乔布斯之后苹果再也没有推出令人惊艳的产品，按部就班显得非常“低调”。在去年开发者大会上苹果悄悄的推出了IOS7下一项新技术iBeacon，尽管没有大张旗鼓的宣传，iBeacon还是吸引了很多业内人士的眼光，因为这也许是苹果又一个对未来生活影响深远的技术。

苹果在美国的零售店已经启动了iBeacon服务，当你手持升级了IOS7的IOS设备走进商店时，会推送一些提醒消息给你，在获得允许的情况下建立连接。想象一下在不同的柜台前，手机应用根据你所在位置，推送给你最新查看的商品优惠及信息，同一个界面上，能完成优惠券兑换、支付等一系列的操作。这一切非凡体验都能通过iBeacon实现。

那什么是iBeacon？iBeacon是苹果公司针对“室内定位系统”推出的专有商标，“一种新型的低功耗、低成本信号发射器能够发送信号通知IOS7设备它的存在”。简单地说就是用于室内定位，Beacon翻译过来就是灯塔。iBeacon的工作原理是基于Bluetooth Low Energy（BLE）低功耗蓝牙传输技术，可以说它是苹果对于BLE的一个别称。iBeacon基站不断向四周发送蓝牙信号，当智能设备进入设定区域时，就能够收到信号。苹果并没有把iBeacon打造成封闭技术系统，只要满足iBeacon技术标准的都可以使用，所以Android也能够支持iBeacon。不过Google很晚才在Android4.3中支持BLE技术，而且目前只有部分旗舰机型配置BLE。

定位一直是非常关键的功能，尤其是在移动互联网时代。不同于在室外定位上GPS导航占统治地位，在室内定位领域还没有非常成熟的应用。通过iBeacon基站的部署能够实现室内导航，同时通过蓝牙推送信息，iBeacon在商场零售或者一些公共服务领域如体育馆、博物馆能提供非常棒的体验。尤其是蓝牙不错传输距离、低功耗、以及信号加密使得iBeacon在移动支付领域也非常有前景。总之,iBeacon的潜力似乎是无穷大，也受到了越来越多的关注。

要了解iBeacon是如何工作首先我们要了解BLE。BLE（也称为Bluetooth Smart）最早追溯到Nokia于2006年提出的Wibree，后来融合进了蓝牙标准，成为Bluetooth4.0的一部分。目前我们经常能看到3种蓝牙设备：

• Bluetooth：只支持传统模式的蓝牙设备
• Bluetooth Smart Ready：支持传统和低功耗两种模式设备
• Bluetooth Smart：只支持低功耗蓝牙设备

BLE与传统的蓝牙相比最大的优势是功耗降低90%，同时传输距离增大（超过100米）、安全和稳定性提高（支持AES加密和CRC验证）。iBeacon同时有一些自己的特点：

• 无需配对，一般蓝牙设备印象中都需要配对工作。iBeacon无需配对，因为它是采用蓝牙的广播频道传送信号。
• 程序可以后台唤醒，iBeacon的信息推送需要App支持。但是我们接收iBeacon信号无需打开App，只要保证安装了，同时手机蓝牙打开。

iBeacon是如何工作呢？实际上iBeacon基站通过蓝牙的广播频道不断向外发送位置信息，发送频率越快越耗电。也就是说iBeacon并不推送消息，而只是用于定位，推送消息的功能必须由App来完成。苹果定义了iBeacon 其中32位广播的数据格式。

iBeacon数据包格式

• UUID：厂商识别号
• Major：相当于群组号，同一个组里Beacon有相同的Major
• Minor：相当于识别群组里单个的Beacon
• TX Power：用于测量设备离Beacon的距离

UUID+Major+Minor就构成了一个Beacon的识别号，有点类似于网络中的IP地址。TX Power用于测距，iBeacon目前只定义了大概的3个粗略级别：

• 非常近（Immediate）: 大概10厘米内
• 近（Near）:1米内
• 远（Far）:1米外

苹果已经发布了iBeacon的相关技术规范，同时邀请硬件厂商进行商标认证。但是iBeacon并不是专利技术，支持LBE的Android系统也可以支持iBeacon。目前国内外有很多厂商推出了基于iBeacon的产品，其中Estimote是最有代表性的。

