蓝牙mesh是一种先进的mesh网络技术。它扩展了低功耗蓝牙的功能,使其能够在具有数千个节点的网络中实现强大的并发多播(多对多)通信。这项功能是照明、传感器网络、预测性维护、资产跟踪和定位等新应用的重要更新。
蓝牙mesh是一种受管理的泛洪网格。它是在大型网络中分发信息的一种简单可靠的方法。从源头到目的地的多条路径确保了可靠性,排除了单点故障。蓝牙Mesh技术对网络层和应用层分别进行加密,使网络管理员能够创建多级访问控制机制。
安全性
蓝牙 Mesh 的设计将安全性作为重中之重,并提供工业级的安全保护,可抵御所有已知的攻击。覆盖整个设备网络和各种设备分组的全面安全性是强制性的。附加功能可进一步增强安全性和网络设备隐私保护。此外,完整的 Bluetooth® Mesh 安全架构是开放的,可供公众审查。蓝牙 Mesh 技术对网络层和应用层分别进行加密。
蓝牙Mesh协议 1.1 和新功能
最新发布的蓝牙 Mesh 协议规范 v1.1 和相关规范进一步规范了核心用例、新功能和增强功能,满足了业界的需求。经过最新改进的蓝牙Mesh协议定义了网格设备固件升级(Mesh DFU)、远程配置和二进制大对象(BLOB)传输标准。这些功能旨在降低系统安装和维护的复杂性和成本。蓝牙Mesh协议 v1.1 还增加了一些新功能、增强功能和安全改进功能。
Bluetooth NLC
蓝牙网络照明控制(NLC)是一套蓝牙Mesh配置文件,用于标准化灯具、传感器和控制设备的接口。NLC 是无线照明控制的全栈标准,涵盖无线电层、协议层和设备层的标准化。蓝牙 NLC 实现了无线照明控制的多厂商互操作性和大规模应用。NLC 配置文件定义了以下设备类型的标准: 环境光传感器、基本亮度控制器、基本场景选择器、调光控制、能源监控器和占用传感器。
拓扑结构和作用
蓝牙mesh使用低功耗蓝牙作为其信息的承载或传输方式。蓝牙mesh的信息被封装在低功耗蓝牙广播或GATT数据包中,它们被称为Advertising bearer (广播)或GATT bearer(连接)。普通节点通常使用Advertising bearer,但当智能手机连接到网络时,它通常使用GATT bearer。智能手机会连接到一个节点,然后该节点将信息转发到网络中。
下图显示了蓝牙Mesh中各种角色的概述:
- N:节点是最基本的角色。它只使用Advertising bearer,并且接收器总是处于开启状态。它不会重传信息。
- RN:中继节点只使用Advertising bearer,当不重传信息时,接收器总是处于开启状态。它扩展了网络范围,并允许信息在多个中继节点之间跳跃。
- P:代理节点具有与RN相同的功能,但也可以使用GATT bearer连接到智能手机等设备。它运行蓝牙mesh栈和低功耗蓝牙栈。
- FN:朋友节点具有与RN相同的功能,但可以与一个或多个LPN建立友谊。它将为与它有友谊的LPN存储信息。
- LPN:低功率节点使用Advertising bearer,接收器通常处于关闭状态。它会在一定的时间间隔内醒来,并轮询来自其朋友节点的信息。它可以在任何时候醒来向网络发送信息。
- GATT连接性能表示通过 GATT 连接使用远程、1 Mbps 或 2 Mbps 连接到代理节点的节点。
一站式蓝牙mesh解决方案
如果您正在开发蓝牙Mesh产品,评估低功耗蓝牙系统级芯片(SoC)头号供应商的产品将是明智之举,因为蓝牙Mesh是建立在低功耗蓝牙之上的。
我们提供各种支持蓝牙Mesh的SoC组合。这些SoC具有不同的内存大小和功能,让您能够根据自己产品的要求作出最合适的选择。在SoC以外,Nordic还提供了必须的硬件、软件和开发工具助力开发者搭建自己的产品,加快产品上市的速度。我们提供已获得认证的蓝牙mesh协议栈,支持所有必须和可选功能。此外,还有用于照明和传感器网络的各种应用模型和例程,开发者可基于其上进行产品开发。我们还提供了移动应用程序nRF Mesh, iOS和Android版本都有各自的开源代码。这也是一个开发你自己的应用程序很好的起点。它可用于在评估和测试配网、配置和控制各种mesh节点。
对于使用我们的SoC来开发蓝牙Mesh产品的客户,我们为他们提供完善的技术支持。我们会带领您完成整个产品的开发过程。
在下面探索我们的蓝牙网格解决方案!
