物联网及低功耗蓝牙5.x高级开发
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前言

互联网得以快速发展的关键之一是解决了“最后一公里”的问题,物联网得以快速发展的关键之一是解决了“最后一百米”的问题。在“最后一百米”的范围内,可连接的设备密度远远超过了“最后一公里”,特别是在智能家居、智慧城市、工业物联网等领域。围绕着物联网“最后一百米”的技术解决方案,业界提出了多种中短距离无线标准,随着技术的不断进步,这些无线标准在向实用落地中不断迈进。低功耗蓝牙的标准始终在围绕物联网发展的需求而不断升级迭代,自蓝牙4.0开始,蓝牙技术进入了低功耗蓝牙时代,在智能可穿戴设备领域,低功耗蓝牙已经是应用最广泛的技术标准之一,并在消费物联网领域大获成功。低功耗蓝牙在点对点、点对多点、多角色、长距离通信、复杂Mesh网络、蓝牙测向等方面不断增加的新特性,低功耗蓝牙标准在持续拓展物联网的应用场景及边界,获得了令人瞩目的发展。

从低功耗蓝牙4.0到5.3,低功耗蓝牙5.x是最重要的版本,越来越多的开发者开始把目光投向低功耗蓝牙5.x。在将低功耗蓝牙应用到物联网的同时,开发者面临着缺少最新的实战型参考资料等困难,本书总结了作者及其研发团队在低功耗蓝牙开发方面的多年经验和积累,解决了开发者关注的问题,可帮助开发者快速掌握低功耗蓝牙5.x的知识点,迅速完成开发并提高自身的能力,帮助开发者在物联网的浪潮中畅游。

Nordic推出了采用双核处理器架构的无线多协议SoC芯片nRF5340,该芯片不仅支持低功耗蓝牙5.x,还支持蓝牙Matter、Mesh、ZigBee、Thread、IEEE 802.15.4、ANT、NFC等协议和2.4GHz私有协议,使得采用nRF5340开发的产品具有极大的灵活性和平台通用性。对于物联网开发人员而言,选择一个好的平台是十分重要的,好的平台可以使开发的产品具有更多的灵活性,并提供了进行创新的基础与支撑条件,使开发的产品在无线通信可靠性、能耗效率和用户体验等方面得到重要提升。

本书的例程主要以Nordic最新的NCS(nRF Connect SDK)平台为背景进行介绍。NCS平台基于开源的Zephyr RTOS架构,可用于开发Nordic的nRF52、nRF53、nRF91等系列及未来的全系列产品,支持低功耗蓝牙5.x、Thread、ZigBee、Mesh、Matter、低功耗蜂窝等多种无线协议和2.4GHz私有协议的开发。由于低功耗蓝牙、Thread、ZigBee等中短距离无线协议和广域蜂窝网络协议的驱动集成在同一个SDK中,开发架构是一样的,驱动方法也是一样的,网络协议栈的开发方法也相似,因此开发者只要熟悉其中一种网络协议栈的开发,相关的经验就可以快速复制到其他网络协议栈的开发,实现知识与经验的快速移植。在物联网应用场景越来越丰富的当下,可以快速迭代产品,满足市场的需要。这也是NCS平台的重要优势。

本书以实战为主线,条理清晰,易于理解及实践,可帮助开发者快速入门,并构建基于低功耗蓝牙5.x及其他协议的物联网应用,在短时间内开发出具有创意的产品,支持开发者创造更多创新的方法。

迅通科技在低功耗蓝牙和物联网领域的多年努力与积累奠定了本书的编写基础,他们的探索和经验可以帮助更多的人快速进入低功耗蓝牙这一领域。本书在编写过程中参考了部分公开的资料,在此向相关的作者表示感谢。参与本书实验设计和资料整理工作的有王荣静、战宇娟、苏金飞、张翔宇、王浩之、刘磊等,全书由谭晖审定和统稿。

作为与Nordic携手20余年的合作伙伴,迅通科技丰富与拓展了中短距离无线技术和物联网技术在中国的应用与发展,也开创了诸多的成功案例。感谢我的老朋友、Nordic的首席技术官Svein-Egil给予的帮助,感谢哈尔滨工业大学沙学军教授和Nordic全球市场及销售执行副总裁Geir分别为本书撰写序言,感谢Nordic亚太区及大中国区团队长期以来的热心支持与帮助,并提供了建设性的意见。

由于作者水平有限,加之本书编写时间仓促,书中的错误及不足之处在所难免,恳请读者及专家指正。

谭晖

2022年4月1日