蓝牙芯片为什么需要双模支持，还需要算力加持？

前年，ASPENCORE记者在采访富芮坤微电子CEO黎传礼时获悉，该公司正主推低功耗蓝牙新品。黎传礼当时提到，未来会有个跨界产品——FR508x系列，它是双核双模架构产品，采用DSP+CPU方案，兼顾高端BLE应用，同时也是经典蓝牙产品，可应用在耳机和音频上。

如今，FR508x系列已实现量产，富芮坤称其为“双模蓝牙SoC”。双模即支持经典蓝牙（EDR），又支持低功耗蓝牙（BLE），还实现具备更高的算力。

可穿戴设备、智能门锁、TWS耳机等功能的需求提升了对算力的要求，比如TWS耳机有唤醒、降噪、语音识别的功能，智能门锁有指纹识别的功能，现在的智能手表也有更高的交互功能。因此，富芮坤在更早的产品规划中，提到了利用蓝牙芯片的处理器进行边缘计算。

FR508x体现了富芮坤在蓝牙SoC方面的思路，在本次对黎传礼的专访中，我们也大致聊了聊这颗芯片，或许它能够一定程度表明行业的发展方向。

双模蓝牙BLE+EDR

当前，富芮坤FR508x系列主推产品有FR5082DM和FR5086D，从SoC框架图来看，它具备富芮坤的传统特色，集成了Audio CODEC和PMU——这是该公司差异化竞争的体现。黎传礼此前曾谈到过，更全面的定义、强调连接性和低功耗，对客户而言意味着节省开发时间成本、降低开发难度，并提高产品竞争力。

“高集成度给客户带来了高性价比、更小的PCBA面积。未来我们的产品会保持这种差异化、创新化的产品定义路线。”黎传礼表示。

除此之外，FR508x的特点还包括BT5.1 BLE+EDR协议认证——是“双模”这个词的体现。双模的价值在于，保证更大程度的兼容性，实现与所有蓝牙设备的互联互通。与此同时在处理器和算力加速部分，采用48MHz主频的Cortex-M3外加156MHz的高性能 DSP双核设计；其他配置相关的构成与核心参数包括：

黎传礼表示：“FR508x在定义之初，我们的应用方向有三个——一是蓝牙通话功能的手表，我们优化了蓝牙音频保持连接的功耗，目前能够做到业内最低的500ms sniff电流70μA；二是物联网智能家居方向，我们增加了一个156MHz的DSP以及512KB RAM，可以实现离线语音识别+BLE Mesh；三是TWS耳机，我们优化了音频的延迟，当前实测能够做到低于30ms的音频延迟，在游戏耳机等场景有广泛的应用场景。”

蓝牙芯片为什么需要算力？

富芮坤微电子副总裁牛钊曾表示，富芮坤的产品规划会紧随三个趋势推进：第一步，会把蓝牙组网作为WiFi的补充放到家电产品中现；第二步是利用蓝牙芯片的处理器进行边缘计算，实现本地音频的实时识别与反馈，用户可以方便地使用手机自行更改特殊的操作指令和提示声音，通过蓝牙更新到家电产品上，使得家居更个性化、赋有人情味，目前正在推广阶段；第三步WiFi+BLE的SoC，可以直接对接云端的大数据，结合本地的信息实现全新的用户体验。

FR508x（以及前代FR802x）理论上已经实现了第二步，为蓝牙芯片进一步增加算力。在富芮坤看来，随着技术的演进和时间的推移，IoT产品走向边缘计算就是一个重要的发展方向。比如可穿戴设备对驱屏能力提出了更高的要求，从主流240*240的分辨率，到360*360分辨率，富芮坤也接到了454*454应用需求的订单；可穿戴设备在满足低功耗的同时，对数据吞吐也产生了更高的要求，同时还可能存在室内定位的场景需求，以及对语音指令的支持。

这些都是对算力提出更高需求的应用场景。黎传礼特别提到，FR508x系列的芯片算力能够实现离线语音识别，而且已经与离线语音的算法公司配合完成了Demo样品。

与此同时，“一个DSP大核+一个ARM小核的构架，能满足功耗敏感型且需要算力的应用的折中需求，当系统仅需蓝牙链接时，只有ARM小核在跑，需要算力时，开启大核进行运算。”