先进的蓝牙Mesh SoCs
nRF52 系列的七款 SoC 中,有四款支持蓝牙 Mesh。所有四款产品都集成了功能强大而高效的 64 MHz Arm Cortex-M4 CPU。闪存大小从 256 KB 到 1024 KB 不等,RAM 大小从 32 KB 到 256 KB 不等。nRF52 系列既有简单的高性价比选择,也有高度先进的选择,而且都具有超低功耗。nRF52 系列确实是建立产品组合的理想平台。类似的硬件和软件架构实现了出色的软件可移植性,提高了软件的可重用性,缩短了产品上市时间,降低了开发成本。
nRF5340 SoC是我们的蓝牙Mesh旗舰产品。它是nRF53系列的首款SoC,也是全球首款拥有两个arm® Cortex®-M33处理器的无线连接SoC。两个灵活的处理器、最高105 °C的工作温度,以及先进的安全功能,使其成为专业照明、传感器网络和资产跟踪等蓝牙mesh应用的理想选择。nRF5340是一款全功能SoC,包含了nRF52®系列最突出的功能。除了具备蓝牙®5.2,高速SPI、QSPI、USB等优势以外,还结合了更高的性能、内存和集成度,同时实现了静态电流的最小化。它还提供各种安全功能,如可信执行、信任根和安全密钥存储。
nRF52 和 nRF53 系列是基于全闪存的 SoC。闪存为您的产品带来了完全的灵活性和可升级性。它们可以在工厂或现场通过无线设备固件升级(OTA DFU)重新编程。这样就可以随时随地进行产品升级和功能添加。
所有蓝牙Mesh系统芯片都能同时运行蓝牙低功耗和蓝牙网格。无线电时间在协议之间分段和共享。调度是自主的,连接是可维护的。利用蓝牙 LE 协议栈的互操作性,让智能手机等蓝牙 LE 设备桥接到蓝牙 Mesh 网络。然后,智能手机可以配置/调试新节点,并与网状网络互动。
蓝牙Mesh SoCs对比
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nRF5340
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nRF52840
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nRF52833
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nRF52832
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nRF52820
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CPU
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128 MHz Arm Cortex-M33 + 64 MHz Arm Cortex-M33
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64 MHz Arm Cortex-M4 with FPU
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64 MHz Arm Cortex-M4 with FPU
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64 MHz Arm Cortex-M4 with FPU
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64 MHz Arm Cortex-M4
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Flash
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1 MB + 256 KB
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1 MB
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512 KB
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512/256 KB
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256 KB
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RAM
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512 KB + 64 KB
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256 KB
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128 KB
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64/32 KB
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32 KB
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Arm TrustZone
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Yes
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Yes
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Arm CryptoCell
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312
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310
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Root-of-Trust
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Yes
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Yes
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Secure key storage
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Yes
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High-Speed SPI
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Yes
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Yes
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Yes
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TWI/SPI/UART
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4xTWI/SPI/UART +TWI/SPI/UART
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2xTWI/SPI, SPI, 2xUART
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2xTWI/SPI, SPI, 2xUART
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2xTWI/SPI, SPI, 2xUART
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2xTWI/SPI, UART
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QSPI
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Yes
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Yes
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USB
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Yes
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Yes
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Yes
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Yes
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PWM, PDM, I2S
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Yes
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Yes
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Yes
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Yes
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ADC, Comparator
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Yes
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Yes
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Yes
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Yes
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COMP
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Operating temperature
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-40 to 105 °C
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-40 to 85 °C
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-40 to 105 °C
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-40 to 85 °C
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-40 to 105 °C
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Supply voltage range
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1.7 to 5.5 V
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1.7 to 5.5 V
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1.7 to 5.5 V
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1.7 to 3.6 V
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1.7 to 5.5 V
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Packages
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7x7 mm aQFN94 (48 GPIOs) 4.4x4.0 mm WLCSP95 (48 GPIOs)
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7x7 mm aQFN73 (48 GPIOs) 3.5x3.6 mm WLCSP94 (48 GPIOs)
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7x7 mm aQFN73 (42 GPIOs) 5x5 mm QFN40 (18 GPIOs) 3.2x3.2 mm WLCSP (42 GPIOs)
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6x6 mm QFN48 (32 GPIOs) 3.0x3.2 mm WLCSP50 (32 GPIOs)
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5x5 mm QFN40 (18 GPIOs)
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