一、產品概述

Air5101S 是一款超小型低功耗藍牙透傳模組，尺寸為 6×15.3×2.25mm，基于 BLE 5.2 技術打造，采用工業級設計，搭配簡潔 AT 指令集。可與現有 4G 模組（如 Air780 系列）搭配，通過"外掛"方式實現功能升級，為物聯網場景提供短距離無線數據傳輸解決方案。

1.1 核心參數：

型號說明

藍牙技術規格：

工作模式：

1.2 功耗模式

常規模式 0、低功耗模式 1 和低功耗模式 3，開發者可根據應用場景靈活調配。

其中低功耗模式 1 和低功耗模式 3 的功耗相同，只是喚醒后的行為不同：

• 常規模式 0： 藍牙正常工作；
• 低功耗模式 1： 可被發現和連接；喚醒后，會在 80ms 后再次進入低功耗模式 1。
• 低功耗模式 3： 可被發現和連接；喚醒后，自動退出低功耗模式 3，進入常規模式 0。

因此低功耗模式 1 和低功耗模式 3，在下方功耗表中統稱為低功耗模式。

從 Air5101S 功耗數據表可知：

發射功率 6dBm，連接狀態下工作間隔為 1000ms 時，低功耗模式平均電流為 70uA；廣播狀態下工作間隔為 10000ms 時，低功耗模式平均電流僅為 32uA。

uA 級的功耗表現，意味著采用紐扣電池供電的設備，也可穩定運行數月甚至數年之久。

二、核心功能

2.1 BLE 近場通信

Air5101S 提供穩定可靠的 BLE 近場通信能力，支持以下特性：

• 雙工作模式 ：支持 AT 指令模式和透傳模式，可根據應用場景靈活切換
• 豐富的配置選項 ：可配置設備名稱、廣播參數、連接參數等
• 低功耗設計 ：支持三種功耗模式（常規模式、低功耗模式 1、低功耗模式 3）
• 數據透傳 ：建立連接后數據透明傳輸，無需協議封裝
• 事件通知 ：實時通知連接狀態、數據接收等事件

通過 exril_5101 擴展庫，4G 模組可以控制 Air5101S，實現藍牙數據的收發和管理。

API

核心接口：

exril_5101.on(cbfunc) – 注冊事件回調

exril_5101.mode(mode, timeout) – 切換工作模式

exril_5101.set(config, timeout) – 配置參數

exril_5101.get(key, timeout) – 獲取設備信息

exril_5101.send(data, wakeup_option, timeout) – 向已連接的藍牙主設備發送數據

exril_5101.disconnect(timeout) – 斷開連接

exril_5101.status(timeout) – 查詢連接狀態

exril_5101.wakeup(source, level, width, timeout) – 配置喚醒主控功能

系統控制接口：

exril_5101.restart(timeout) – 軟重啟模塊

exril_5101.restore(timeout) – 恢復出廠設置

exril_5101.save(timeout) – 保存配置到 Flash

功耗管理接口：

exril_5101.power(mode, wakeup_option, timeout) – 設置功耗模式

看門狗接口：

exril_5101.wdt.init(timeout, level, width, sync_timeout) – 初始化看門狗

exril_5101.wdt.feed(sync_timeout) – 喂狗操作

exril_5101.wdt.close(sync_timeout) – 關閉看門狗

exril_5101.wdt.status(sync_timeout) – 查詢看門狗狀態

開發流程 ：

1. 加載 exril_5101 擴展庫
2. 初始化 Air5101，配置設備參數
3. 注冊事件回調，處理藍牙事件
4. 根據應用需求，實現相應功能

2.2 互為看門狗

Air5101S 內置看門狗功能，可與 4G 模組實現"互為看門狗"的可靠機制：

Air5101S 守護主控： Air5101S 作為獨立的硬件看門狗。當主控運行異常、未能在設定時間內“喂狗”時，Air5101S 模組能通過 SWITCH 引腳自動輸出指定電平，強制重啟主控。

主控守護 Air5101S： 主控也可作為 Air5101S 的看門狗，當 Air5101S 工作異常時，主控可拉低 Air5101S 的 RESET 腳，復位 Air5101S。

Air5101S 開發板引腳說明

• VBAT ：電源輸入引腳，連接外部電源（3.3V--5.5V）；
• SWITCH ：當主控不按時喂 Air5101S 時，拉高該信號，通過三極管反向后，拉低主控 RESET 復位；
• RST_OUT ：與 SWITCH 通過三極管反向連接（連接主控 RESET 引腳，用于復位主控）；
• RESET ：當主控發 AT 指令給 Air5101S 得不到響應時，通過拉低此管腳可復位 Air5101S；
• RST_IN ：與 RESET 經三極管反向連接（連接主控 GPIO 引腳，用于復位 Air5101S）；
• WAKEUP ：當主控進入低功耗模式，Air5101S 與手機或其他藍牙設備保持連接；當藍牙連接斷開或收到數據時，可通過此管腳喚醒主控以恢復主控的處理數據功能；
• RXD ：與主控的 TXD 引腳連接；
• TXD ：與主控的 RXD 引腳連接。

2.3 通過 Air5101S 的藍牙為 4G 升級固件

Air5101S 支持通過藍牙為 4G 模組升級固件，提供兩種工具方式：

方式一：Python 工具升級

原理 ：使用專用的 Python 腳本工具，通過藍牙連接 Air5101S，將固件數據傳輸到 4G 模組進行升級。

優勢 ：

• 操作簡單，通過命令行即可完成
• 支持自動化腳本操作
• 適合開發人員和批量升級場景

實現流程 ：

進入到 ble_fota 目錄下運行 cmd 命令進入命令行程序，然后等待設備運行并初始化藍牙后運行下面命令：

python ble_fota_tool.py -f ble_fota.bin

方式二：Web 界面升級

原理 ：通過 Web 瀏覽器訪問專用的升級頁面，通過藍牙連接 Air5101S，實現可視化的固件升級操作。

優勢 ：

• 界面友好，操作直觀
• 持進度顯示和操作引導

實現流程 ：

代碼文件夾中有個 html 文件，放到 Chrome 或者 Edge 瀏覽器打開：

然后等待升級完成即可。

技術實現 ：兩種方式均基于 Air5101S 的透傳功能，通過 exril_5101 擴展庫來實現數據傳輸，確保固件數據的可靠傳輸和升級過程的穩定性。

三、應用場景

Air5101S 適用于各類物聯網設備和無線通信應用，包括但不限于：

• 智能設備控制 ：通過手機藍牙控制設備
• 數據透傳 ：實現設備與手機之間的數據傳輸
• 遠程固件升級 ：通過藍牙為 4G 設備升級固件
• 系統穩定性保障 ：利用看門狗功能確保系統穩定運行
• 低功耗應用 ：適用于電池供電的便攜設備

四、總結

1. 低成本升級 ：通過「外掛」方式為現有 4G 設備添加藍牙功能，無需重新設計硬件，降低開發成本與周期
2. 高可靠性 ：內置看門狗功能，與 4G 模組實現 互為守護 ，提升系統穩定性
3. 靈活升級 ：支持通過藍牙為 4G 模組升級固件，提供 兩種升級方式，便于遠程維護
4. 低功耗設計 ：多種功耗模式可選，靈活適配不同應用場景的能耗需求
5. 易于集成 ：提供 完整的擴展庫和 API ，大幅簡化開發流程
6. 穩定通信 ：基于 BLE 5.2 技術，提供穩定可靠的藍牙通信體驗

審核編輯 黃宇