“对于资深的开发者可以对ARM和DSP两个核都进行开发，对于入门开发者而言，我们采用我们标准的SDK只对ARM编程即可，我们提供了丰富的DSP算法库可以直接调用。”这一点也部分体现了富芮坤产品上手门槛相对低、更简单的特点。

在黎传礼看来，富芮坤产品在技术方面的优势主要体现在：“第一，富瑞坤的产品使用上手门槛比较低，容易上手开发；第二，产品的定义更偏重SoC应用也就是蓝牙芯片作为主控芯片使用。”FR508x当属典型具备了这些特性的SoC产品。

可穿戴市场的前景可期

牛钊在去年的松山湖中国IC创新高峰论坛上介绍了FR508x单芯片智能手表方案。除了蓝牙双模与Arm核+DSP方案之外，当时还提到这套方案的优势包括了，最小封装4*6mm；BR保持蓝牙连接sniff power <70μA @3.0V，BR+BLE同时保持连接待机功耗 <110μA；高速QSPI总线，支持显示分辨率最高454*454；支持蓝牙通话降噪，手机音频通过蓝牙传给手表播放，手表本地音频播放，手表本地音频传送到蓝牙耳机播放等功能；SD卡, USB, NAND Flash等多种存储方式供选择。

“在蓝牙通话、播放MP3等应用场景下，FR508x的表现中规中矩；而在蓝牙音频待机功耗方面，FR508x则是业内领先的。”黎传礼表示，“目前客户已经有采用FR508x的蓝牙通话手表在出货了。”

如前文所述，可穿戴设备一直都是富芮坤的目标市场。像智能手表、手环就是其中增长相当快的市场。偏高端的BLE手表近些年有15%的年复合增长率。去年富芮坤也曾在公开演讲中提及，双模手表2020年有着43%的增长率，尤其去年年中的涨势相当惊人；价格更便宜的手环虽无剧烈的市场变化，但整体也在稳步增长中。

IDC前不久公开的数据显示，今年一季度可穿戴设备出货1.046亿部，比去年同期的7780万部增长34.4%。这是全球可穿戴设备出货量首次破亿。比较有趣的是，虽然可穿戴设备的市场份额大头仍在苹果、三星、小米这些企业，但出货量的市场增量主要来自一些小规模企业——这表明当前的可穿戴设备市场仍然处在快速成长期。

IDC提到大型企业吸引了全球可穿戴设备市场的注意力，但小企业却在推动增长，这些小型企业专注于某些特定市场，通过不同的解决方案快速发展。这对富芮坤而言也是向前发展的大好时机。

除了可穿戴市场以外，黎传礼还提到，富芮坤未来着眼的市场将包括智能家居、工业物联网以及医疗健康。“未来我们会参考这几个应用场景打造合适的芯片，并争取在每个细分市场都做到业内前三。”

我们在富芮坤的官网也看到了定位于穿戴产品、小家电、键盘鼠标的FR800x系列新品。“这个系列我们目前已经在给客户送样测试。和FR801xH相比，FR800x系列主频提高到96MHz，RAM 64KB，去掉了Audio CODEC，增加USB OTG接口，同时片上8路PWM控制器带硬件死区控制。”更多应用市场的开拓应当是富芮坤当前也在着眼的发展思路。

与此同时，富芮坤三步走策略中提到的，黎传礼确认“未来有规划WiFi+BLE的SoC芯片”，虽然他并未透露这类芯片的具体推出时间。

本文为《国际电子商情》2021年9月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击 这里

什么是双模蓝牙和低功耗蓝牙有什么区别

多年来，蓝牙技术取得了巨大的进步，从蓝牙 1.0 发展到现在的蓝牙 5，这些改进使蓝牙成为各种商业和消费应用不可或缺的一部分。在此期间，原始蓝牙协议(现称为蓝牙经典)有了对应的版本：低功耗蓝牙。两者在相同的频率范围内运行，但方式完全不同，低功耗蓝牙(顾名思义)消耗的电量要少得多。低功耗蓝牙发布后不久，一些设备开始使用双模蓝牙，它在同一设备上结合了经典蓝牙和 BLE 的优势。

