【導讀】藍牙低功耗技術是用于物聯(lián)網(wǎng)的一種流行的短距離無線協(xié)議，最顯著的優(yōu)勢是能效高，正越來越多地被用于物聯(lián)網(wǎng)各細分領域。而藍牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡使以前無法用傳統(tǒng)藍牙技術實現(xiàn)的各種應用成為可能，其價值在于消除范圍限制，現(xiàn)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、企業(yè)和物流領域以及新興的智慧城市等多個不同環(huán)境得到認可。
但運作限制和實施便利性仍是主要挑戰(zhàn)。安森美半導體的RSL10 Mesh平臺具有開發(fā)和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡所需的所有基本要素，賦能家庭/樓宇自動化、智能零售、自動化工廠、智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療保健等多個領域藍牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡應用，并幫助迅速走向全面部署，推進在范圍、靈活性和功率預算的性能極限。
藍牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡的優(yōu)勢
1. 擴展通信范圍
不同于傳統(tǒng)的點對點藍牙聯(lián)接，藍牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡是多對多拓撲，并采用托管泛洪來發(fā)送數(shù)據(jù)。因為適當部署的藍牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡的節(jié)點可以通過將數(shù)據(jù)包中繼到傳輸節(jié)點范圍之外的目標節(jié)點來執(zhí)行消息傳遞，因此可覆蓋比傳統(tǒng)的點對點藍牙通信更遠的距離。
2. 靈活性
藍牙低功耗采用多對多拓撲，各信息可由不同的路徑到達目標節(jié)點，所以不受單點故障的影響。
3. 安全可靠
藍牙低功耗網(wǎng)格規(guī)范內(nèi)置了多層加密的安全性，因此網(wǎng)絡中的節(jié)點可以中繼流量，而不了解任何消息的內(nèi)容。節(jié)點可以簡單地傳遞信息，而網(wǎng)絡上潛在的竊聽者只能看到加密的數(shù)據(jù)包，這對網(wǎng)絡安全性有顯著好處，同時又保留了設計的簡單性。
靈活、易配置的開發(fā)套件：RSL10 Mesh平臺
RSL10 Mesh平臺基于安森美半導體的超低功耗RSL10系統(tǒng)級封裝 (RSL10 SIP)，含兩個RSL10 Mesh節(jié)點，輔以各種智能傳感器和指示器，以及一個Strata網(wǎng)關用于聯(lián)接到Strata Developer Studio™。
圖：RSL10 Mesh平臺套件含兩個RSL10 Mesh節(jié)點（左）和一個Strata網(wǎng)關（右）
RSL10 SIP具有領先行業(yè)的超低功耗，以最大化電池使用壽命。RSL10 Mesh平臺配以多種環(huán)境傳感器，包括溫度傳感器 (N34TS108)、環(huán)境光傳感器 (LV0104CS) 和磁性傳感器，使用LED驅(qū)動器 (NCP5623B) 調(diào)光和調(diào)色，還具有額外的振動反饋按鈕，及鋰電池充電器 (FAN54120)，擁有基于斬波穩(wěn)定放大器 (NCS333) 的Wheatstone電橋作磁場檢測，和基于霍爾傳感器的調(diào)光和報警功能，及一顆2.3 kHz的報警器。
圖：Mesh節(jié)點框圖（綠框為安森美半導體提供的產(chǎn)品）
Strata網(wǎng)關支持無縫且安全的聯(lián)接到Strata Developer Studio™。Strata Developer Studio™是云聯(lián)接的平臺，可自動識別并下載設計和評估相關的所有文檔及配套資料，包括智能感測、網(wǎng)格中繼、網(wǎng)格消息傳遞、網(wǎng)格代理服務，并支持空中固件升級 (FOTA)。在Strata Developer Studio™中，設計人員可以監(jiān)視遙測，例如節(jié)點電壓、溫度和控制LED照明，同時可以發(fā)送和接收藍牙低功耗網(wǎng)格指令。虛擬工作區(qū)用于常見網(wǎng)狀網(wǎng)絡示例，包括安防攝像機、門鈴、調(diào)光、機器臂、太陽能面板、暖通空調(diào) (HVAC) 等虛擬辦公室環(huán)境節(jié)點和門、窗、照明等虛擬智能家居環(huán)境節(jié)點、傳感器圖標等。
