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【藍牙5.0模塊】藍牙包長可調 動態發射功率 高速連傳

E104-BT5032A  產品概述

藍牙5
1.1簡介

E104-BT5032A是一款基于藍牙協議5.0版本的串口轉BLE藍牙主從一體模塊,體積小、 功耗低,工作在2.4GHz頻段。E104-BT5032A模塊是成都億佰特電子科技有限公司公司基于 NORDIC的nRF52832芯片研 發,該模塊使用通用的AT指令設置參數,操作簡單快捷。模塊僅支持藍牙主機、從機和觀察者模式,模塊在功能上支持低功耗廣播、數據透傳、空中配置。模塊可廣泛應用于智能穿戴、 家庭自動化、家庭安防、個人保健、智能家電、配飾與遙控器、汽車、照明、工業互聯網、 智能數據采集、智能控制等領域。最大支持連續傳輸波特率 921600bps。


1.2 特點功能

1、支持藍牙 BLE 5.0 協議;

2、支持藍牙包長可調;

3、支持配置、透傳兩種工作模式;

4、支持開機自動廣播,自動連接;

5、支持 IBeacon 和普通廣播切換;

6、支持串口喚醒;

7、支持 MAC 綁定連接;

8、支持串口透明和格式傳輸;

9、支持多種串口模式、波特率;

10、支持自定義 16 UUID 128 UUID 自帶 PCB 板載天線,無需外接天線;

11、支持藍牙參數空中配置功能;最大通訊最遠距離 70m@4dBm2Mbps);

12、支持超低功耗睡眠,同步廣播;

13、支持 MAC 地址綁定,最大綁定數據為 8 個設備;

14、支持兩種連接模式:手動連接,自動連接;

15、支持一主多從,最大連接數據為 4 個從機;

16、支持發射功率動態修改,最大發射為 4dBm

17、支持嗅探功能,MTU 最大 247bytes18、支持 2M,1M 空速; 連傳速率達到 921600bps


1.3 應用場景

1、無線抄表無線傳感

2、智能家居

3、工業遙控、遙測

4、智能樓宇、智能建筑

5、自動化數據采集

6、健康傳感器

7、智能穿戴設備

8、智能機器人

9、無線傳感

10、電子標簽

11、智能控制

E104-BT5032A 規格參數

2.1 極限參數

1
2.2 工作參數

2
2.1

E104-BT5032A  機械尺寸
3
E104-BT5032A 推薦連線

5
E104-BT5032A 功能說明

6
5.1 角色說明

模塊支持3種角色:主機、從機、觀察者。

主機支持連接本公司其他型號藍牙產品。模塊作為主機時最多可連接 4 個從機。支持透傳廣播,格式傳輸。支持手動, 自動連接。

該模塊從機可與本公司其他型號藍牙產品連接,且僅支持一個連接。從機僅支持透傳。 觀察者僅用于打印模塊周圍 ble 設備廣播信息,不可連接。


5.1.1 主機

1. AT+ROLE=1 選擇主機角色;
2. 指令 AT+SCAN=1 開啟主機掃描功能;

3. 指令 AT+AUTOCONN 配置上電后,是否自動連接;

4. 當設置為手動連接后,指令 AT+CONN 配置連接指定設備;

5. 支持一主多從連接。最大可連接 4 個從機。

6. 主機連接狀態改變時打印狀態信息。參見 6.3 狀態打印。

5.1.1.1.1 條件過濾

設備可配置按綁定 MAC 地址和服務 UUID 過濾。

UUID 過濾依據 AT+UUIDSVR 所配置內容過濾,該過濾過條件不可關閉。如果未開啟 MAC 地址過濾,MAC 匹配,服務 UUID 匹配后自動連接從機。

用戶如需要 MAC 地址過濾,需要通過 AT+BOND=1 開啟過 MAC 地址過濾,且通過 AT+BONDMAC 向主機添加 MAC 地址。主機掃 描到從機后,如果與綁定列表 MAC 地址,服務 UUID 相同時,主機自動連接到該從機設備。

若主機配置為手動連接,將忽略 MAC 地址綁定過濾,但 svruuid 必須一致。


5.1.1.1.2 自動連接

如果配置為自動連接,滿足條件過濾后自動連接從機。

如果配置為手動連接,開啟掃描后。主機將掃描后服務 UUID 匹配的設備通過 UART 輸出(數據格式如圖表 4 主機輸出掃 描結果數據格式)。用戶使用 AT+CONN 連接到指定從機設備。