双模蓝牙是物联网 (IoT) 时代的关键技术，无缝集成了经典蓝牙和低功耗蓝牙 (BLE)。这种双模功能对于需要高吞吐量数据流和低功耗连接的物联网设备至关重要，可提供满足现代无线通信多样化需求的多功能解决方案。

蓝牙技术的演变

自 1999 年推出以来，蓝牙技术经历了无数次迭代和进步。 2001 年推出的蓝牙 1.1 引入了配对功能并提高了兼容性。2004 年推出的蓝牙 2.0 使用增强数据速率 (EDR) 将数据传输速率提高到 3 Mbps。2007 年推出的 2.1 版增加了安全简单配对 (SSP) 以增强安全性。2009 年推出的蓝牙 3.0 引入了高速 (HS) 模式，通过利用 802.11 Wi-Fi 无线电实现高达 24 Mbps 的数据速率。2010 年推出的蓝牙 4.0 取得了突破，它引入了用于超低功耗物联网应用的低功耗蓝牙 (BLE)。后续版本 4.1 和 4.2 改善了与其他无线技术的共存，增加了数据包容量并扩大了范围。最新的蓝牙 5 于 2016 年发布，速度提高了一倍至 2 Mbps，范围扩大了四倍至 240 米，容量增加了八倍。这些进步使蓝牙成为广泛设备和应用中无处不在的无线标准。

什么是双模蓝牙

双模蓝牙是指经典蓝牙(通常称为蓝牙 BR/EDR)和低功耗蓝牙 (BLE) 在单个设备中的共存。经典蓝牙用于无线音频流等应用，可提供高吞吐量，但会消耗大量电量。相比之下，BLE 专为低功耗而设计，非常适合定期传输少量数据的物联网设备，例如传感器。

低功耗蓝牙 (BLE) 的最新发展使其增加了对音频、更高吞吐量、支持更长距离的配置等的支持。但就纯吞吐量而言，经典蓝牙仍然具有近 3 Mbps 的最高优势。

双模蓝牙允许设备支持这两种协议，从而实现更广泛的用例。例如，具有双模蓝牙的智能手机可以使用经典蓝牙将音频流式传输到无线耳机，同时与基于 BLE 的健身追踪器通信。双模蓝牙设备可以在传统蓝牙连接中充当主机或客户端，同时在 BLE 连接中充当中央或外围设备。蓝牙堆栈管理两种模式之间的共存和切换，从而实现两者的共存。

双模蓝牙对于需要灵活性以支持高吞吐量数据传输以及与传感器和外围设备的低功耗、长距离通信的物联网设备至关重要。

双模蓝牙的主要优势

双模蓝牙结合了传统蓝牙和 BLE 的功能，提供了几个关键优势：

多功能性：具有双模蓝牙的设备可以支持广泛的用例，从使用传统蓝牙的高吞吐量数据流(例如音频)到使用 BLE 与物联网传感器进行低功耗、长距离通信。这种多功能性使制造商能够创造满足不同用户需求的产品。

增强的用户体验：双模蓝牙通过利用两种技术的优势来丰富用户体验。例如，在无线耳机中，BLE 可以实现快速配对和高效的媒体控制，而传统蓝牙可用于高质量音频流。这种组合为用户提供了无缝、功能丰富的体验。

电源效率：通过将 BLE 用于低数据速率任务，将传统蓝牙用于高吞吐量应用，双模蓝牙优化了功耗，仅在需要时使用更高的功率。这对于需要节省能源同时保持功能的电池供电物联网设备尤其有益。

向后兼容性：双模蓝牙设备与现有的大量支持蓝牙的产品生态系统兼容。这种向后兼容性确保用户可以继续使用旧设备，同时享受最新蓝牙技术的优势。

无缝共存：双模蓝牙设备可以根据应用需求在传统蓝牙和 BLE 模式之间无缝切换。这种无缝共存可以高效利用无线电资源并最大限度地减少干扰，确保在各种环境中提供可靠的性能。

