【蓝牙5.0模块】蓝牙包长可调 动态发射功率 高速连传

E104-BT5032A  产品概述

蓝牙5
1.1简介

E104-BT5032A是一款基于蓝牙协议5.0版本的串口转BLE蓝牙主从一体模块,体积小、 功耗低,工作在2.4GHz频段。E104-BT5032A模块是成都亿佰特电子科技有限公司公司基于 NORDIC的nRF52832芯片研 发,该模块使用通用的AT指令设置参数,操作简单快捷。模块仅支持蓝牙主机、从机和观察者模式,模块在功能上支持低功耗广播、数据透传、空中配置。模块可广泛应用于智能穿戴、 家庭自动化、家庭安防、个人保健、智能家电、配饰与遥控器、汽车、照明、工业互联网、 智能数据采集、智能控制等领域。最大支持连续传输波特率 921600bps。


1.2 特点功能

1、支持蓝牙 BLE 5.0 协议;

2、支持蓝牙包长可调;

3、支持配置、透传两种工作模式;

4、支持开机自动广播,自动连接;

5、支持 IBeacon 和普通广播切换;

6、支持串口唤醒;

7、支持 MAC 绑定连接;

8、支持串口透明和格式传输;

9、支持多种串口模式、波特率;

10、支持自定义 16 UUID 128 UUID 自带 PCB 板载天线,无需外接天线;

11、支持蓝牙参数空中配置功能;最大通讯最远距离 70m@4dBm2Mbps);

12、支持超低功耗睡眠,同步广播;

13、支持 MAC 地址绑定,最大绑定数据为 8 个设备;

14、支持两种连接模式:手动连接,自动连接;

15、支持一主多从,最大连接数据为 4 个从机;

16、支持发射功率动态修改,最大发射为 4dBm

17、支持嗅探功能,MTU 最大 247bytes18、支持 2M,1M 空速; 连传速率达到 921600bps


1.3 应用场景

1、无线抄表无线传感

2、智能家居

3、工业遥控、遥测

4、智能楼宇、智能建筑

5、自动化数据采集

6、健康传感器

7、智能穿戴设备

8、智能机器人

9、无线传感

10、电子标签

11、智能控制

E104-BT5032A 规格参数

2.1 极限参数

1
2.2 工作参数

2
2.1

E104-BT5032A  机械尺寸
3
E104-BT5032A 推荐连线

5
E104-BT5032A 功能说明

6
5.1 角色说明

模块支持3种角色:主机、从机、观察者。

主机支持连接本公司其他型号蓝牙产品。模块作为主机时最多可连接 4 个从机。支持透传广播,格式传输。支持手动, 自动连接。

该模块从机可与本公司其他型号蓝牙产品连接,且仅支持一个连接。从机仅支持透传。 观察者仅用于打印模块周围 ble 设备广播信息,不可连接。


5.1.1 主机

1. AT+ROLE=1 选择主机角色;
2. 指令 AT+SCAN=1 开启主机扫描功能;

3. 指令 AT+AUTOCONN 配置上电后,是否自动连接;

4. 当设置为手动连接后,指令 AT+CONN 配置连接指定设备;

5. 支持一主多从连接。最大可连接 4 个从机。

6. 主机连接状态改变时打印状态信息。参见 6.3 状态打印。

5.1.1.1.1 条件过滤

设备可配置按绑定 MAC 地址和服务 UUID 过滤。

UUID 过滤依据 AT+UUIDSVR 所配置内容过滤,该过滤过条件不可关闭。如果未开启 MAC 地址过滤,MAC 匹配,服务 UUID 匹配后自动连接从机。

用户如需要 MAC 地址过滤,需要通过 AT+BOND=1 开启过 MAC 地址过滤,且通过 AT+BONDMAC 向主机添加 MAC 地址。主机扫 描到从机后,如果与绑定列表 MAC 地址,服务 UUID 相同时,主机自动连接到该从机设备。

若主机配置为手动连接,将忽略 MAC 地址绑定过滤,但 svruuid 必须一致。


5.1.1.1.2 自动连接

如果配置为自动连接,满足条件过滤后自动连接从机。

如果配置为手动连接,开启扫描后。主机将扫描后服务 UUID 匹配的设备通过 UART 输出(数据格式如图表 4 主机输出扫 描结果数据格式)。用户使用 AT+CONN 连接到指定从机设备。

