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蓝牙4.0（BLE）介绍：2012年推出的蓝牙4.0，是3.0的升级标准，其最重要的特性是低功耗。其功耗较老版本降低了90%，该项技术可为制造商及用户提供三种无线连接方式，包括用于多个类别电子消费产品的传统蓝牙技术；用于手机、相机、摄像机、PC及电视等视讯、音乐及图片传输的蓝牙高速技术；以及用于保健及健康、个人设备、汽车及自动化行业的低功率传感设备和新的网络服务的蓝牙低耗能技术。nRF51822是一款为超低功耗无线应用(ULP wirelesss applications)打造的多协议单芯片解决方案。它整合了Nordic一流的无线传送器，一个ARM Cortex M0核以及256KB的flash + 16KB的RAM。nRF51822支持 Bluetooth(R) low energy 和专用的 2.4GHz协议栈。nRF51822使用32位ARM Cortex M0核心，片上256kB的flash(开发蓝牙4.0程序时，其中176kb可用于应用开发)。相较于8/16位的平台拥有更佳的代码密度和更快的执行速度。可编程外设互联(Programmable Peripheral Interconnect, PPI)系统提供了一个16通道的总线使外设可在没有MCU介入的情况下进行直接的和自主的通信。这将减少外设经由CPU通信造成的延迟，并可在通信过程中保持CPU休眠以减少能耗。此设备有两种电源模式 - ON/OFF, 但是所有系统模块和外设都有独立的电源管理用以控制相应模块根据任务需求在RUN/IDLE状态间进行切换。蓝牙通信协议：蓝牙的通信协议分为蓝牙专用协议和蓝牙非专用协议，它们都按特有的顺序包含在蓝牙协议栈中。其中蓝牙专用协议包括：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP；蓝牙非专用协议包括：电缆替代协议：RFCOMM、电话传送控制协议：TCS-Binary和AT命令集、选用协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、VCARD、IrMC、WAE。从物理层到应用层可将协议栈分成8层，每一层的软件都是通过OSAL（Operating System Abstraction Layer）调用的。其结构图如图所示：其中，由SIG制定的蓝牙专用协议即为蓝牙核心协议。绝大部分蓝牙设备都需要核心协议（加上无线部分），而其他协议则根据应用的需要而定。对于开发者而言，任何配置文件和应用程序都是建立在GAP 和GATT 协议层上，因此这两个协议层是开发者需要直接接触的。另外，蓝牙技术规范规定：互操作的两个蓝牙设备需要使用相同的协议栈，不同的应用需要不同的协议栈。蓝牙4.0通信方法：蓝牙4.0通信过程中，只能存在一个主节点（Central）和多个从节点（Peripheral），从节点是发出信号者，主节点是扫描且发起连接者。其通信过程可以两大部分：配对和通信。第一部分是主从节点间的配对，只有成功配对上的两个设备才可互相通信。配对工程分为三个步骤。Device Discovery当从节点发出广播信号（包括设备地址和设备名称之类的附加信息）；主节点收到此广播信号后，向从节点发出扫描请求；当从节点回应扫描时，就完成了设备发现过程。Establish Connection接着主节点向从节点发出连接请求（包括连接时隙、从节点待机次数、连接超时值），从节点回应连接，就完成了建立连接。Pairing and Bonding为了安全起见，一些数据的访问需要认证，它的完成是这样的：一方（可以是主节点，也可以是从节点）向另一方索要6位数字的密码，之后，两个节点彼此交换安全密钥用于加密和认证，此过程称为配对。认证的过程比较繁琐，蓝牙4.0协议支持两节点保存认证的安全密钥（一般是非易失性存储器中），以便于两节点下次连接后快速认证，这就是绑定技术。以下是配对过程的示意图：第二部分是通信部分。蓝牙通信协议规定：通信的步骤是从Service到Characteristic再到数据通信的数据需放在Characteristic中，而Characteristic又需要放在各个Service中。每一次通信过程，由从设备向主设备发送一系列的Services的UUID序列号，主设备在Services中找到自己需要的一个Service序列号，发回应答信号给从设备；从设备得知了该Service序号后将对应的这个Service中的Characteristics序列号发送给主设备，CentralDevicePeripheral DeviceServices ServicesIdentification1AcknowledgeCharacteristics Characteristics IdentificationAcknowledge2-Data(Peripheral to Centra