怎么下降蓝牙设备的功耗
功耗是决议可携式设备开展胜败的关键要素。因为这类设备的趋势朝向功用汇整的方向演进，最明显的痕迹便是百万像素数字相机整合至照相手机中，新式的多功用设备有必要继续投合顾客的需求，尤其是在功耗方面。
尽管蓝牙自身就已是低功耗技能，但为了进一步延伸电池续航力，蓝牙技能联盟(Bluetooth SIG)仍继续整合许多新办法，以下降新版别蓝牙规范的功耗。在2004年11月，Bluetooth SIG修订了 2.0+ Enhanced Data Rate (EDR)规范，结合一种革命性的技能，创造出更有功率的无线衔接一与材料封包传送机制。
蓝牙规范
Bluetooth SIG下降蓝牙设备功耗最重要的办法，便是开展出EDR Bluetooth。蓝牙无线电元件耗费的电力，取决于运作时刻的长短。v2.0+EDR 蓝牙规范让材料传输速度到达传统蓝牙的3倍(3Mbps 比 1Mbps)，这代表无线电波的运作时刻削减到三分之一，因而耗费的电量也削减至三分之一。进步的材料传输率归功于彻底改动材料封包的传输方法。
规范传输率(1Mbps – 例如像 v1.2 曾经的蓝牙版别 ) 封包中含有四个部分 :
1. 存取码 (Access Code) – 接纳设备运用这个存取码来辨识输入端的传输作业
2. 封包表头 (Header) – 描绘封包的品种与长度
3. 封包内容 (Payload) – 实践传送的材料内容
4. 跨封包的 Guard Band (Inter-packet Guard Band)–将无线电波转至下个频带
一切三个传送部份都选用高斯频率偏移调变机制 (Gaussian Frequency Shift Keying, GFSK)来处理射频信号: 载波频率偏移规模为正负160 kHz，来代表零或一，每个符元(symbol)编码出一个位元。符元传输率为 1 Msps (Mega Symbol Per Second)。存取码、表头、以及Guard Band维护频带等三个部份所需的资源，让最高负载材料率到达723 kbps。
Bluetooth EDR 封包仍对存取码与表头选用GFSK调变机制，但对Payload材料则运用以下二种其间之一不同的调变机制: 一种是强制性，供给2倍的材料传输率，能容许较高的噪音; 另一种是挑选性调变机制，供给3倍的材料传输率。
2倍材料传输率选用 π/4 DifferenTIal Quadrature Phase Shift 键移或 π/4-DQPSK技能。这种调变机制会改动载波的相位而不是频率。“Quadrature” 代表每个符元有四个或许的相位，让每个符元中有两个材料位元能进行编码。符元率保持不变; 因而材料传输率进步两倍。
3倍材料传输率选用的是 8-DPSK (8-Phase DifferenTIal Phase Shift Keying)，这种机制相似π/4-DQPSK，但能移至任何8个或许的相位。邻近方位之间缩小的相位差，加上运用 ±π 相位跳变，意谓着8-DPSK较简单遭到搅扰，但每个符元能编码3个位元的材料。
在EDR规范的成功迈入实践产品阶段后，经过查验的产品于2005年问市，SIG仍继续研讨各种新办法来下降耗电量。
CSR BlueCore以低功耗形式及内部时脉进一步下降耗电量
CSR的BlueCore芯片内建的硬件时脉，能将数字元件与无线电加以区隔;封闭无线电;以及将芯片切换至浅层或深层睡觉形式。藉此供给乃至可逾越Bluetooth SIG官方规范的低耗电效能。
低功耗形式以及内部时脉
BlueCore芯片内的硬件时脉能将数位元件与无线电加以区隔; 封闭无线电; 以及将芯片切换至浅层或深层睡觉形式。
图 1 浅层睡觉形式的耗电量
在浅层睡觉形式时中，时脉速度从16MHz下降至0.125MHz ，电流从 10mA下降至 2mA (如图1所示)
图 2 深层睡觉形式的时脉结构
在深层睡觉形式中，首要的晶体加上一切其他时脉元件都被封闭，只留下1kHz给振荡器 (Oscillator) 运用(如图2所示)
在切换至深层睡觉形式时，BlueCore需求 20milliseconds (ms)的无作业闲暇时刻。在唤醒方面，芯体需求 5ms的时刻来重新启动，元件需求约20ms的无作业时刻(猜测)。BlueCore能透过排程警报，鄙人一次排定的作业之前唤醒元件，或是由PIO、UART、或USB衔接埠传送器的中止，藉以脱离深层睡觉形式。
芯片架构
图3 BlueCore3-ROM CSP 芯片封装