面向未来：随着蓝牙技术的不断发展，双模蓝牙可确保设备能够同时利用传统蓝牙和 BLE 的最新进展。这种面向未来的能力使制造商能够打造在快速变化的无线通信领域中保持相关性和竞争力的产品。

总之，双模蓝牙在多功能性、用户体验、功率效率、兼容性、连接性、开发成本和面向未来性方面具有显著优势，使其成为各种现代应用的必备技术。

双模蓝牙堆栈架构

双模蓝牙设备将传统蓝牙 (BR/EDR) 和低功耗蓝牙 (BLE) 协议集成在单个芯片中，从而实现两者之间的无缝共存和通信。蓝牙堆栈根据应用要求管理 BR/EDR 和 BLE 模式之间的协调和切换。

在双模操作中，设备可以同时用作 BR/EDR 连接中的主机或客户端以及 BLE 连接中的中央或外围设备。蓝牙控制器使用时分复用 (TDM) 为每种模式分配时隙，确保有效利用无线电资源并最大限度地减少干扰。

当双模设备建立连接时，它首先根据应用确定所需的模式。例如，如果设备需要传输音频，它将使用 BR/EDR，而如果它需要与低功耗传感器通信，它将使用 BLE。然后，蓝牙堆栈将控制器配置为在适当的模式下运行，并管理连接建立和数据传输过程。

双模蓝牙设备保持与旧版蓝牙的向后兼容性，允许它们与各种现有产品连接。例如，双模蓝牙 5.0 设备可以使用 BLE 模式与蓝牙 4.0 BLE 设备通信，使用经典蓝牙模式与蓝牙 3.0 BR/EDR 设备通信。这种兼容性可确保无缝的用户体验，并允许新旧设备在同一生态系统中共存。

此外，双模蓝牙设备可以利用每个协议版本中的最新进展。例如，双模蓝牙 5.2 设备可以受益于 BLE 模式下蓝牙 5.2 的更高速度、范围和广播容量，同时在 BR/EDR 模式下保持高吞吐量数据流功能。这使制造商能够创造出充分利用蓝牙技术潜力的产品，为用户提供增强的性能和功能。

双模蓝牙用例

双模蓝牙可应用于各个行业，利用其多功能性实现广泛的用例。一些最常见的应用包括：

消费电子产品：智能手机、平板电脑和笔记本电脑广泛采用双模蓝牙来支持各种功能。例如，智能手机可以使用经典蓝牙将高质量音频传输到无线耳机，同时使用 BLE 与智能手表或健身追踪器通信以进行通知和传感器数据交换。这使用户可以享受无缝连接和增强的设备体验。

可穿戴技术：智能手表和健身追踪器广泛使用双模蓝牙与智能手机和其他设备连接。BLE 支持从跟踪心率、步数和其他健身指标的传感器进行低功耗、连续数据传输，而经典蓝牙则在需要时促进固件更新和高吞吐量数据同步。双模蓝牙使可穿戴设备能够提供更长的电池寿命和丰富的功能，彻底改变了用户监测健康和健身的方式。

汽车行业：双模蓝牙是现代车辆高级功能的关键推动因素。免提系统使用传统蓝牙为电话通话和音乐流提供高质量音频，而 BLE 则支持与传感器进行低功耗通信，用于轮胎压力监测、无钥匙进入和其他物联网应用。信息娱乐系统利用双模蓝牙与智能手机连接，实现导航、媒体播放和应用功能的无缝集成。

医疗保健：双模蓝牙为各种医疗设备和远程监控解决方案提供支持。支持 BLE 的可穿戴传感器可以持续监测患者的生命体征，例如心率、血压和血糖水平，并使用低功耗通信将数据传输到智能手机或专用网关。传统蓝牙促进高吞吐量数据传输，以获得详细的诊断信息和固件更新。这种组合使医疗保健提供者能够远程监控患者，改善治疗结果并提高整体护理质量。

