蓝牙Mesh网络的通信原理资料下载

2512790 2021-04-04 | pdf | 394.3KB | 次下载 | 5积分

资料介绍

本系列讲座的第一篇概述了。本篇讲解蓝牙Mesh网络的通信原理以及在使用蓝牙Mesh开展设计时应掌握的各种重要概念。节点间通信蓝牙Mesh使用海量消息并发传输模式在节点间传输消息。海量并发模式是一种多路径消息传递实现方案，有足够冗余来确保消息顺利抵达目的地。在Mesh海量消息并发传送实现方案中，每个节点会转发所收到的每一条消息，节点将所有接受的消息添加到缓存列表中，避免Mesh设备重复转发之前接收到的消息。当节点接收到消息时，将和已有消息列表进行比对，如果消息已经在列表中存在，则忽略转发该消息。此外，每条消息都包含生存时间（TTL）值，该值限制一条消息能够在网络中转发的次数。每次消息被任何设备接收然后转发（最多126次），生存时间值就减1。蓝牙Mesh采用基于发布和订阅的通信方式，确保不同类型的产品能共存于网络中，而不会受无关的消息干扰。发布节点只向订阅节点发送消息，然后由订阅节点对这些消息进行处理。家中不同房间里灯光的使用情况就是这种操作的。每个房间只订阅属于该房间的电灯开关发出的消息。此外，消息可以单播、多播和/或广播传输，即消息可以抵达网络中的一个、几个或所有节点。图1所示的是使用CYBT-213043-MESH评估套件实现的基于发布与订阅的蓝牙Mesh通信方案。CYBT-213043-MESH套件使用 CYBT-213043-02模块来实现蓝牙Mesh通信。与板载用户按钮和RGB LED结合使用，评估板能分别vwin 蓝牙Mesh开关和蓝牙Mesh灯泡。图1：用于互联照明的蓝牙Mesh发布和订阅示例如图所示，左数第一个开关（Switch 1）发布消息给餐厅群组。左数第一个（Bulb 1）和第二个灯泡（bulb 2）只订阅餐厅群组。然而，第三个灯泡订阅的是餐厅和厨房群组发布的消息。因此在开关1发布消息时，前三个灯泡（Bulb 1-3餐厅和厨房）都能被控制。但是在开关2发布消息时，只有第三个灯泡（Bulb 3厨房）能被控制。 Mesh节点架构我们已经讨论过消息在节点间的通信原理，下面我们从功能层面讨论蓝牙Mesh节点架构，了解蓝牙Mesh设备如何实现互操作。元素元素定义的是节点的功能。每个节点都至少有一个元素，称为“主元素”。例如，电灯泡一般有一个元素。这个元素提供节点的开关和亮度控制功能。另一个示例是集成了感应传感器的可调光灯泡。这个节点有两个元素。第一个元素用于照明功能，第二个元素用于传感器功能。本例中的主元素是照明功能。节点中每个元素都有唯一地址，即单播地址。这样可以方便地在同一个节点中，独立于其他元素为每个元素寻址。图2所示的是这两种节点类型的示例。第一个只有一个元素，第二个有两个元素。此外，图2还体现了将在后续章节中讲解的更多概念，以及它们在蓝牙Mesh实现方案中的相互关系。图2：有一个元素和两个元素的节点每个蓝牙Mesh节点都使用一个或多个Mesh模式来定义特定的节点功能。MESH模式的涵义类似于蓝牙设备中服务的概率。这里存在三种Mesh模式：客户端模式、服务器模式和控制模式（即在单个模式中同时实现客户端和服务器）。 01、服务器模式服务器模式能够在一个或多个元素上提供一种或多种状态。服务器模式公开设备的元素状态，供客户端节点读取或控制。例如，蓝牙Mesh灯泡使用服务器模式，在这种应用中，可以使用开/关服务或灯泡亮度服务。开/关服务器公开灯泡的当前状态，并根据客户端输入改变状态，从而实现灯泡开关状态切换。如果使用灯亮度服务器，客户端可读取灯泡的当前状态、控制其亮度、开/关灯泡。服务器模式的另一应用在传感器节点，只允许客户端读取传感器状态，不允许其改变传感器状态。 02、客户端模式客户端模式允许其他节点发送消息来请求和/或改变服务器节点的状态。使用客户端模式最常见的应用示例是蓝牙Mesh开关。蓝牙Mesh开关可以通过开/关客户端模式获取服务器端开关设备的当前状态，或者可以发送消息将状态改为开或关。另一个示例是使用带输出功率可调客户端功能的蓝牙Mesh调光器，它除了开关功能外，这种模式还能控制服务器端的输出功率可调，从而控制灯泡的亮度。 03、控制模式在大多数应用中，服务器模式和客户端模式需要与某种控制代码结合使用。这种代码能根据接收到的消息或用户输入采取动作。服务器模式和/或客户端模式与控制逻辑相结合，就得到控制模式。蓝牙Mesh模式具有能够扩展其他模式的功能。该功能允许有不同功能的Mesh节点受同一条消息控制。还是以照明应用为例，亮度可调灯泡一般会具有灯泡亮度服务器模式，而部分灯泡是利用输出可调服务器模式来控制输出功率，进而控制灯光亮度，而基本蓝牙Mesh灯泡在多数情况下只有开/关服务器模式。然而，灯泡亮度服务器模式能够扩展开/关服务器模式和输出可调服务器模式功能，这意味着开/关客户端发出的开/关消息可以控制所有三种类型灯泡的开关状态，无论它们原本是否具有开/关服务器模式。元素的状态存储在服务器或者客户端模式的状态列表中。每种状态都是一个特定类型的值。除了值以外，状态还包括与之有关的行为。这些状态都由蓝牙技术联盟定义。例如，一个带有开/关功能的灯泡或洒水器控制器的开/关服务器会有一种称为通用开/关的状态。这种状态只有两个值，开和关。这适用于灯泡或洒水器控制器一类的设备。“通用”一词的意思是这种状态及其行为可适用于不同类型的Mesh设备。相关阅读：本文转载自：Cypress 赛普拉斯半导体免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理。 (mbbeetchina)