BLE是Bluetooth Low Energy的缩写|BLE入门谈：从空中数据收发理解BLE(上) BLE是BluetoothLowEnergy的缩写

BLE是BluetoothLowEnergy的缩写，即低功耗蓝牙，是蓝牙规范的一个子集，从蓝牙4.0版本开始引入。 BLE技术成功地适应了物联网时代那些需要少量无线数据传输，并对功耗很敏感的设备的需求。目前已经有为数不少的MCU器件将BLE无线收发电路集成于片内，还保持了MCU的低功耗特性，实现了单芯片的物联网解决方案。
近几年我通过论坛的活动，陆续接触过NXP、ST、TI、ONSemi支持BLE的MCU产品，深感BLE的门槛不低。要设计一个充分发挥BLE优点的作品，需要对这一技术有比较全面的了解。学习理解BLE也需要一个过程，如果每次仅仅是把现有的例子拿来改一改，获得的经验很有限。从什么切入点开始学习比较好？也许不同的人习惯不同。我打算从MCU硬件工程师的角度提供一些参考，就有了这篇文章的构思。
在MCU上使用BLE ，目的不外乎发送数据，或者是接收数据。为什么BLE入门难？对比下最简单的：UART、SPI ，和稍微复杂一点的I2C、CAN这些——它们都是有线连接（废话），发送方对接收方有一个单独（至少在传输时候是独占）的、可靠（正常情况下发出1/0就收到1/0）的数据通道；并且数据传递之前主机先发出请求，或者数据自身就带有请求标志。再看BLE ，数据通过无线电波发出，接收者要判断天线收到的电波里面有没有给自己的信号，再从有效的信号里解调出数据……复杂程度已经不可比拟了。虽然芯片上的无线功能模块已经把调制解调工作做了，但它的工作指令仍然是软件下达的。
BLE要用无线电波传递信息，就是将数据编码，调制到射频信号中发射。通俗地讲BLE使用的电波频率是2.4G ，也就是和Wi-Fi、无线键盘鼠标,还有Zigbee、Thread等协议使用的2.4GHz一个概念。那么问题来了，这些信号会不会互相干扰？
首先要明确2.4GHz这个说法指的是一个频段而不是单一频率（全称2.4GHzIndustryScienceMedicineband），覆盖从2400MHz到2483.5MHz,是一个用于短距离，无须执照使用的开放频段。还必须明确：任何带有信息的信号传递都要占用一定的带宽，不可能是一个单一频率。单一的频率只能是一个永久恒定的正弦信号——它无法携带信息。例如，无线电广播所指的频率是其信号的中心频率。 AM(调幅)639kHz的中国之声，实际信号带宽是它广播音频带宽的2倍。
BLE在这个2.4GHz频段安排了40个信道(channel) ，中心频率从2402MHz开始，以2MHz为间隔。如下图上半部分：

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上图的下半部分是2.4GWi-Fi的信道占用频带示意，注意Wi-Fi的不同信道频带就很可能存在交叠。 Wi-Fi和BLE整体的频率覆盖是重叠的。至于不同的2.4GHz无线设备是否相互干扰，要看实际通信的电波的能量分布：以时间为第一维度，以频率为第二维度看，只要不交叠，就不会产生干扰；但即使存在部分交叠，不严重的干扰并不损害被编码的数据；干扰的可能性总是存在的，各种无线协议还需要校验和重传机制来保证数据完整性。
一个BLE设备，在任一时刻，只能选择40个信道之中的一个进行发射或者监听。发射或者试图监听的载波频率，就是对应信道的中心频率。
【BLE是Bluetooth Low Energy的缩写|BLE入门谈：从空中数据收发理解BLE(上)】BLE使用的调制方式叫做GFSK ，这是FSK调制的一个改进形式。 FSK(FrequencyShiftKeying)是一种简单的调制的：就是将输出信号频率从2N个频率中根据调制编码进行选择切换，最简单是1-bit调制，称为2-FSK（本文不讨论其它的）如下图所示：