7
5.1.2 從機

1. AT+ROLE=0 選擇從機模式
2. AT+ADV=1 配置普通廣播模式

3. 廣播開關配置為開啟,上電完成自動進入廣播狀態,否則停止廣播設備不可發現。

4. 收到主機連接請求后,建立藍牙連接停止藍牙廣播,進入數據透傳模式。

5. 廣播數據配置參見5.5 廣播所述。


5.1.3 觀察者

1. 指令 AT+ROLE=2 選擇觀察模式(重啟生效)
2. 接收到廣播后,將廣播包全部內容通過串口打印輸出。

3. 觀察者設備不能連接任何設備。 格式如下:

8

注:LEN 為 MAC,RSSI,廣播數據長度總和。

4. 掃描窗口與掃描間隙與掃描參數保持一致。

5. 期間 AT 指令有效。


5.2 電源模式

模塊支持兩種電源模式:低功耗模式,喚醒模式。


5.2.1 低功耗模式

所謂低功耗模式是指模塊進入到該模式后 BLE 功能仍繼續運行,關閉模塊除喚醒引腳之外的外設。如需要更低功耗,可 通過 AT 指令關閉廣播、掃描,斷開所有連接,設置更長的廣播間隙,掃描間隙,連接間隙的方式達到。

進入低功耗:

1. AT 指令“AT+SLEEP”立刻進入低功耗模式;

2. AT 指令“AT+DISCSLEEP=1”設置斷開連接后進入低功耗;

3. AT 指令“AT+ONSLEEP=1”上電立即進入低功耗;

4. 通過引腳 WKP 上升沿,且高電平保持 200ms 及以上后立即進入低功耗;模塊進入低功耗模式后,通過串口輸出“STA:sleep”(LOGMSG 未關閉輸出)。 注:在低功耗模下,連接未斷開時,如 ble 接收到空中數據,或連接狀態發生改變量時,模塊臨時喚醒并輸出相應數據, 數據輸出完成后立即進入睡眠。此時進入低功耗,或喚醒不會輸出狀態數據。


5.2.2 喚醒模式

所謂喚醒模式是指模塊在該模式下模塊所需外設處于正常工作狀態。模塊喚醒后輸出狀態“STA:wakeup”。

喚醒方式:

1. 通過 WKP 引腳下降沿,且低電平保持 200ms 以上后立即喚醒;

2. 串口 RX 引腳喚醒。串口RX下降沿,且低電平保持 50us 及以上立即喚醒。


5.3 數據傳輸模式

模塊支持兩種數據傳輸模式:數據透傳、格式傳輸。

5.3.1 數據透傳

所謂數據透傳是指將串口接收的數據,不經任何處理,通過 BLE 發送到對方設備,將 BLE 接收到的數據,不經任何處理, 通過串口發送出去。

模塊在從機模式下僅支持數據透傳。“AT+TRANMD”指令設置結果對從機無效。

模塊在主機的模式下,數據透傳是通過廣播的方式發送到每個已連接的從機模塊。因采用廣播方式發送,在極限條件下,并不能保證每個一從機一定能夠接收到數據。通過指令“AT+TRANMD=1”將主機設置為透傳模式。


5.3.2 格式傳輸

格式傳輸是指:通過串口發送到模塊的數據和模塊通過串口的數據是必須符合定義的格式傳輸可式方可傳輸。需要說明的是,該模塊的格式傳輸同樣支持廣播方式發送數據。

從機不支持格式傳輸。

向主機發送“AT+TRANMD=0”將主機切換為格式傳輸。數據格式如下:

9.1
9.2

1、從機編號:0~3 為從機編號。該編號來自于從機與主機連接成功后,主機打印的“STA:connect,1<mac>”中的序號。當 從機編號為 0xff 時廣播到每個設備。

2、通過 uarte 輸出的每一包數據均為格式輸出。3、若從機編號所指定的連接不存在,模塊直接丟棄該包數據。


5.4 MAC 地址綁定

模塊支持 MAC 地址綁定。若開啟 MAC 地址綁定功能。設備僅連接己添加 MAC 地址設備。

5.5 廣播

5.5.1 普通廣播信息

廣播信息包括 advertising和scan respone,advertising 為主動發送的廣播報,scan respone 為接收到主機掃描請求 后回復的廣播報。


5.5.1.1  Advertising

10
用戶僅能配置 Manufa data 字段數據。


5.5.1.2 Scan response Len

11
注:該數據無需用戶配置。


5.5.2 iBeacon 廣播信息

1. 指令分別配置 UUID、Major、Minor

2. 指令 AT+ADV=2 配置工作在 iBeacon 廣播模式,立即廣播

3. iBeacon 廣播模式下不支持藍牙連接

5.5.2.1 Advertising

12.1
12.2
5.6 配置

模塊支持兩種配置方式:串口配置,空中配置。這兩種配置方式基本一致,空中配置前必須通過 AT+AUTH=123456 的驗證 密碼,驗證通過后模塊才允許使用空中配置。空中配置認證周期為本次連接,若設備斷開后重新連接需要重新認證。
模塊在未建立連接前,處于配置模式。Mod 引腳無效。