7
5.1.2 从机

1. AT+ROLE=0 选择从机模式
2. AT+ADV=1 配置普通广播模式

3. 广播开关配置为开启,上电完成自动进入广播状态,否则停止广播设备不可发现。

4. 收到主机连接请求后,建立蓝牙连接停止蓝牙广播,进入数据透传模式。

5. 广播数据配置参见5.5 广播所述。


5.1.3 观察者

1. 指令 AT+ROLE=2 选择观察模式(重启生效)
2. 接收到广播后,将广播包全部内容通过串口打印输出。

3. 观察者设备不能连接任何设备。 格式如下:

8

注:LEN 为 MAC,RSSI,广播数据长度总和。

4. 扫描窗口与扫描间隙与扫描参数保持一致。

5. 期间 AT 指令有效。


5.2 电源模式

模块支持两种电源模式:低功耗模式,唤醒模式。


5.2.1 低功耗模式

所谓低功耗模式是指模块进入到该模式后 BLE 功能仍继续运行,关闭模块除唤醒引脚之外的外设。如需要更低功耗,可 通过 AT 指令关闭广播、扫描,断开所有连接,设置更长的广播间隙,扫描间隙,连接间隙的方式达到。

进入低功耗:

1. AT 指令“AT+SLEEP”立刻进入低功耗模式;

2. AT 指令“AT+DISCSLEEP=1”设置断开连接后进入低功耗;

3. AT 指令“AT+ONSLEEP=1”上电立即进入低功耗;

4. 通过引脚 WKP 上升沿,且高电平保持 200ms 及以上后立即进入低功耗;模块进入低功耗模式后,通过串口输出“STA:sleep”(LOGMSG 未关闭输出)。 注:在低功耗模下,连接未断开时,如 ble 接收到空中数据,或连接状态发生改变量时,模块临时唤醒并输出相应数据, 数据输出完成后立即进入睡眠。此时进入低功耗,或唤醒不会输出状态数据。


5.2.2 唤醒模式

所谓唤醒模式是指模块在该模式下模块所需外设处于正常工作状态。模块唤醒后输出状态“STA:wakeup”。

唤醒方式:

1. 通过 WKP 引脚下降沿,且低电平保持 200ms 以上后立即唤醒;

2. 串口 RX 引脚唤醒。串口RX下降沿,且低电平保持 50us 及以上立即唤醒。


5.3 数据传输模式

模块支持两种数据传输模式:数据透传、格式传输。

5.3.1 数据透传

所谓数据透传是指将串口接收的数据,不经任何处理,通过 BLE 发送到对方设备,将 BLE 接收到的数据,不经任何处理, 通过串口发送出去。

模块在从机模式下仅支持数据透传。“AT+TRANMD”指令设置结果对从机无效。

模块在主机的模式下,数据透传是通过广播的方式发送到每个已连接的从机模块。因采用广播方式发送,在极限条件下,并不能保证每个一从机一定能够接收到数据。通过指令“AT+TRANMD=1”将主机设置为透传模式。


5.3.2 格式传输

格式传输是指:通过串口发送到模块的数据和模块通过串口的数据是必须符合定义的格式传输可式方可传输。需要说明的是,该模块的格式传输同样支持广播方式发送数据。

从机不支持格式传输。

向主机发送“AT+TRANMD=0”将主机切换为格式传输。数据格式如下:

9.1
9.2

1、从机编号:0~3 为从机编号。该编号来自于从机与主机连接成功后,主机打印的“STA:connect,1<mac>”中的序号。当 从机编号为 0xff 时广播到每个设备。

2、通过 uarte 输出的每一包数据均为格式输出。3、若从机编号所指定的连接不存在,模块直接丢弃该包数据。


5.4 MAC 地址绑定

模块支持 MAC 地址绑定。若开启 MAC 地址绑定功能。设备仅连接己添加 MAC 地址设备。

5.5 广播

5.5.1 普通广播信息

广播信息包括 advertising和scan respone,advertising 为主动发送的广播报,scan respone 为接收到主机扫描请求 后回复的广播报。


5.5.1.1  Advertising

10
用户仅能配置 Manufa data 字段数据。


5.5.1.2 Scan response Len

11
注:该数据无需用户配置。


5.5.2 iBeacon 广播信息

1. 指令分别配置 UUID、Major、Minor

2. 指令 AT+ADV=2 配置工作在 iBeacon 广播模式,立即广播

3. iBeacon 广播模式下不支持蓝牙连接

5.5.2.1 Advertising

12.1
12.2
5.6 配置

模块支持两种配置方式:串口配置,空中配置。这两种配置方式基本一致,空中配置前必须通过 AT+AUTH=123456 的验证 密码,验证通过后模块才允许使用空中配置。空中配置认证周期为本次连接,若设备断开后重新连接需要重新认证。
模块在未建立连接前,处于配置模式。Mod 引脚无效。