推荐开发板

• Ti 蓝牙/802.15.1 开发工具--CC2541EMK
• CC2540迷你开发板，附带的“密钥卡”电路板可用作 BLE 外设

Estimote介绍

Estimote是最早进入智能零售这个领域的初创公司。据统计，逛商店的消费者超过一半会携带智能手机，商店通过部署Estimote Beacon平台能为消费者提供更好体验同时提供更好服务。Estimote Beacon其实是一个小巧的集成了一些传感器的无线装置，能够不断向四周广播微弱的无线信号以便智能设备接收。目前Estimote提供的商品包里包含3个不同颜色的Beacon，售价为99美元。

Estimote Beacons

Estimote Beacon是如何工作呢，

很简单的示意图，当顾客走近商店时，门口的Beacon发送欢迎信息；进入商店后，在商品旁边的Beacon会发送折扣信息；当顾客购买离开时，可以直接通过Beacon支付。

我们知道iBeacon只能够发送定位信号，而真正的推送消息需要在手机里安装App。Estimote公司在官网发布了SDK以及Demo程序的源码，开发者可以很快用来开发自己的应用。Estimote提供了一个很有意思的虚拟Demo程序（Estimote Visual Beacon），可以在App Store下载。里面有3个演示程序（距离、接近提示以及通知消息），笔者试了下距离演示程序，能够识别Estimote Beacon以及显示3种距离范围，不过准确度确实不高。

Estimote Visual Beacon App

最有意思的是你甚至不用购买Estimote Beacon，就能够体验虚拟功能。App能够把支持LBE的IOS7设备虚拟成一个Beacon，这样你的IOS设备就变成了一个iBeacon基站。

推荐开发板

• PIC/dsPIC蓝牙开发套件，基于16位、32位PIC单片机蓝牙开发板
• PmodBT2 – 蓝牙接口、UART、SPI接口，低功耗蓝牙接口模块

Estimote拆解

Estimote Beacon的宝石状造型挺漂亮，背面可以直接黏在木板、玻璃或者光滑墙面上，固定很方便。材质采用了无毒的硅胶，有一定吸湿性，Estimote号称能持续工作2年，这种材质提供了很好的防护。

蓝色Estimote Beacon

整个Estimote是采用硅胶密封，必须破坏性拆解。这有个问题，如果部署后两年之后必须全部更换。下面我们看看到底Estimote内部有什么。

拆解图

其实里面的东西很简单，一块白色的PCB板，采用了纽扣电池供电（CR2540）。白色PCB的设计看起来还是很漂亮，仔细看一下最核心的器件采用了Nordic的低功耗蓝牙SoC芯片。目前市场上流行的蓝牙芯片厂商主要有TI、CSR以及Nordic，这款nRF51822是Nordic最新推出的用于BLE和2.4GHz无线应用的SoC芯片，还集成了Cortex-M0内核，后面我们会做详细介绍。从Estimote内部的PCB来看，nRF51822的外围电路也很简单，板上还配备了温度传感器和ST的加速度计LIS3DH，用户APP可以灵活调用这些传感器数据。

Estimote内部PCB

目前TI的BLE方案使用还是比较多，而且最近TI宣布其低功耗蓝牙产品全线支持iBeacon，之前爱板网拆解的寻物防丢器就是采用的CC2540。不过Estimote选择了Nordic的nRF51822，这款芯片功能也很强大，爱板网论坛曾经组织了一款nRF51822开发板的团购，反响热烈，可见拥泵也不少。

Estimote Beacon框图

推荐开发板

• RN52蓝牙音频开发套件，评估rn52蓝牙音频硬件模块
• RB无线蓝牙模块，简单小巧、轻便的无线蓝牙模块

nRF51822

Nordic是一家挪威的无工厂（Fabless）半导体设计公司，专长是2.4GHz以及低于1GHz频段的超低功耗（ULP）短距离无线通信，其nRF24L系列射频芯片应用很广泛。nRF51822是Nordic全新nRF51系列第一颗多协议蓝牙/2.4GHz专用RF SoC芯片，nRF51系列集成了新的2.4GHz多协议射频收发器以及32位的ARM Cortex-M0内核。因此功耗降低50%，大幅提升RF性能，而且处理能力比上一代Nordic芯片提升10倍以上。

