HackAday Wörterbuch: Bluetooth Low Energy

Bluetooth ist einer der Hauptstütze der mobilen Gadget-Welt, sodass mobile Geräte einfach über kurze Entfernungen kommunizieren können. Es ist, wie Ihr drahtloser Headset ohne die Komplexitäts- und Leistungsanforderungen von WLAN mit Ihrem Handy spricht. Insbesondere ist die Bluetooth-Bauteil der Bluetooth-Komponente interessant für diejenigen, die tragbare Gadgets erstellen, da es eine sehr geringe Macht erfordert.

Was ist Bluetooth Le?

Bluetooth Le, auch als Bluetooth Smart bekannt, ist Teil der vierten Version des Bluetooth-Standards. Im Jahr 2010 wurde Bluetooth 4.0 mehrfach aktualisiert, da die aktuelle Version 4.2 ist, und die aktuelle Version ist 4.2, veröffentlicht im Juli 2015. Diese Version erstellt drei verschiedene Geräte des Geräts: Bluetooth, Bluetooth Smart Ready und Bluetooth Smart. Die Grundidee ist, dass Bluetooth SMART ein Gerät wie einem Schrittzähler oder Herzmonitor angibt, der nur Bluetooth-Le-Signale senden und empfangen kann, während ein intelligentes ready-Gerät Le- und Standard-Bluetooth-Signale verwalten kann. Ein Standard-Bluetooth 4.2-Gerät (z. B. ein Mobiltelefon oder ein USB-Dongle) kann auch Bluetooth-Le-Signale senden und empfangen.

Zumindest ist das die Theorie. Da Bluetooth im Laufe der Jahre fortgeschritten ist, ist die tatsächliche Kompatibilität oft schwer zu bestimmen. Dies wird nicht in der von etwas fleckigen Unterstützung für Bluetooth in den Betriebssystemen von Computern und Mobiltelefonen geholfen: Zum Beispiel wurde die Bluetooth Le-Support für Android nicht inbegriffen, bis die Version 4.3 (JellyBean), so dass noch viele Android-Geräte da draußen gibt das unterstützt es nicht. Apple war viel mehr proaktiv: Die Bluetooth-Le-Support wurde in iOS Version 6 und OSX Version 10.9 aufgenommen.

Die Bluetooth-Sonderinteressegruppe (SIG) verwendet diesen Leitfaden, um die Kompatibilität verschiedener Versionen von Bluetooth zu verstehen
Der Zweck von Bluetooth Le soll den Standard bis zu einer neuen Klasse von Geräten öffnen: diejenigen, die kleine Datenmengen selten senden und von kleinen Batterien ablaufen. Bluetooth Le läuft auf derselben Frequenzband wie Standard-Bluetooth: Die Bande von 2,4 GHz ISM (Industrie, Scientific and Medical), die keine Lizenz benötigt, um zu verwenden. Das ISM-Band ist in 40 Kanäle unterteilt, und Le-Geräte steigen zwischen diesen Kanälen, um Interferenzen zu vermeiden. Um den Strombedarf nach unten zu halten, verfügt bluetooth le über eine geringere Übertragungsleistung (zwischen 0,01 und 10 MW) als Standard-Bluetooth, was die Leistung von bis zu 100 MW für Geräte von Klasse 1 ermöglicht, und 1MW für Klasse 3. Die Daten werden auf dieselbe Weise gesendet, (Verwendung der Gaußschen Frequenzumschalttaste), aber die Datengeschwindigkeit ist niedriger: maximal 1 Megabit pro Sekunde (MB / s), gegen das maximal 24 MB / S-Maximum an Standard-Bluetooth. Bluetooth-Le-Geräte können auch zwischen Standby- und Aktive-Modi wesentlich schneller als Standards wechseln, und spart Energie, indem er kleine Datenbustmen ermöglicht, die gesendet werden sollen.

Bluetooth klassifiziert Geräte nach ihrem Zweck, wodurch eine Reihe von Profilen für Dinge wie Headsets, Kopfhörer und menschliche Schnittstellengeräte wie Mäuse und Keyboards erstellt wird. Bluetooth Le fügt ein neues Set dieser Profile hinzu, die genannte Gattungsfunktionen (GATT) -Filen (GATT). Dazu gehören Profile für Geräte wie Blutdruckmonitore und viele generische Profile für Geräte wie entscheidende Fobs (das Näherungsprofil). Viele Bluetooth-Le-Geräte unterstützen eine Reihe dieser Profile mit den bestimmten Profilen, die durch die Firmware auf dem Gerät gesteuert werden.

Bluetooth-Le-Geräte verwenden sehr wenig Strom, und werden erstellt, um Batterien auszulösen. Die Nordic Semiconductor NRF52-Serie von Chips kann beispielsweise auf einer Spannung zwischen 1,7 und 3,6 V laufen und dauert nur 1,2μA, wenn sich das System im Leerlaufmodus befindet. Das ist gering genug, dass es mindestens ein Jahr auf einer Münzbatterie laufen könnte.

Bluetooth Le ist absolut ein interessantes Protokoll für den Hardware-Hacker, aber es hat seine Kritiker. Mike Ryan hat viele Sicherheitsprobleme mit dem Standard gezeigt, und bricht die Verschlüsselung, dass das Protokoll verwendet, das das Protokoll verwendet und demonstriert, wie es möglich ist, ein Android-Telefon mit einem Bluetooth-Radio aus der Ferne zusammenzufassen.

So verwenden Sie Bluetooth Le

Der einfachste Weg, um mit Bluetooth Le zusammenzuarbeiten, ist, ein Entwicklungskit zu erhalten. Diese sind weithin von den Unternehmen erhältlich, die Bluetooth-Chips wie Nordic Semiconductor, Texas Instruments und CSR herstellen. Adafruit verwendet auch einen ordentlichen Breakout-Board, der auf einem nordischen Halbleiterfunk basiert. Für die Herstellung von Standalone-Geräten ist die LightBlue Bean ein guter Ort, um zu starten, da er ein Bluetooth-LE-Radio mit einem Arduino für eine einfache Programmierung und -steuerung kombiniert.

Die Lichtblumebohne, ein kleines (und sehr hackbares) Bluetooth-Le-Gerät.