Čo je Bluetooth v ESP32
Bluetooth je rádiová technológia, ktorá prenáša dáta v pásmach 2,4 GHz. Na prenos týchto dátových paketov je určených 79 kanálov, každý so šírkou pásma 1 MHz. Bluetooth v ESP32 umožňuje pripojenie viacerých zariadení, ako sú mobilné telefóny, počítače, senzory a mnoho ďalších.
Typy Bluetooth v ESP32
Pokiaľ ide o typy Bluetooth, mali by sme mať na pamäti spotrebu energie Bluetooth, pretože to je hlavný dôvod rozdelenia technológie Bluetooth. ESP32 je doska mikrokontroléra s nízkou spotrebou IoT, kde musíme udržiavať výkon tak nízky, ako len môžeme.
So spustením technológie Bluetooth až doteraz existuje viacero vylepšení a pretvorení tejto technológie. V závislosti od spotreby energie Bluetooth môžeme rozdeliť na dva typy:
Bluetooth Classic v ESP32
Bluetooth Classic je základný alebo prvý variant technológie Bluetooth, ktorá je tu posledných 20 rokov. Ide o technológiu bezdrôtovej siete LAN, ktorá funguje v pásmach 2,4 GHz a Bluetooth classic možno rozdeliť na dva typy podľa rýchlosti prenosu dát:
- Základná sadzba (BR) : Ide o štandardnú rádiovú moduláciu s rýchlosťou prenosu dát 1 MB/s. Používa sa na prenos zvuku a niekedy aj videa.
- Vylepšená dátová rýchlosť (EDR) : Bol predstavený na zvýšenie rýchlosti prenosu dát z 1 MB/s na 3 MB/s, čo umožňuje prevádzkovať špičkové kodeky.
Bluetooth Classic aj BLE fungujú v rozsahu 2400-2483,5 MHz v rámci frekvenčného pásma ISM 2,4 GHz. Avšak klasická Bluetooth komunikácia prebieha cez ktorýkoľvek zo 79 kanálov, na druhej strane BLE má iba 40 určených kanálov.
Vysoká rýchlosť prenosu dát klasického Bluetooth mu pomáha prenášať vysokokvalitný zvuk, ktorý v BLE nie je možný. Klasický Bluetooth, ktorý podporuje komunikáciu point-to-point, sa stal štandardom pre audio streaming, slúchadlá a zábavné systémy v aute.
Nasleduje niekoľko hlavných aplikácií Bluetooth Classic:
- Prenos súborov medzi zariadeniami
- Hands-free telefonovanie
- Bezdrôtové reproduktory
- Bezdrôtové slúchadlá
- Bezdrôtové klávesnice a tlačiarne
Bluetooth Low Energy (BLE) v ESP32
BLE (Bluetooth Low Energy) alebo Bluetooth 4.0 je inovovaná verzia základnej technológie Bluetooth, ktorá prišla na trh v roku 2011. Od názvu SA STAL môžeme konštatovať, že ide o nízkoenergetickú verziu technológie Bluetooth. BLE spotrebuje oveľa menej energie a dokonale sa hodí pre dosky ako ESP32.
Na rozdiel od Bluetooth Classic nezostáva stále zapnutý, ale prejde do režimu spánku a povolí sa iba pri inicializácii pripojenia, čo do značnej miery pomáha pri úspore veľkého množstva energie. Vďaka svojej nízkej spotrebe energie môže ESP32 vymieňať malé množstvo údajov zo senzorov bez potreby dodatočného napájania. Keďže môže bežať dlhú dobu, spotrebuje veľmi nízku energiu.
Tu je zoznam aplikácií BLE:
- Monitorovanie krvného tlaku
- Fitness zariadenia
- Monitorovacie senzory
- Geofencing reklama
- Domáce bezpečnostné senzory
- Aplikácie založené na IoT
Krátke porovnanie Bluetooth Classic a Bluetooth Low Energy
Kľúčový rozdiel je v tom, že Bluetooth spotrebúva veľké množstvo energie a prenáša vysokokvalitné dáta, zatiaľ čo Bluetooth Low Energy nepotrebuje vymieňať veľké dáta a môže bežať na batérie roky. Poďme diskutovať o porovnaní na základe rôznych parametrov.
Spotreba energie
Bluetooth low energy má hlavnú vlastnosť v nízkej spotrebe energie, pretože umožňuje zariadeniam bežať dlhšie ako jeden rok len s použitím jedinej gombíkovej batérie. Stáva sa to preto, že zariadenia BLE zostávajú v režime spánku po celú dobu, prebudia sa iba vtedy, keď je potrebné preniesť údaje. Maximálny odber prúdu je len 15 mA.
