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使用BLE 4.2的系统设计
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2017-12-08
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蓝牙4.2规范提供了三项全新特性，使基于BLE的无线系统比之前的系统更快、更安全、更高效，包括数据长度扩展、低功耗安全连接以及链路层隐私保护。但是，想要完全支持这些特性，则需要升级链路层控制器和/或BLE主机协议栈，也就是说，应用设备的系统设计人员需要一块支持BLE 4.2规范的BLE芯片。
那么芯片厂商需要采取哪些改变措施，才能完全支持这些新特性呢？
与BLE4.1相比，链路层控制器有两个重大改变：
1. 支持251字节PDU：相比仅支持最大27字节PDU的BLE 4.1，BLE4.2链路层需要支持高达251字节的PDU，才能真正支持数据长度扩展特性。因此，链路层硬件设计通常需要改变。
2. 地址解析 – 由于地址在链路层进行解析，而解析表存储于链路层控制器中，因此链路层控制器也需要升级。这也会影响大多数在硬件或硬件和固件中实现链路层的设备。
任何在硬件中实现的链路层的BLE设备都需要升级到符合蓝牙4.2的芯片，而基于硬件和固件的链路层则很有可能需要对这两者进行更新。
对于主机控制器而言，最大的变化是：新增了安全加密功能、升级了配对过程和增加了数值比较关联模式。在大多数设备中，主机控制器是在CPU中实现的，因此只要引入新特性就需要更新固件。BLE协议栈较复杂，而且通常由BLE芯片厂商提供，但不同设备使用协议栈的方法取决于设备生产厂商。
至于应用，BLE广泛地使用于遥控器、可穿戴设备、消费设备等应用。这些市场发展迅速、产品生命周期较短，因此按时推出产品非常重要，否则将错过机会。为了保证BLE 4.2芯片系统的市场价值，建设相应的生态系统、加速产品设计变得至关重要。
以PSoC Creator 中的BLE组件为例。PSoC Creator是面向赛普拉斯的BLE SoC产品的集成开发环境，可让设计人员同时开发基于BLE的系统的硬件和软件。设计人员也可以先使用PSoC Creator 设计出硬件，包括布置ADC、运放、对比器、计时器等各类外设，然后将它们互连，并导出到Eclipse或Keil等常用IDE。PSoC Creator中的各类外设使用图标表示，可根据要求拖放组件。
设计人员可以使用PSoC Creator中的BLE组件在图形界面中向应用添加新特性。这些BLE组件包含了蓝牙4.2中定义的特性，可以非常方便地添加到系统；此外，BLE组件还简化了BLE协议栈的复杂性，帮助系统设计人员使用所有新特性，而且无需完成低层级的安装更新。
图1显示了BLE组件允许设计人员选择最大251字节的净荷。之后如果需要的话，还可使用应用编程接口（API）更改RX和TX净荷大小。
那么芯片厂商需要采取哪些改变措施，才能完全支持这些新特性呢？
与BLE4.1相比，链路层控制器有两个重大改变：
1. 支持251字节PDU：相比仅支持最大27字节PDU的BLE 4.1，BLE4.2链路层需要支持高达251字节的PDU，才能真正支持数据长度扩展特性。因此，链路层硬件设计通常需要改变。
2. 地址解析 – 由于地址在链路层进行解析，而解析表存储于链路层控制器中，因此链路层控制器也需要升级。这也会影响大多数在硬件或硬件和固件中实现链路层的设备。
任何在硬件中实现的链路层的BLE设备都需要升级到符合蓝牙4.2的芯片，而基于硬件和固件的链路层则很有可能需要对这两者进行更新。
对于主机控制器而言，最大的变化是：新增了安全加密功能、升级了配对过程和增加了数值比较关联模式。在大多数设备中，主机控制器是在CPU中实现的，因此只要引入新特性就需要更新固件。BLE协议栈较复杂，而且通常由BLE芯片厂商提供，但不同设备使用协议栈的方法取决于设备生产厂商。
至于应用，BLE广泛地使用于遥控器、可穿戴设备、消费设备等应用。这些市场发展迅速、产品生命周期较短，因此按时推出产品非常重要，否则将错过机会。为了保证BLE 4.2芯片系统的市场价值，建设相应的生态系统、加速产品设计变得至关重要。
以PSoC Creator 中的BLE组件为例。PSoC Creator是面向赛普拉斯的BLE SoC产品的集成开发环境，可让设计人员同时开发基于BLE的系统的硬件和软件。设计人员也可以先使用PSoC Creator 设计出硬件，包括布置ADC、运放、对比器、计时器等各类外设，然后将它们互连，并导出到Eclipse或Keil等常用IDE。PSoC Creator中的各类外设使用图标表示，可根据要求拖放组件。
设计人员可以使用PSoC Creator中的BLE组件在图形界面中向应用添加新特性。这些BLE组件包含了蓝牙4.2中定义的特性，可以非常方便地添加到系统；此外，BLE组件还简化了BLE协议栈的复杂性，帮助系统设计人员使用所有新特性，而且无需完成低层级的安装更新。
图1显示了BLE组件允许设计人员选择最大251字节的净荷。之后如果需要的话，还可使用应用编程接口（API）更改RX和TX净荷大小。
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