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制霸 IoT 30Day！ Day 06 2.4GHz 裝置介紹(二)

September 21, 2019

2.4GHz 裝置(二)

再來繼續介紹 2.4Ghz 的裝置然後是 Bluetooth, ZigBee 這部分的裝置。這些有特點就是司要閘道去送資料到網際網路。或者就是區域型基地台直接做接收處理，像是手機與藍牙通訊手機統整資料再發送到雲端或客戶直接操作。

標題文字	WIFI	Zigbee	電力載波	Bluetooth
傳輸距離	100-300M	50-300M	500M	1-10M
傳輸速率	300Mbps	250kbps	500Mbps	1Mbps
功耗	10-50mA	5mA		zigbee 和 WIFI 之間
特點	應用最廣	可自組網，網路節點數最大可達 65000 個。	可基於電力線傳輸，無需布線。

回顧一下優各個重點

Bluetooth

目前大部分裝置都支援主流 802.11b/g/n，因為目前 WIFI 普及程度完整幾乎家裡都會會有 WIFI 基地台可供上網這就造成是主流的 IoT 裝置。所以是智慧家庭為大宗使用環境

藍牙	發布時間	最大傳輸速度	傳輸距離
藍牙 5.1	2019	48 Mbit/s	300 公尺
藍牙 5.0	2016	48 Mbit/s	300 公尺
藍牙 4.2	2014	24 Mbit/s	50 公尺
藍牙 4.1	2013	24 Mbit/s	50 公尺
藍牙 4.0	2010	24 Mbit/s	50 公尺
藍牙 3.0+HS	2009	24 Mbit/s	10 公尺
藍牙 2.1+EDR	2007	3 Mbit/s	10 公尺
藍牙 2.0+EDR	2004	2.1 Mbit/s	10 公尺
藍牙 1.2	2003	1 Mbit/s	10 公尺
藍牙 1.1	2002	810 Kbit/s	10 公尺
藍牙 1.0	1998	723.1 Kbit/s	10 公尺

BLE CC2540 CC2541

模組基於 Bluetooth4.0 BLE 技術，核心芯片採用 TI(Texas Instruments)的 CC2541，主要面向消費類醫療電子設備、個人運動設備(如跑步鞋和運動手錶)、個人健康維護應用(如心率帶)、休閒、遊戲、HID、遙控設備、計算機移動外設(如無線鼠標)、以及安全或其它空間感測近距離應用，它可實現超低功耗短距離無線連接，使用一顆鈕扣電池可連續工作超過一年。

藍牙協議：Bluetooth Specification V4.0 BLE,收發沒有字節限制
工作頻率：2.4GHz ISM band
調製方式：GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying)
靈敏度： ≤-84dBm at 0.1% BER
傳輸速率：Asynchronous: 6 kbps Synchronous: 6 kbps
安全特性：Authentication and encryption
支持服務：Central & Peripheral UUID FFE0,FFE1
功耗：自動休眠模式下，待機電流 400uA~1.5mA,傳輸時 8.5mA。
供電電源：+3.3VDC 50mA

BLE CC2540 CC2541

BLE CC2540 CC2541

Ti CC2541 SensorTag

CC2541 SimpleLink™ SensorTag TI 使用基於 CC2541 的 SensorTag 簡化並加快了藍牙低耗能應用的開發。 SensorTag 將所有的常用傳感器集中在一塊單板上，可快速進行評估和演示。 SensorTag 可與 TI 的 TPS62730（降壓轉換器）協同工作，包括 TI 的 TMP006 IR MEMS 溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、加速計、迴轉儀和磁力計。 SensorTag 的多功能性意味著無限的應用可能性，其中包括健康與健身、醫療、教育工具、玩具、遠程控制、移動電話附件、鄰近和室內定位等領域的應用。

CC2541 SensorTag 套件將藍牙低能耗應用開發的設計時間從數月縮短到數小時，且無需嵌入式軟件的設計知識。 SensorTag 預編程有開始開發智能手機應用所需的 FW，並且 TI 在應用商店裡提供了 SensorTag 應用，方便開發人員獲取所需的工具和軟件示例。

Ti SensorTag

SimpleLink™ SensorTag

Ti SensorTag

SimpleLink™ SensorTag

HM-10 Bluetooth 4.0 Serial Port Module

HM-10 為主從一體模組，具有透傳，遠控，PIO 採集三種功能，通過 AT 指令集進行切換和設置，與您之前用過的藍牙模組一樣，在不改 PCB 和下位機程序的情況下輕鬆升級到藍牙 4.0！

採用 TI CC2540/1 為主從一體模組，通過 AT 指令集進行切換和設置
重量：3.2g
尺寸：46*17*5mm
超低待機功耗 90uA~400uA
超遠連接距離 100 英尺/60 米
超快反應速度 0.4 秒

HM-10 CC2541

HM-10 CC2541 HM-10 Bluetooth 4.0 Serial Port Module

HM-08 Bluetooth 4.0 Serial Port Module

HC-08 藍芽串口通信模組是新一代的基於 Bluetooth Specification V4.0 BLE 藍芽協議的通訊模組。無線工作頻段為 2.4GHz ISM，調製方式是 GFSK。模組最大發射功率為 4dBm，接收靈敏度-93dBm，空曠環境下和 iphone4s 可以實現 80 米超遠距離通信。模組採用郵票孔封裝方式，可貼片焊接，模組大小 26.9mm×13mm×2.2mm，很方便客戶嵌入應用系統之內。

