Android Studio - 藍牙低功耗（BLE）基本介紹 （九十五）

Android Studio - 藍牙低功耗（BLE）基本介紹 （九十五）：

筆者將會開發 Aneng AN9002 藍牙數字萬用錶（Bluetooth Digital Multimeter / DMM）的 Android APK，由於 Aneng AN9002 是使用藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy / BLE），也特別購買了 Samsung Galaxy M33 手機作為測試之用，為了加深了解藍牙低功耗，所以便努力在網上爬文研究。

藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy / BLE）

藍牙（Bluetooth）技術的自 1998年的 0.7版開始，一直在更新版本，進步使得低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy / BLE）應運而生，藍牙低功耗是隨著 2010年的 4.0版本發佈中的核心規範，它具有與傳統藍牙相同的特性，但不同之處在於其非常低的能耗，而且不具備和傳統藍牙BR/EDR的相容性。它是專為小資料率、離散傳輸的應用而設計的。通信距離上也有改變，傳統藍牙的傳輸距離距離 10米或 100米，BLE 則規定為 30米以內，工作在免許可的 2.4GHz ISM（Industrial, Scientific and Medical）射頻頻段，傳輸速度為 1Mbps。

藍牙低功耗（BLE）的 ISM 射頻頻段

藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy / Bluetooth LE / BLE）都統稱藍牙低功耗、低功耗藍牙。藍牙低功耗主要是使用在個人的新興應用上，如穿戴設備、手錶、醫療監測、運動監測，家居測量、無人感測器等領域上的應用。藍牙低功耗比較傳統藍牙，旨在保持同等通訊範圍的同時顯著降低功耗和成本。

BLE 的好處：
低功耗 - BLE 的優勢在於其超低功耗，通過大限度減少無線電不必要的操作時間，並確保在短距離內傳輸少量數據。
穩定性 - 使用與傳統藍牙技術相同的自適應跳頻 （AFH） 技術，因而能確保低功耗藍牙能夠在住宅、工業與醫療應用中的「嘈雜」射頻環境中維持穩定的傳輸。
降低成本 - 與其他類似的無線協議和技術相比，BLE 應用較便宜的模塊和芯片組。
兼容性 - BLE 已集成到所有智能手機中，有龐大的設備支持，使用起來更方便。
信用 - BLE 來自行業巨頭聯盟 (IBM、微軟、英特爾…)，這使其具有更好的採用率以及強大的支持。

BLE 的局限性：
低數據吞吐量 - BLE 設備的數據吞吐量為 100-250 千比特/秒，受 PHY 限制 (物理無線電層) 數據速率。
縮小範圍 - 最初設計用於在短距離內定期傳輸少量數據，BLE無疑具有有限的工作範圍。

傳統藍牙 (Bluetooth) 與藍牙低功耗 (BLE) 比較

傳統藍牙與低功耗藍牙比較：

	傳統藍牙 BR/EDR	低功耗藍牙
射頻頻率	2400-2483.5 MHz	2400-2483.5 MHz
距離/範圍（理論最大值）	100米（330英尺）	>100米（>330英尺）
空中數據速率	1–3 Mbit/s	125 kbit/s – 1 Mbit/s – 2 Mbit/s
應用程式吞吐量	0.7–2.1 Mbit/s	0.27 Mbit/s
活躍連線	7	未定義；取決於實現
安全性	56/128位，以及套用層用戶定義	使用Counter Mode CBC-MAC的128位AES，以及套用層用戶定義
深度睡眠電流	~80 μA	<5 μA
閒置電流	~8 mA	~1 mA
功耗	參考值1 W	0.01至0.5 W
峰值電流	22-40 mA	10-30 mA
距離範圍	500m (Class 1) / 50m (Class 2)	100m
最少輸出功率	0 dBm (Class 1) / -6 dBm (Class 2)	-20 dBm
最大輸出功率	+20 dBm (Class 1) / +4 dBm (Class 2)	+10 dBm
接收靈敏度	≥ -70 dBm	≥ -70 dBm
加密	64 bit / 128 bit	AES-128 bit
連接時間	100 ms	3 ms
網路拓撲	Scatternet	Scatternet
跳頻	Yes	Yes
廣播頻度	32	3
數據頻度	79	37
語音能力	Yes	No
定位功能	沒有任何	在場：廣告方向：RSSI 距離：方向尋找 (AoA/AoD)
主要用途	行動電話、遊戲、耳機、立體聲音頻流、智慧型家居、可穿戴設備、汽車、個人電腦、安防、接近感測、醫療保健、運動健身等。	行動電話、遊戲、耳機、立體聲音頻流、智慧型家居、可穿戴設備、汽車、個人電腦、安防、接近感測、醫療保健、運動健身、工業等。

BluetoothLE (BLE) 設備：

設備	支持 BLE 的型號	設備
Android手機和平板電腦	2013 年 7 月發佈，所有搭載 Android 的 Android 手機 4.3 及更高	Android手機和平板電腦
Apple手機	2013年 9月更新推出，一般搭配IOS 7.0及以上系統的手機都是開始支援藍牙 BLE 的。蘋果手機 4 及更高	Apple手機
iPad	iPad 第 3 代及更高版本 iPad mini 及更高版本	iPad
iPod 觸摸	iPod touch 第 5 代及更高版本	iPod 觸摸

參考資料來源：https://www.mokoblue.com/zh-tw/guide-on-bluetooth-low-energy/

2023年 1月 23日（Mon）天氣報告

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