的載波頻率為2.4GHZ。

這就是我對藍芽技術的一些簡單理解,希望對你理解有幫助!