nRF51822是一颗高性能、高灵活度的2.4GHz单芯片SoC，支持BLE和2.4GHz ULP无线协议。内置了一颗32位ARM Cortex-M0处理器，带有256KBFlash和16KB RAM，其内置2.4GHz射频接收器不仅支持低功耗蓝牙，而且与之前nRF24L系列无线兼容。

nRF51822 SoC

Nordic是蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）的成员，它把ULP射频设计方面的核心技术贡献给了BLE，构成了Bluetooth 4.0的标志性特征。nRF51822支持的多协议使设计人员免受专用软件框架束缚。nRF51822作为单芯片SoC还有一个非常有特点的可编程外设互联系统（PPI），内置了丰富的模拟和数字外设如射频收发器、计时器等等。这些外设资源可以通过PPI实现无需通过处理器互相作用，从而降低处理器活动时间节省功耗，31个IO可以根据PCB布线需求灵活配置外设接口。nRF51822采用了单电源供电（1.8V-3.6V），可以采用1.8V直接供电也可利用内置的降压DC-DC。下面是nRF51882的一些特点：

•  内置32位ARM Cortex-M0处理器，256kB 片上Flash和 16kB RAM；
• 支持蓝牙低功耗协议栈，同时与nRF24L系列兼容
• 16 PPI通道；
• 可配置IO接口，6x6mm 48 脚 QFN 封装，提供最多可达 31 个 GPIO；
• 撘配片上 LDO时电源范围为1.8-3.6V， LDO 旁路模式为1.75-1.95V ；
• 可每一个外设资源提供灵活电源管理，更进一步降低功耗
• 3种数据传输速率 (2Mbps/1Mbps/250kbps)
• 片上下拉 DC/DC 转换器用于 3V 电池（例如，纽扣电池）；
• 片上+/- 250 ppm 32kHZ RC 振荡器，在蓝牙 低功耗应用，不需外部 32kHz 晶体，可节省成本和电路板空间；
• 6x6mm 48 脚 QFN 封装，提供最多可达 32 个 GPIO；

nRF51822提供了免版权可更新的完整蓝牙协议栈以及流行的Cortex-M0开发环境，能够简化设计开发。通过拆解发现蓝牙解决方案的硬件设计不是很复杂，而且尺寸可以设计的很小，反而最大的限制是电池尺寸。非常适合应用于消费电子配件、可穿戴设备、运动健康以及玩具等等。BLE设备最大的优点是功耗，下表是几个厂商主流产品的简单比较，只作为一个参考。

功耗对比，仅做参考

Bluetooth4.0的推出给了蓝牙更大的活力，随着IOS和Android的支持，当Bluetooth4.0成了手机的标配，其应用会更为广泛。智能硬件尤其是可穿戴设备会更为普及，Bluetooth4.0可以说是现在非常火热的领域。蓝牙的潜力可以说是非常大，苹果的iBeacon也许并不仅仅着眼与此，随着蓝牙安全性提高（支持AES加密），苹果可能更关注于移动支付。和Android大力支持NFC不同，IOS设备一直没有配备NFC，而是转向蓝牙。如果iBeacon成功进入移动支付，那对我们普通生活又会是颠覆性变化。

目前iBeacon的部署大部分都是实验阶段，还有很多亟待解决的问题：

• 其一安全性方面，目前iBeacon的广播信号格式是公开的，这样很容易复制iBeacon基站的广播信号，而接收的IOS设备无法分辨真伪。一个解决方法是在广播信息中添加验证信息。
• 另一个方面射频信号在传播中容易被干扰或者吸收，所以尽管Estimote号称最大广播范围有70米，但是它建议最佳距离10米左右。对于室内导航来说，部署的基站越多，发送信号频率越快，导航的精度就越高。但是同时成本和耗电量也上升。
• 最后一个iBeacon很有可能的移动支付还没有完善，目前苹果也没有很好方案。短期内通过iBeacon实现移动支付还有难度。

尽管如此，iBeacon还是潜力无穷，这是一块崭新领域，吸引了很多创新企业。至于它的发展可能要看苹果会如何引导这个产业。