BLE – víťaz
Rozsah zariadenia
Pokiaľ ide o dosah Bluetooth, víťazom je Bluetooth Classic, pretože jeho protivník spotrebuje oveľa menej energie, čo mu umožňuje pracovať dlhšiu dobu na jednej bunke, ale táto funkcia znižuje dosah zariadení Bluetooth. Ak teda niekto potrebuje dlhší dosah, musí zvážiť klasický Bluetooth.
Klasický Bluetooth – víťaz
Priepustnosť
Skutočná rýchlosť prenosu dát pre Bluetooth Low Energy je okolo 100 – 250 Kbps v porovnaní s klasickým Bluetooth, ktorý je okolo 2 Mbps. Preto prenos vysokokvalitných audio a video údajov nemožno prenášať pomocou BLE. Klasický Bluetooth je správna cesta. Pre nízky prenos dát s menším výkonom a latenciou je však najvhodnejšie BLE.
Klasický Bluetooth – víťaz
náklady
Zariadenia BLE v porovnaní so zariadeniami s Bluetooth Classic sú oveľa lacnejšie. Je to možné, pretože BLE je navrhnutý pre aplikácie s nízkou spotrebou energie, a preto má nižšiu rýchlosť a rýchlosť prenosu dát. Na druhej strane má Bluetooth Classic komplikované protokoly, ktoré vyžadujú veľké batérie na prenos dát, a preto sú relatívne drahé.
BLE – víťaz
Počet otrokov pripojených k Master
Zariadenia BLE podporujú väčší počet podriadených zariadení v porovnaní s inými verziami. Všetko závisí od implementácie BLE a dostupnosti veľkosti pamäte vo vnútri zariadení.
BLE – víťaz
Rýchlosť nastavenia pripojenia
BLE sa ľahko nastavuje, je robustné a spoľahlivé. Keďže väčšina z nás nosí klasické inteligentné pásma Bluetooth. Bezproblémová konektivita medzi smart bandom a smartfónom je možná len vďaka BLE. Všetky tieto inteligentné zariadenia zostávajú pripojené k iným zariadeniam dlhšiu dobu len vďaka BLE.
Väčšina funkcií nízkoenergetického Bluetooth je tiež prevzatá z klasickej technológie Bluetooth, ako je adaptívna frekvencia. BLE ako klasický Bluetooth používa rovnakú technológiu nielen na párovanie zariadení, ale obsahuje aj pokročilé bezpečnostné overenie a šifrovanie údajov. Všetky tieto funkcie robia BLE spoľahlivejším ako klasický Bluetooth.
Z tohto porovnania môžeme konštatovať, že BLE vo väčšine hľadísk poráža klasický Bluetooth. Nakoniec však všetko závisí od použitia a preferencií používateľa, či použijete BLE alebo klasický Bluetooth.
BLE – víťaz
Tu sme zaradili krátke porovnanie Bluetooth Classic a BLE:
| Funkcia | Bluetooth Classic | Bluetooth Low Energy (BLE) |
|---|---|---|
| Rýchlosť prenosu dát | 1 Mbps pre B 2-3 Mbps pre EDR | Až 1 Mbps |
| Spotreba energie | Vysoká (až 1W) | Nízka (0,01 W – 0,5 W) |
| Streamovanie zvuku | Pôvodný zvukový protokol používaný vo väčšine zariadení | Nový LE audio protokol nahradí klasický protokol z dôvodu nízkych energetických nárokov a jednoduchého ovládania |
| Rozsah | Obmedzený dosah 10m – 50m | Veľký dosah zavedený v Bluetooth 5.0 až 1 km na dohľad |
| RF šírka pásma | 2,4 GHz pásmo ISM (2 400 – 2 483,5 MHz) | 2,4 GHz pásmo ISM (2 400 – 2 483,5 MHz) |
| Počet kanálov | 79 RF kanálov každý s frekvenciou 1 MHz | 40 RF kanálov každý s frekvenciou 2 MHz |
| Modulačná technika | GFSK pre základný prenos dát 8-DPSK alebo π/4-DQPSK pre rozšírenú dátovú rýchlosť | GFSK |
| Topológia | Peer to peer (1:1) | Peer to peer (1:1) Topológia hviezdy (veľa:1) Vysielanie (1:veľa) Mesh (veľa:veľa) |
Záver
ESP32 má duálnu technológiu Bluetooth s klasickou aj nízkoenergetickou verziou Bluetooth. Bluetooth Classic je základný variant Bluetooth, ktorý spotrebuje viac energie, zatiaľ čo Bluetooth Low Energy sa zameriava na aplikácie s nízkou spotrebou energie, ako je výmena údajov zo senzorov v pravidelných intervaloch. Tento článok obsahuje krátke porovnanie oboch technológií Bluetooth ESP32.