BlueCore 芯片架构自身扮演一个重要人物，保证功耗的功率以及下降耗电量。图3列出一个BlueCore3-ROM CSP芯片级封装规划，显现BlueCore芯片的典型装备。
CSR从0.18微米转移至0.13微米制程，开展CSR的第五代BlueCore5元件，对耗电量方面发生明显的影响。跟着硅元件尺度越来越小，芯片中不同元件之间的通讯变得更有功率，相同的功用现在仅须小量的电力就能完结。
DSP: 下降功耗与进步效能
CSR挑选在单芯片规范中选用DSP架构，在立体声与单声道耳机商场带来突破性的处理方案。在立体声耳机方面，顾客期望其耳机电池续航力能比得上音乐播映设备的电池续航力。如今的iPod供给适当长的电池续航力(10至15小时)，远胜过一般的移动手机，立体声耳机有必要到达邻近的电池续航力，并且不会过度耗费音乐播映设备或手机的电池电力。
BlueCore多媒体产品选用的DSP，帮忙CSR让无线耳机能到达10至16小时的续航力(分别是 BlueCore3-MM 与 BlueCore5-MM )，远远逾越其他厂商最优异的产品，这些非DSP处理方案的续航力最高只要5小时。
为何整合DSP架构能让电池续航力大幅提高? DSP架构的耗电率原本就远低于其他厂商选用ARM处理器开发的设备，再加上DSP在原生形式下就援助各种音乐格局，例如像MP3、WMA、以及AAC。原生援助才干，让产品不用运用低功率且高耗能的编解码器，例如像运用SBC无线技能来传送音乐档案。
为保证互通性，一切运用蓝牙AV profile的产品有必要能与Bluetooth SIG强制紧缩编码/解码机制:子频带编码(SBC)技能到达互通运作。尽管这项规范适当有用，但却和现在广受顾客欢迎的音乐贮存格局不一致。因而，若耳机仅援助SBC，音乐播映设备或手机就有必要履行转码作业，在传送之前先解紧缩，然后再紧缩一次。履行这项功用不只影响音乐的质量，转码作业自身就耗用很多的处理器资源，在如今手机运用的一些典型的处理器核心中，会用去80%的处理器频宽。这种耗用很多处理器资源的作业，需求很多的电力，因而对电池续航力形成更多的压力。
此外在缩小档案方面，SBC的功率也比不上像是MP3等格局，因而需求更高的周期资源才干进行串流传输。这会影响到衔接的牢靠度，也会耗用更多的电池电力。
为处理转码衍生的功率失落与耗电量的问题，CSR运用以DSP为根底的BlueCore多媒体元件，开宣布专属的蓝牙立体声耳机参阅规划方案，结合SBC与MP3格局的编码软件。藉由援助MP3编码功用，就不需再进行转码，传送MP3档案所耗费的电力也比以往来得低。在典型的耳机参阅规划方案中 – BlueTunes 1选用 Bluecore3-MM – 在透过规范非EDR频道接纳串流SBC音乐时，耗电率不到 95mW (25mA 与 3.7V – 适当于2004年尖端单声道耳机的耗电水准)。这种规划大幅下降传送MP3档案的耗电量，且仍援助EDR功用。
下表比较了选用DSP的CSR产品与其他同类产品在耗电方面的差异：
运作形式 其他厂商的元件 CSR BlueCore3-MM通话 (SCO, HV3, master) ~112mW ~45mW串流音乐 (SBC) ~180mW ~95mW待机 (唿叫扫瞄) ~3.3mW ~1mW
Casual不守时扫瞄
在不衔接至其他设备时，蓝牙无线电会在 “呼叫扫瞄”或待机形式下运作，让无线电波在每1.28秒搜索其他可衔接设备的射频规模，当无线电波扫描到其他设备之后会送出一个辨识器到本地端设备，以便在有需求的时能树立连线。CSR一向运用新技能，来削减呼叫扫瞄形式下所需求履行的活动，因而能进一步下降耗电量。其间一种作法是採取和GSM信号(beacon)距离彼此同步的频率，扫瞄射频波电的规模，运用可用的功率来扫瞄射频规模，手持式设备藉此在GSM网路中树立辨识的机制。这种作法进一步开展出 “条件式扫瞄”机制，让设备能扫瞄射频规模。若没有射频电波活动，就不用进行完好的呼叫扫瞄，设备可一向比及下一次扫瞄周期以再检查邻近是否有其他设备。
定论
关于掌上型设备制造商而言，耗电量永远是首要的考量要素之一。在面对耗电率问题的一起，业者还有必要因应顾客对产品效能、功用、互通性、以及衔接等方面的继续攀升的需求。蓝牙身为电池供电设备最适合的无线传输技能，应该要能在最低功耗要求下供给强壮的功用。因而Bluetooth SIG与各家业者努力改善选用新规范或新系列蓝牙设备的效能。透过选用DSP架构来增进多媒体效能，不只可进一步下降耗电，亦可供给对不同使用的援助与效能，可作为开发蓝芽产品厂商规划时的参阅。
