蓝牙经典版是您之前最有可能使用过的蓝牙版本，因为它在无线耳机等常见电子产品中非常普遍。很明显，蓝牙非常适合流媒体音乐等应用。数据吞吐量足够高，可以支持它而不会出现连接问题或数据包丢失，而且使用起来非常方便。一段时间后，您可能需要为智能手机和无线扬声器充电，但在这种应用中不是问题。
然而，对于低功耗可穿戴设备或大规模物联网应用来说，频繁充电并不可行，尤其是在不需要如此高的数据传输速度的情况下。因此，从蓝牙核心规范 4.0 版开始，蓝牙 SIG（特别兴趣小组）引入了低功耗蓝牙 (LE)，旨在使其成为低功耗物联网应用的关键推动因素。
蓝牙 LE 功能
顾名思义，蓝牙 LE 致力于通过牺牲数据速率来实现低能耗。牺牲数据速率在这里指的是两种机制。首先，数据包变得更小，范围从 27 到 251 字节。其次，数据尽可能少地发送，以避免长时间开启无线电，这是功耗的一个重要因素。这使得蓝牙 LE 更适合需要以最小功率运行且仅发送少量数据的电池供电设备。
蓝牙 LE 在其他方面也与蓝牙经典不同，例如支持的拓扑和节点类型。这是因为蓝牙 LE 的用途与蓝牙经典完全不同，因此需要不同的网络拓扑。
下表总结了蓝牙低功耗的一些关键方面。
| 操作频带 | 2400 兆赫 – 2483.5 兆赫 ~ 2.4 千兆赫 |
|---|---|
| 信道带宽 | 2兆赫 |
| 射频通道数 | 40 |
| 最大发射功率 | 20 分贝 毫瓦 |
| 最大应用程序数据吞吐量 | 1.4 Mbps |
| 降低数据速率（125 和 500 kbps）时的最大范围 | ~1000米 |
蓝牙 LE 规范摘要
Note
范围始终取决于与所用设备的软件和硬件配置以及设备运行的特定环境相关的许多因素。因此，很难得到一个广义的精确范围估计。
但是，在线范围估算器（例如此处的www.bluetooth.com/learn-about…）可以根据指南计算器中指示的配置，对蓝牙 LE 设备的预期范围给出一个可接受的估计。
与其他低功耗个人区域网络相比，低功耗蓝牙的一个主要优势是成本较低，这使其对于需要大规模部署的应用具有吸引力。
该技术在智能手机中也很流行（大多数智能手机都支持蓝牙经典版和蓝牙低能耗版），因此可以轻松在任何地方测试和制作应用程序原型。除了智能手机之外，还需要一个蓝牙低能耗版设备才能测试双向通信。由于几乎每个人都有一部智能手机，因此与需要特定硬件的其他技术相比，这降低了进行测试所需的成本和复杂性。
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蓝牙 LE 协议栈
深入了解协议堆栈的所有各个层并不是在应用程序中启用和使用蓝牙 LE 的绝对必要条件。尽管如此，了解不同层的基础知识及其一些主要功能确实有助于了解蓝牙 LE 堆栈内部发生的事情。这就是我们将在下一节中介绍的内容。
下图描述了协议栈架构，显示了哪些层组成了蓝牙 LE 主机以及哪些层组成了蓝牙 LE 控制器。
最顶层是应用程序。这是用户通过 API 与之交互以使用蓝牙 LE 协议的层。应用程序层的重要部分包括配置文件、服务和特性，这些将在后续课程中更详细地解释。接下来的几层组成主机，它基本上决定了蓝牙 LE 设备如何存储和交换数据。最后，控制器组成了较低的几层，其中最值得注意的部分是物理无线电，它产生无线电波并使用您要发送的数据对信号进行编码。
Host
蓝牙 LE 主机由以下层组成：
- 逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）：向上层提供数据封装服务。
- 安全管理器协议 (SMP)：定义并提供安全通信的方法。
- 属性协议 (ATT)：允许一个设备向另一个设备公开某些数据。
- 通用属性配置文件（GATT）：定义使用ATT层所需的子程序。
- 通用访问配置文件 (GAP)：直接与应用程序交互以处理设备发现和连接相关的服务。
Zephyr Bluetooth Host实现了所有这些层并为应用程序提供了 API。
Controller
蓝牙 LE 控制器由以下层组成：
- 物理层 (PHY)：确定实际数据如何调制到无线电波上，以及如何传输和接收。
- 链路层 (LL)：管理无线电的状态，定义为以下之一 - 待机、广告、扫描、启动、连接。