连接成功后根据 mod 引脚电平确定模块当前为配置模式,还是数据传输模式。当 mod 为高电平是为数据传输模式,为低 电平时为配置模式。

Mod 引脚当检测有效改变时,锁存当前状态。每次状态改变保持时间为 200ms 以上有效。

Mod 引脚对空中配置不影响。

在配置模式下,主机向“MAST CHANNEL”通过发送数据,从机通过“SLAVE CHANNEL”返回“CONFIG BUSY”。


5.7 数据指示

模块通过串口输出数据时,模块置 DATA 引脚为低电平,表示正在发送数据。AT 指令响应不改变 DATA 引脚状态。 模块可通过 AT+DATALY=1 打开数据输出延迟。数据输出延迟打开后,模块先拉 DATA 引脚,10ms 后输出数据。

13
14
5.8 UUID 说明

15.1

15.2

15.1
5.9 状态或事件打印

指令 AT+LOGMSG 配置开启状态信息串口打印功能。状态信息包括:连接、断开、唤醒、睡眠。格式如下:

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E104-BT50232A  硬件设计

1、推荐使用直流稳压电源对该模块进行供电,电源纹波系数尽量小,模块需可靠接地;

2请注意电源正负极的正确连接,如反接可能会导致模块永久性损坏;

3、请检查供电电源,确保在推荐供电电压之间,如超过最大值会造成模块永久性损坏; 请检查电源稳定性,电压不能大幅频繁波动;

4、在针对模块设计供电电路时,往往推荐保留 30%以上余量,有整机利于长期稳定地工作模块应尽量远离电源、变压器、高频走线等电磁干扰较大的部分;

5、高频数字走线、高频模拟走线、电源走线必须避开模块下方,若实在不得已需要经过模块下方,假设模块焊接在 Top Layer,在模块接触部分的 Top Layer 铺地铜(全部铺铜并良好接地),必须靠近模块数字部分并走线在 Bottom Layer;

6、假设模块焊接或放置在 Top Layer,在 Bottom Layer 或者其他层随意走线也是错误的,会在不同程度影响模块的杂散以 及接收灵敏度;

7、假设模块周围有存在较大电磁干扰的器件也会极大影响模块的性能,跟据干扰的强度建议适当远离模块,若情况允许可 以做适当的隔离与屏蔽;

8假设模块周围有存在较大电磁干扰的走线(高频数字、高频模拟、电源走线)也会极大影响模块的性能,跟据干扰的强度建议适当远离模块,若情况允许可以做适当的隔离与屏蔽;

9、尽量远离部分物理层亦为 2.4GHz 的 TTL 协议,例如:USB3.0;

10、天线安装结构对模块性能有较大影响,务必保证天线外露,最好垂直向上。当模块安装于机壳内部时,可使用优质的天 线延长线,将天线延伸至机壳外部;

11、天线切不可安装于金属壳内部,将导致传输距离极大削弱。

E104-BT5032A  注意事项

7.1 影响传输距离主要原因

1、当存在直线通信障碍时,通信距离会相应的衰减;

2、温度、湿度,同频干扰,会导致通信丢包率提高;

3、地面吸收、反射无线电波,靠近地面测试效果较差;

4、海水具有极强的吸收无线电波能力,故海边测试效果差;

5、天线附近有金属物体,或放置于金属壳内,信号衰减会非常严重;

6、功率寄存器设置错误、空中速率设置过高;

7、室温下电源低压低于推荐值,电压越低发功率越小;

8、使用天线与模块匹配程度较差或天线本身品质问题。

7.2 影响模块损坏的主要原因

1、请检查供电电源,确保在推荐供电电压之间,如超过最大值会造成模块永久性损坏;

2、请检查电源稳定性,电压不能大幅频繁波动;

3、请确保安装使用过程防静电操作,高频器件静电敏感性;

4、请确保安装使用过程湿度不宜过高,部分元件为湿度敏感器件;

5、如果没有特殊需求不建议在过高、过低温度下使用;

7.3 影响误码率的主要原因

1、附近有同频信号干扰,远离干扰源或者修改频率、信道避开干扰;

2、电源不理想也可能造成乱码,务必保证电源的可靠性;

3、延长线、馈线品质差或太长,也会造成误码率偏高;

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