連接成功后根據 mod 引腳電平確定模塊當前為配置模式,還是數據傳輸模式。當 mod 為高電平是為數據傳輸模式,為低 電平時為配置模式。

Mod 引腳當檢測有效改變時,鎖存當前狀態。每次狀態改變保持時間為 200ms 以上有效。

Mod 引腳對空中配置不影響。

在配置模式下,主機向“MAST CHANNEL”通過發送數據,從機通過“SLAVE CHANNEL”返回“CONFIG BUSY”。


5.7 數據指示

模塊通過串口輸出數據時,模塊置 DATA 引腳為低電平,表示正在發送數據。AT 指令響應不改變 DATA 引腳狀態。 模塊可通過 AT+DATALY=1 打開數據輸出延遲。數據輸出延遲打開后,模塊先拉 DATA 引腳,10ms 后輸出數據。

13
14
5.8 UUID 說明

15.1

15.2

15.1
5.9 狀態或事件打印

指令 AT+LOGMSG 配置開啟狀態信息串口打印功能。狀態信息包括:連接、斷開、喚醒、睡眠。格式如下:

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E104-BT50232A  硬件設計

1、推薦使用直流穩壓電源對該模塊進行供電,電源紋波系數盡量小,模塊需可靠接地;

2請注意電源正負極的正確連接,如反接可能會導致模塊永久性損壞;

3、請檢查供電電源,確保在推薦供電電壓之間,如超過最大值會造成模塊永久性損壞; 請檢查電源穩定性,電壓不能大幅頻繁波動;

4、在針對模塊設計供電電路時,往往推薦保留 30%以上余量,有整機利于長期穩定地工作模塊應盡量遠離電源、變壓器、高頻走線等電磁干擾較大的部分;

5、高頻數字走線、高頻模擬走線、電源走線必須避開模塊下方,若實在不得已需要經過模塊下方,假設模塊焊接在 Top Layer,在模塊接觸部分的 Top Layer 鋪地銅(全部鋪銅并良好接地),必須靠近模塊數字部分并走線在 Bottom Layer;

6、假設模塊焊接或放置在 Top Layer,在 Bottom Layer 或者其他層隨意走線也是錯誤的,會在不同程度影響模塊的雜散以 及接收靈敏度;

7、假設模塊周圍有存在較大電磁干擾的器件也會極大影響模塊的性能,跟據干擾的強度建議適當遠離模塊,若情況允許可 以做適當的隔離與屏蔽;

8假設模塊周圍有存在較大電磁干擾的走線(高頻數字、高頻模擬、電源走線)也會極大影響模塊的性能,跟據干擾的強度建議適當遠離模塊,若情況允許可以做適當的隔離與屏蔽;

9、盡量遠離部分物理層亦為 2.4GHz 的 TTL 協議,例如:USB3.0;

10、天線安裝結構對模塊性能有較大影響,務必保證天線外露,最好垂直向上。當模塊安裝于機殼內部時,可使用優質的天 線延長線,將天線延伸至機殼外部;

11、天線切不可安裝于金屬殼內部,將導致傳輸距離極大削弱。

E104-BT5032A  注意事項

7.1 影響傳輸距離主要原因

1、當存在直線通信障礙時,通信距離會相應的衰減;

2、溫度、濕度,同頻干擾,會導致通信丟包率提高;

3、地面吸收、反射無線電波,靠近地面測試效果較差;

4、海水具有極強的吸收無線電波能力,故海邊測試效果差;

5、天線附近有金屬物體,或放置于金屬殼內,信號衰減會非常嚴重;

6、功率寄存器設置錯誤、空中速率設置過高;

7、室溫下電源低壓低于推薦值,電壓越低發功率越小;

8、使用天線與模塊匹配程度較差或天線本身品質問題。

7.2 影響模塊損壞的主要原因

1、請檢查供電電源,確保在推薦供電電壓之間,如超過最大值會造成模塊永久性損壞;

2、請檢查電源穩定性,電壓不能大幅頻繁波動;

3、請確保安裝使用過程防靜電操作,高頻器件靜電敏感性;

4、請確保安裝使用過程濕度不宜過高,部分元件為濕度敏感器件;

5、如果沒有特殊需求不建議在過高、過低溫度下使用;

7.3 影響誤碼率的主要原因

1、附近有同頻信號干擾,遠離干擾源或者修改頻率、信道避開干擾;

2、電源不理想也可能造成亂碼,務必保證電源的可靠性;

3、延長線、饋線品質差或太長,也會造成誤碼率偏高;

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