《低功耗蓝牙开发权威指南》——2.2节时间即能量

简介:

本节书摘来自华章社区《低功耗蓝牙开发权威指南》一书中的第2章,第2.2节时间即能量,作者 (英)Robin Heydon,更多章节内容可以访问云栖社区“华章社区”公众号查看

2.2 时间即能量
时间即能量是贯穿低功耗蓝牙设计的另一个基本概念。一旦无线电开始工作它便需使用能量,哪怕只是检查是否需要发送或者接收。因此,减少必要操作的执行时间变得十分重要。
许多关键而重复的操作必须通过一定的措施实现优化,包括鲁棒地发现设备、连接设备和发送数据。减少这些活动所需的时间,能耗得以减少,从而延长了电池寿命。
鲁棒的设备发现要求至少有两个设备:其中之一用于寻找其他设备,其他一个或多个设备则处于可发现状态。在低功耗蓝牙中,一个设备如果想被发现就必须每隔几秒发送三次短消息;而如果它想发现打算与之通信的设备,在广播短消息之后该设备应立即进行侦听 。寻找其他设备时,设备将打开它的接收器并侦听其他设备的传输。
三次传输分别利用了三个不同的频率进行,以提高鲁棒性。选择数字三其实是为了在鲁棒性和低功耗之间求得平衡:如果频率的数量只有一个,那么像很多其他技术那样只要该频率被阻塞,整个系统将无法工作。如果频率的数量太多,例如为16个,该设备将花费大量的时间进行传输,将不再是“低功耗”设备。
在选择哪些设备执行发送、哪些设备执行接收时也要经过慎重的考虑。要搜寻一个正在发送的设备可能需要花费很长一段时间,并因此耗费大量的能量,因此这类操作应当交给那些能量储备更多的设备或正好选择低功耗设备。在低功耗蓝牙中,可发现设备执行数据的发送,而寻找其他设备的设备执行接收。
数据报文的长度很短,主要是出于下列三个原因:首先,通过使用高效率编码,短分组可以使用更少的能量更快地发送相同数量的数据。其次,限制设备只可使用短报文,控制器消除了在一次数据传输中需要不断校准无线电的需求。这是由于无线电模块在传送或接收时不断发热,将改变硅芯片的特性,并因此改变传输频率。如果报文控制在较短的长度,则芯片没有足够的时间发热,因此传输频率的偏移可以忽略不计。此外,对于短报文的要求也略微降低了芯片的峰值功率。最后,短期、间歇性而非长期、连续的取电令设备可以从一个纽扣电池获得更多的能量。可见,较之长报文的解决方案,使用短报文且彼此间保留足够空间让电池得以恢复的方案更为适合。

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