Ⅰ. O que é um módulo Bluetooth Low Energy?

Composição física: Módulo Bluetooth de Baixa Energia = Chip BLE + circuitos periféricos essenciais (cristal, capacitores, etc.) + seção de RF (circuito de adaptação de antena) + cobertura de blindagem (para prevenção de interferências). Este pacote completo permite que você o utilize imediatamente, sem a necessidade de lidar com projetos complexos de RF.

Compreensão simples: O Bluetooth Low Energy (BLE) é como uma "versão de baixo consumo de energia" do Bluetooth clássico – foi projetado especificamente para dispositivos pequenos, alimentados por bateria, que precisam funcionar por longos períodos. Por exemplo, sua pulseira inteligente, balança eletrônica ou etiquetas anti-perda dependem da tecnologia BLE para manter as conexões, permitindo que a bateria dure meses ou até anos.

Módulo vs. Chip: Como escolher?

Sugestão: Para 90% dos produtos de IoT, usar um módulo é mais econômico. A economia de tempo de desenvolvimento e custos de certificação supera em muito a diferença de preço do módulo.

Nota especial: As certificações de módulos comuns, como FCC, IC, etc., exigem que o módulo inclua um circuito de RF completo, blindagem e fonte de alimentação independente. A validade da certificação de um módulo pode variar dependendo da região, do produto final específico e do laboratório de testes escolhido. Para garantir um processo de certificação tranquilo, a RF-star recomenda que os usuários entrem em contato diretamente com o laboratório de certificação para confirmar os requisitos específicos.

II. W Quais são os principais tipos de módulos Bluetooth de baixo consumo de energia disponíveis no mercado?

1. Classificado por função

Módulo de transmissão transparente: O mais comum funciona como um "canal de dados", transmitindo os dados recebidos via Bluetooth diretamente para o microcontrolador. Os usuários não precisam entender os protocolos Bluetooth, basta conectar os cabos e usar.

Módulo controlador: Possui capacidade de processamento própria e pode ser programado para lógica. Os clientes podem escrever seus próprios programas para utilizar o núcleo interno do chip, potencialmente economizando um MCU externo e reduzindo custos. Por exemplo, o RF-star RF-BM-2340B1 utiliza o TI CC2340R5, que possui um núcleo ARM Cortex-M0+ integrado, e todas as GPIOs estão disponíveis, permitindo que ele lide tanto com comunicação Bluetooth quanto com aplicativos do usuário.

Módulos RF-star classificados por plataforma de chip

Todos os módulos acima podem atender tanto às necessidades de transmissão transparente quanto às de desenvolvimento independente.

2. Classificado por Interface

Tipo de porta serial (UART): O modelo mais fácil para começar a usar, conectar e configurar é, por exemplo, o RF-star RF-BM-2340A1.

Tipo de USB: Conecta-se diretamente a um computador, sem necessidade de interface adicional; os clientes desenvolvem seu próprio software para PC, por exemplo, RF-DG-22A.

Tipo SPI/I2C: Diferenças nas taxas de transmissão serial, por exemplo, o RF-BM-2340A2 suporta o protocolo de transmissão transparente SPI, enquanto o RF-BM-BG22Ax suporta o protocolo de transmissão transparente I2C.

Tabela de classificação da interface do módulo Bluetooth Low Energy RF-star

III. Guia rápido: Como usar um módulo de transmissão transparente BLE?

A fiação é extremamente simples (usando o RF-BM-2340A1 como exemplo).

Nota: TX conecta-se a RX, RX conecta-se a TX, não inverta a polaridade! Os pinos de controle de fluxo devem ser aterrados se não forem utilizados.

Método de inicialização em três etapas:

Ligue o módulo (3,3 V, a corrente máxima não deve exceder as especificações do módulo)

Baixe um aplicativo de depuração Bluetooth no seu celular. (Recomendado "nRF Connect")

Pesquise e conecte-se ao módulo usando o aplicativo para celular. (O nome padrão geralmente é RFSTAR_XXXX)

Como usar o controle de fluxo (Flow Control)?

Método de controle de fluxo do módulo RF-star (RTS/CTS) (BRTS/BCTS):

Módulo RTS/BCTS → MCU CTS

Módulo CTS/BRTS ← MCU RTS

Módulos aplicáveis: RF-BM-BG22A1, RF-BM-2340A1, RF-BM-4044Bx, etc.

IV. Análise detalhada dos princípios de funcionamento do Bluetooth

Publicidade ------ Transmissão por Dispositivo Periférico

O dispositivo periférico "grita" periodicamente: Estou aqui! Minhas informações são...

O pacote publicitário contém:

Nome do dispositivo (ex.: "RFSTAR_BLE")
UUID (ID exclusivo do dispositivo)
Indicador de intensidade do sinal
Informações sobre os serviços que pode prestar.