此外，RSL10 Mesh平臺還配有基于Eclipse的集成開發(fā)環(huán)境并支持FreeRTOS™的RSL10軟件開發(fā)套件、符合藍牙特別興趣小組 (Bluetooth SIG) 網(wǎng)格規(guī)范的RSL10 Mesh軟件包、用于預配、配置和控制低功耗藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡的移動應用程序（RSL10 Mesh Mobile App，可從Google Play或Apple App商店下載），供設計人員開發(fā)和拓展更多的功能。
RSL10 Mesh平臺報警和調(diào)光功能演示
我們使用Strata賦能的RSL10 Mesh平臺套件STR-RSL10-MESH-KIT-GEVK進行演示，包括兩個RSL10 Mesh節(jié)點、一個Strata網(wǎng)關節(jié)點、3根USB電纜、1個稀土磁環(huán)。每個Mesh節(jié)點有一個4管腳接頭連接器用于選擇是否使用電池。默認設定是使用跳線來連接中間兩個管腳，使Mesh板直接連接供電網(wǎng)絡，Mesh板上的USB口或Strata擴展板USB口會將提供5 V電源。若設計人員希望使用充電電池，可使用兩根跳線連接上下各兩個管腳，從而在電池供電的同時，USB口也可為電池充電。推薦的電池型號請參考RSL10 Mesh平臺指南中的列表。
Mesh節(jié)點上的報警功能是簡單的基于霍爾效應的開關，設計人員需要在Strata套件中打開設定。當設計人員將這塊板放進磁場范圍中，磁性傳感器將感測到磁場，所以不會觸發(fā)警報。當充電板被移開磁場范圍，一個網(wǎng)絡廣播將會被發(fā)往其它節(jié)點來開啟報警，所有LED燈將會以紅燈的形式閃爍約15秒，只有將板子重新放回磁場后，報警才會解除，所有LED燈停止閃爍，恢復初始設置。
圖：當充電板被移開磁場范圍，觸發(fā)報警，所有LED燈以紅燈的形式閃爍約15秒
包含在RSL10 Mesh平臺套件中的磁環(huán)是上下磁極的環(huán)形磁鐵，而磁性傳感器能輕松地檢測到磁場變化，設計人員可將帶有磁性傳感器的Mesh板放置在磁鐵上方來使用調(diào)光功能。在150度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)板，來調(diào)節(jié)LED燈的亮度。用戶的調(diào)光角度和每塊板的LED驅(qū)動芯片NCP5623B決定了LED燈的亮度。而網(wǎng)絡中的所有節(jié)點板都會共享這個數(shù)據(jù)來調(diào)整每一個LED燈的亮度。
總結(jié)
藍牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡比點對點聯(lián)接擴展了通信范圍，不受單點故障影響，內(nèi)置多層加密的安全性，可實現(xiàn)傳統(tǒng)藍牙聯(lián)接無法實現(xiàn)的多種應用。安森美半導體的RSL10 Mesh平臺含開發(fā)和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡所需的所有基本要素，幫助工程師加快開發(fā)基于超低功耗RSL10 藍牙5無線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡應用，包括家庭/樓宇自動化、智能零售、自動化工廠、智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療保健等應用。
關于安森美半導體
安森美半導體（ON Semiconductor，美國納斯達克上市代號：ON）致力于推動高能效電子的創(chuàng)新，使客戶能夠減少全球的能源使用。安森美半導體領先于供應基于半導體的方案，提供全面的高能效電源管理、模擬、傳感器、邏輯、時序、互通互聯(lián)、分立、系統(tǒng)單芯片（SoC）及定制器件陣容。公司的產(chǎn)品幫助工程師解決他們在汽車、通信、計算機、消費電子、工業(yè)、醫(yī)療、航空及國防應用的獨特設計挑戰(zhàn)。公司運營敏銳、可靠、世界一流的供應鏈及品質(zhì)項目，一套強有力的守法和道德規(guī)范計劃，及在北美、歐洲和亞太地區(qū)之關鍵市場運營包括制造廠、銷售辦事處及設計中心在內(nèi)的業(yè)務網(wǎng)絡。更多信息請訪問http://www.onsemi.cn。
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