模組採用 TI 的 CC2540 晶片，配置 256K Byte 空間，支援 AT 指令，用戶可根據需要更改角色（主、從模式）以及 UART 串列傳輸速率、設備名稱等參數，使用靈活。

HM-08 CC2540

HM-08 CC2540

ZigBee

Zigbee 是 IEEE802.15.4 協議的簡稱，它來源於蜜蜂的八字舞，蜜蜂(bee)是通過飛翔和「嗡嗡」(zig)抖動翅膀的「舞蹈」來與同伴傳遞花粉所在方位訊息，而 ZigBee 協議的方式特點與其類似便更名為 ZigBee。

ZigBee 協定是由 ZigBee 聯盟制定的無線通訊標準，該聯盟成立於 2001 年 8 月。2002 年下半年，英國 Invensys 公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導體公司共同宣布加入 ZigBee 聯盟，研發名為「ZigBee」的下一代無線通訊標準，這一事件成為該技術發展過程中的里程碑。ZigBee 聯盟現有的理事公司包括 BM Group，Ember 公司，飛思卡爾半導體，Honeywell，三菱電機，摩托羅拉，飛利浦，三星電子，西門子，及德州儀器。ZigBee 聯盟的目的是為了在全球統一標準上實現簡單可靠、價格低廉、功耗低、無線連接的監測和控制產品進行合作，並於 2004 年 12 月發布了第一個正式標準。 ZigBee 主要適合用於自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備，其特點是傳播距離近、低功耗、低成本、低數據速率、可自組網、協議簡單。

優點：

功耗低: 對比 Bluetooth 與 WiFi，在相同的電量下（兩節五號電池）可支持設備使用六個月至兩年左右的時間，而 Bluetooth 只能工作幾週，WiFi 僅能工作幾小時。
成本低: ZigBee 專利費免收，傳輸速率較小且協議簡單，大大降低了 ZigBee 設備的成本。
掉線率低: 由於 ZigBee 的避免碰撞機制，且同時為通信業務的固定帶寬預留了專用的時間空隙，使得在數據傳輸時不會發生競爭和衝突；可自組網的功能讓其每個節點模塊之間都能建立起聯繫，接收到的訊息可通過每個節點模塊間的線路進行傳輸，使得 ZigBee 傳輸訊息的可靠性大大提高了，幾乎可以認為是不會掉線的。
組網能力強: ZigBee 的組網能力超群，建立的網絡每個有 60，000 個節點。
安全保密: ZigBee 提供了一套基於 128 位 AES 算法的安全類和軟件，並集成了 IEEE 802.15.4 的安全元素。
靈活的工作頻段: 2.4 GHz，868 MHz 及 915 MHz 的使用頻段均為免執照頻段。

TI CC2530/CC2531

以美國 Ti 公司 CC2430/CC2530 晶片為代表的 Zigbee SOC 解決方案在國內高校企業掀起了一股 Zigbee 技術套用的熱潮。CC2430/CC2530 集成了 51 單片機核心，相比於眾多的 Zigbee 晶片，CC2430/CC2530 頗受青睞。TI 開發套件由專業人士精心設計，具有基於 2004/2006/2007/PRO 協定棧的開發模板、完整的原理圖及例程源碼。針對 CC2430/CC2530 晶片的 Zigbee 開發套件可與 IAR for MCS-51 集成開發環境無縫連線，操作方便、連線方便、簡單易學，是學習開發 Zigbee 產品最好最實用的開發工具。通過 USB 接口連線電腦，具有代碼高速下載，線上調試，斷點、單步、變數觀察，暫存器觀察等功能，實現對 CC2430/CC2530 系列無線單片機實時線上仿真、調試。該開發套件模板能夠協助初學者和設計人員快速評估及進行多種 Zigbee 套用開發，熟悉掌握硬體原理和協定棧。

特點：

高性能、低功耗的 8051 微控制器內核；
適應 2.4GHz IEEE 802.15.4 的 RF 收發器；
電源電壓範圍寬（2.0 ～ 3.6V）；
具有 8 路輸入 8 ～ 14 位 ADC；
高級加密標準（ AES）協處理器；
看門狗、電池監視器和溫度傳感器；
1 個通用的 16 位和 2 個 8 位定時器；
2 個支持多種串行通信協議的 USART, 1 個紅外發生電路；
21 個通用 I/O 引腳，2 個具有 20mA 的電流吸收或電流供給能力；

CC2530 DL-22

DL-22 無線串口收發模組是一款基於 UART 接口的全雙工無線透明傳輸模塊，可以工作在 2400MHz-2450MHz 公用頻段。該模塊採用 TI 的 CC2530 芯片，符合 IEEE802.15.4 協議，通過該模塊可以使傳統的串口設備實現無線傳輸，替換掉複雜的佈線工作。用于點對點通信，廣播通信，即插即用，免開發，使用簡單。

CC2530 DL-22