Dados específicos do fabricante

Configurações de publicidade do módulo RF-star:
AT+NAME=RF-star123456 // Modificar nome do dispositivo
AT+UART=921600 // Define a taxa de transmissão serial para 921600 bps

AT+POWER=0 // Modifica a potência de transmissão para 0 dBm

Escaneando ------ Escuta do dispositivo central

O dispositivo central liga seus "ouvidos", escutando quem está anunciando nas proximidades:

Os resultados da verificação contêm:
Endereços MAC de todos os dispositivos de publicidade
Nome do dispositivo (se disponível)
Intensidade do sinal RSSI (valores mais negativos indicam sinal mais fraco)

Conteúdo do pacote publicitário

Funções de mestre/escravo e topologia de conexão
Dispositivo mestre (mestre/central):
Busca ativamente por dispositivos Bluetooth próximos.
Inicia solicitações de conexão
Um mestre pode se conectar a vários escravos.

Exemplos típicos: Telefones, tablets, gateways

Dispositivo escravo (escravo/periférico):

Anuncia a sua presença
Aguardando conexão
Só pode ser conectado por um mestre de cada vez (no modo normal).

Exemplos típicos: sensores, pulseiras, beacons

Combinação Mestre/Escravo (Central/Periférico):

Um dispositivo que combina funções de mestre e escravo, como:

Smartwatch (Escravo: conecta-se ao telefone; Mestre: conecta-se aos fones de ouvido)

Gateway Bluetooth (Mestre: conecta-se a vários sensores; Escravo: conectado por telefone para configuração)

Modos suportados pelos módulos de transmissão transparente RF-star

Quatro passos para estabelecer uma conexão:

Etapa 1: Publicidade do dispositivo escravo

↓

Etapa 2: O dispositivo mestre realiza a varredura e seleciona o alvo.

↓

Etapa 3: O dispositivo mestre inicia a solicitação de conexão.

↓

Etapa 4: Ambas as partes negociam os parâmetros → Conexão bem-sucedida!

Configuração de otimização de parâmetros de conexão

Intervalo de conexão: afeta a velocidade e o consumo de energia.
AT+ADS=1,1,50 // Configurar para ativar a publicidade conectável, com um intervalo de publicidade de 50 ms
// Latência do escravo: Número de eventos de conexão que podem ser ignorados
AT+CDL=10,20 // Habilita a função do pino BCTS e define a duração do atraso para 10 ms; define a duração do atraso do pino BRTS para 20 ms
// Tempo limite de supervisão: Tempo para avaliar a perda de conexão

AT+CNT_INTERVAL=16,200 // O intervalo de conexão atual do dispositivo é de 20 ms (16*1,25 ms), o tempo limite de supervisão da conexão é de 2000 ms

V. Tabela de Seleção de Módulos Bluetooth Transparentes RF-star

VI. Referência Rápida para Problemas Comuns

P1: Não consegue encontrar o módulo?

Verificação 1: Confirme se o módulo está em modo de publicidade (o pino STATE pode indicar isso).
Verificação 2: A fonte de alimentação está estável em 3,3 V? A corrente é suficiente (≥20 mA)?
Verificação 3: O módulo pode já estar em estado conectado (não anuncia enquanto estiver conectado).

Verificação 4: A antena está intacta? O módulo está dentro de uma caixa metálica (blindagem de sinal)?

P2: Quedas de conexão frequentes?
Solução 1: Aumente o tempo limite de supervisão.
Solução 2: Verifique se a fonte de alimentação apresenta ruído (use um osciloscópio para verificar a ondulação).
Solução 3: Possivelmente muito longe ou com obstáculos (teste em área aberta).

Solução 4: Ajuste o intervalo de conexão (intervalos muito curtos podem ser instáveis).

P3: Perda de pacotes na transmissão de dados?
Solução 1: Reduza a taxa de transmissão (tente diminuir de 115200 para 9600).
Solução 2: Verifique a função de controle de fluxo do dispositivo (conecte os pinos BRTS/BCTS e CTS/RTS).
Solução 3: Verifique se a fiação está solta (resolde).

Solução 4: Reduzir a quantidade de dados enviados de uma só vez (enviar em pacotes)

VII. Experimente agora mesmo!

Experimento mais simples para iniciantes:
Materiais necessários:
Módulo RF-star RF-BM-2340A1 ou RF-BM-BG22A1 ×1
Placa de desenvolvimento RF-BT02 ×1
Cabo USB ×1

Alguns fios da DuPont

Lembrar: Usar módulos de transmissão transparente BLE não é difícil; o segredo é tentar, experimentar e aprender com os erros. A maioria dos problemas surge de fiação incorreta, fonte de alimentação inadequada ou configurações de modo incorretas. Módulos RF-star Acompanham documentação técnica detalhada e exemplos de código para alguns microcontroladores. Ao encontrar problemas:

Consulte o manual do protocolo de transmissão transparente do módulo e o manual da placa de desenvolvimento.
Use comandos AT para testar o estado do módulo.

Contate o suporte técnico (info@szrfstar.com)

Tenha paciência. Comece com a transmissão transparente simples, aprofunde gradualmente sua compreensão dos protocolos Bluetooth e você dominará rapidamente a essência do desenvolvimento BLE!