工业自动化：双模蓝牙在工业环境中可用于无线传感器网络、资产跟踪和机器对机器通信。 BLE 支持与电池供电传感器进行低功耗、长距离通信，而传统蓝牙则支持高速数据传输，以进行配置、固件更新和实时控制。这使行业能够利用无线连接的优势来优化流程、减少停机时间并提高整体效率。

双模蓝牙能够支持各个行业的广泛应用，这凸显了其作为一种多功能且面向未来的无线技术的重要性。随着物联网生态系统的不断发展，双模蓝牙将在实现无缝连接、增强用户体验和推动跨行业创新方面发挥越来越重要的作用。

双模蓝牙设计挑战

虽然双模蓝牙具有诸多优势，但在设备中实现它可能会面临一些挑战和注意事项：

设计和开发的复杂性：在单个设备中集成传统蓝牙和 BLE 需要精心设计和开发。开发人员必须确保两种模式之间的无缝共存和协调，由于它们的协议、数据速率和功率要求不同，这可能很复杂。为了克服这一挑战，开发人员可以利用预先认证的双模蓝牙模块和软件开发套件 (SDK)，以简化集成过程并缩短上市时间。

确保向后兼容性：双模蓝牙设备必须与各种现有的支持蓝牙的产品保持兼容性，以提供无缝的用户体验。这需要进行彻底的测试和验证，以确保设备可以在传统和 BLE 模式下与旧版蓝牙有效通信。开发人员可以使用蓝牙认证工具和互操作性测试服务来验证兼容性并解决任何问题。

管理功耗：优化功耗对于电池供电的双模蓝牙设备至关重要，尤其是那些依靠 BLE 延长电池寿命的设备。开发人员必须谨慎管理传统蓝牙和 BLE 模式之间的切换，并实施高效的电源管理技术，例如睡眠模式和低功耗状态。使用节能的蓝牙芯片组、优化固件和采用节能算法可以帮助最大限度地降低功耗并延长电池寿命。

与其他无线技术共存：双模蓝牙设备通常在具有其他无线技术(例如 Wi-Fi 和 Zigbee)的环境中运行，这可能会导致干扰和性能下降。为了缓解这个问题，开发人员可以实施共存机制，例如自适应跳频 (AFH) 和时分复用 (TDM)，这有助于蓝牙设备避免干扰其他技术。此外，使用 LE 等时通道 (ISOC) 和 LE 音频等功能可以进一步增强共存并减少干扰。

安全注意事项：由于双模蓝牙设备通常处理敏感数据，例如个人信息和健康指标，因此确保强大的安全性至关重要。开发人员必须实施适当的安全措施，例如加密、身份验证和安全配对，以保护数据传输并防止未经授权的访问。遵循蓝牙 SIG 的安全指南、使用最新的蓝牙安全功能以及定期更新固件可以帮助保护双模蓝牙设备免受潜在漏洞的影响。

通过解决这些挑战和注意事项，开发人员可以在其设备中成功实现双模蓝牙，从而使他们能够充分利用这种多功能无线技术的潜力。随着蓝牙的不断发展，新功能和增强功能将进一步简化开发过程，并有助于克服与双模蓝牙实施相关的挑战。

双模蓝牙：释放多功能性

总之，双模蓝牙已成为现代无线领域的关键技术，使设备能够同时利用传统蓝牙和低功耗蓝牙 (BLE) 的优势。通过将高吞吐量数据流功能与低功耗、长距离通信相结合，双模蓝牙为各行各业的各种应用提供支持，从消费电子产品和可穿戴设备到汽车、医疗保健和工业自动化。

BR/EDR 和 BLE 在单个设备中的共存允许多种用例、增强的用户体验、电源效率以及与现有蓝牙生态系统的向后兼容性。然而，实施双模蓝牙带来了诸多挑战，例如设计复杂性、确保兼容性、管理功耗、与其他无线技术的共存以及安全考虑。通过利用预认证的模块、SDK、认证工具并遵循最佳实践，开发人员可以克服这些挑战，并在其产品中成功发挥双模蓝牙的潜力。

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