物聯網 （IoT） 正在采用多種 RF 連接選項，同時關注硬件安全性，在這里，藍牙作為一種流行的短距離無線技術脫穎而出，通常與 Wi-Fi 或 LTE 等長距離蜂窩技術相輔相成-M 和 NB-IoT。

此外，硅供應商和模塊供應商之間的傳統鴻溝正在模糊。到目前為止，小批量物聯網設計更喜歡預編程和認證的模塊，而 OEM 正在生產數十萬個帶有自己的固件和開發工具的藍牙芯片。但隨著 2010 年代中期物聯網設計的出現，這種情況開始發生變化。

例如，2015 年，芯片制造商 Silicon Labs 收購了藍牙和 Wi-Fi 模塊以及軟件堆棧、開發工具和軟件開發套件 （SDK） 供應商 Bluegiga Technologies Oy。收購芬蘭埃斯波的 Bluegiga 清楚地表明，芯片制造商希望簡化無線連接，同時提供高度集成的解決方案，從而加快物聯網設計周期。

起初，Silicon Labs 能夠在歐洲建立一個設計前哨。但仔細觀察會發現，芯片制造商也在向模塊業務擴張，以控制更大的設計價值鏈。

藍牙 Wi-Fi 組合

快進到 2018 年 9 月，Silicon Labs 宣布推出Wireless Xpress平臺，其中包括經過認證的藍牙 5 低功耗 （LE） 和 Wi-Fi 模塊以及集成協議棧和易于使用的工具。它通過高級 Xpress 命令 API 控制板載無線堆棧。

首先，此類預編程和預認證的平臺消除了與眾多復雜無線接口相關的艱巨開發工作。換句話說，物聯網開發人員不需要投資于無線連接專業知識。

其次，這些模塊不需要開發人員編寫數百小時的代碼，而是盡可能多地承擔固件責任。第三，它們從網絡處理任務中卸載主機處理設備——無論是微控制器還是微處理器。因此，物聯網開發人員可以使用準系統 8 位 MCU，而不是更昂貴的配備 RAM、閃存等的 32 位 MCU。

2019 年夏天，Wi-Fi 模塊供應商 u？blox 收購了 Rigado 的藍牙模塊業務，這是藍牙和 Wi-Fi 組合流行的另一個證明。這筆交易的意圖似乎很明確：補充兩種流行的短距離無線技術，以提供更全面的物聯網設計解決方案。

Telit 等其他射頻模塊供應商正在內部進行這種 Wi-Fi 和藍牙連接的集成。Telit 的WL865E4-P模塊結合了 Wi-Fi 和 BLE 連接技術，適用于智能家居、工業控制和視頻監控等高帶寬應用。它支持 802.11 a、b、g 和 n 以及 BLE 5.0，占位面積為 595 mm 2，并圍繞 Qualcomm 的QCA4020片上系統 （SoC） 構建，具有用于 Wi-Fi 和 BLE 的專用 CPU 以最大限度地提高性能。

該模塊還集成了安全硬件，以促進安全啟動、閃存加密、復制保護、HTTPS 和 WPA/WPA2 個人和企業安全模式。這些保護措施在智能醫療保健和其他要求網絡安全和數據隱私的物聯網設計中大有幫助。

Wi-Fi 以外的集成

另一個值得注意的組合是用于低速率無線個人區域網絡 （LR-WPAN） 的 802.15.4 標準以及藍牙。IEEE 802.15.4 提供 PHY 和 MAC 層，而上層則為特定標準（如 Thread、Zigbee 和 6LoWPAN）開發，促進了長達約 10 m 的通信距離，最大傳輸數據速率為 250 Kbps。

Redpine Signals的RS13100模塊將雙模藍牙 5 與 802.15.4 連接集成在一起，以支持電池供電的設計，例如智能鎖、健身手環、工業控制單元和位置標簽。RS13100 的 ARM Cortex-M4F 應用處理器中的 DSP 協處理器可以加速人工智能 （AI） 算法。

圖 2：左側 RS13100 模塊框圖顯示了多協議射頻系統。

RS13100 具有可信執行環境 （TEE） 和單獨的安全處理器，提供套件 B 加密硬件加速器、安全啟動、安全固件升級、安全 XIP 和安全外圍設備。這些安全功能在移動銷售點終端、智能鎖、患者監護設備和基于語音的安全訂購等應用中至關重要。

然而，Wi-Fi 和 802.15.4 仍然是短距離無線連接工具，在范圍和網絡容量方面與藍牙相輔相成。它們在特定的物聯網環境中是可行的，例如聯網家庭、閉路電視監控、智能家電等。

物聯網用例（如資產跟蹤）需要藍牙與 LTE-M 和 NB-IoT 等遠程無線技術相結合的情況如何？在這里，多無線調制解調器結合了低功耗蜂窩 LTE 和藍牙連接技術。這允許支持藍牙的傳感器通過 LTE 網絡與云平臺連接。

蜂窩物聯網中的藍牙

Laird Connectivity的Pinnacle 100調制解調器提供完整的藍牙 5 功能以及 LTE CAT-M1 和 NB-IoT 功能。它旨在通過低功耗 LTE 連接簡化無線傳感器數據與 AWS IoT 等云服務的橋接。它允許用戶使用外部天線，包括 Laird 的預集成 Revie Flex LTE 和 NB-IoT 天線，從而提供天線靈活性。

另一個與低功耗 LTE 的杰出融合來自藍牙專家 Nordic Semiconductor。Thingy:91是一種蜂窩物聯網原型設計平臺，基于nRF9160系統級封裝 （SiP），集成了多模 LTE-M/NB-IoT 調制解調器和nRF52840，這是一種支持藍牙 5、Thread、Zigbee 和螞蟻。

Thingy:91 隨附 iBasis 的 Nano （4FF） eSIM 卡；它預裝了 10 MB 的數據，可實現自動、即時和開箱即用的蜂窩 LTE-M 和 NB-IoT 連接以及漫游功能。

上述設計示例展示了藍牙連接在高度多樣化的物聯網設計中的至關重要性。藍牙通常與其他無線技術協同工作，為物聯網應用構建多功能連接解決方案。

審核編輯：郭婷