Bluetooth 5.1 SoC разработан, чтобы уменьшить размер конструкции и уменьшить стоимость

Bluetooth Low Energy сыграл ключевую роль в революции Интернета вещей - особенно для беспроводной связи на малых расстояниях в устройствах, в которых время автономной работы имеет решающее значение. Появление фитнес-трекеров и умных часов привело к дальнейшему развитию рынка Bluetooth.

Устройство Bluetooth ( Рис. 1 ) состоит из хоста и контроллера. Стек Bluetooth и текущее приложение выполняются на хосте, в то время как операции основной полосы частот выполняются на контроллере, который поддерживает либо классический Bluetooth (BR / EDR), либо низкое потребление (BLE). Оба взаимодействуют через интерфейс хост-контроллер (HCI).

Рис. 1. Блок-схема одномодовой и двухрежимной архитектуры Bluetooth.

BLE - это обозначение, используемое для специальных расширений, начавшихся с версии 4. В версиях 4.1 и 4.2 были внесены незначительные улучшения, но именно с версией 5 основные обновления прибыли с высокой скоростью передачи данных и низким энергопотреблением.

Bluetooth 5 был анонсирован во второй половине 2016 года, предлагая скорость передачи 2 МБ / с, зону покрытия 240 метров и пониженное энергопотребление. Но этих разработок все еще было недостаточно, чтобы идти в ногу с беспроводным подключением следующего поколения.

Таким образом, та же группа особого интереса (SIG) Bluetooth объявила спецификации для нового Bluetooth 5.1 примерно в конце 2018 года. Наиболее важным нововведением является способность Bluetooth 5.1 также работать в качестве локатора с точностью до нескольких метров. . Спецификация Bluetooth 5.1 предлагает два разных метода определения положения устройств в пространстве:угол прибытия (AoA) и угол вылета (AoD).

Сегодня большинство носимых устройств работают с Bluetooth Low Energy. Эта технология считается недорогим решением, требующим очень мало энергии. Изделие может работать от небольшой батареи в течение нескольких месяцев или даже лет в некоторых случаях. Компания Dialog Semiconductor представила самую компактную и наиболее энергоэффективную SoC Bluetooth 5.1 - DA14531 . . Сопутствующий новый модуль также упрощает разработку продуктов Bluetooth и предоставляет более широкие возможности для внедрения приложений IoT.

Чип SmartBond TINY основан на 32-битном ядре ARM Cortex M0 + со встроенной памятью и полным набором аналоговых и цифровых периферийных устройств. Его реализация направлена ​​на решение проблемы увеличения затрат на проектирование устройств IoT, позволяя уменьшить общий размер системы при сохранении высокой производительности. Компания Dialog разработала SoC, чтобы снизить затраты на добавление функциональности BLE до 0,50 доллара США при больших объемах.

Небольшой размер делает SoC подходящим для любой конструкции с ограниченным пространством, например для электронных стилусов, этикеток на полках, маяков или активных RFID-меток для отслеживания активов. SoC также может использоваться в приложениях, требующих подготовки, таких как камеры, принтеры и беспроводные маршрутизаторы.

DA14531 также расширяет возможности беспроводного подключения для приложений в области подключенной медицины. Примеры включают ингаляторы, дозаторы лекарств, весы, термометры и глюкометры. ( Рис. 2 ).

Рис. 2. Блок-схема DA14531.

По данным Dialog, SmartBond Tiny, размещенный в корпусах размером всего 2,0 x 1,7 мм, примерно вдвое меньше своих предшественников. SoC требует всего шести внешних компонентов, одного источника синхронизации и источника питания для создания полноценной системы Bluetooth с низким энергопотреблением ( Рис. 3 ). Это позволяет разработчикам адаптировать микросхему практически к любой схеме мониторинга радиочастотных ресурсов.

«Внешние компоненты действительно ограничены, поэтому требуются два конденсатора. При определенных условиях силовой индуктор можно не использовать », - сказал Адри Ван Мейерен, менеджер по маркетингу продукции в Америке, Bluetooth Low Energy, Dialog Semiconductor.

Рис. 3. Схема системы с питанием от щелочных батарей - конфигурация с повышенным напряжением.

Модуль обеспечивает долгий срок службы и надежность даже при использовании небольших батарей и позволяет клиентам использовать преимущества новой архитектуры в рамках разработки продукта, вместо того, чтобы сертифицировать свои платформы, что позволяет сэкономить время, усилия по разработке и затраты. Встроенный DC / DC преобразователь DA14531 обеспечивает широкий диапазон рабочего напряжения от 1,1 В до 3,3 В.

«Что касается батарей и преобразователя постоянного тока в постоянный, мы можем работать с любыми батареями на 1,4 В / 1,5 В, а также с батареями на 3 В, такими как батарейки типа« таблетка ». И поскольку у нас есть встроенный повышающий преобразователь, это дает экономию. Эффективность DC / DC немного зависит от качества вашего индуктора, но вы можете получить КПД около 85% », - сказал Ван Мейерен.

«Функция постоянного / постоянного тока важна, особенно для одноразовых батарей. Эти одноразовые батареи очень часто имеют очень маленькую емкость, например, 15 миллиампер-час. И если DC / DC преобразователь запускается, есть пиковый ток, заряжающий катушку индуктивности и конденсаторы, и у нас есть ограничитель тока, который вы можете установить в диапазоне от 6 мА до 96 мА, что позволяет нам начать работу с любой батареей, независимо от условие », - добавил он.

Благодаря низкому энергопотреблению Bluetooth Low Energy приложения могут работать от небольшой батареи в течение четырех или пяти лет. Это жизненно важно для приложений, которым требуется только периодический обмен небольшими объемами данных.

Dialog также предлагает DA14531 SmartBond TINY Development Kit . , который объединяет DA14531 Bluetooth Low Energy SoC. Благодаря двум интерфейсам заголовка mikroBUS и одному интерфейсу Arduino, система предлагает расширенные функциональные возможности ( Рис. 4 ).

Рис. 4:DA14531 SmartBond TINY Development Kit Pro.

В настоящее время Bluetooth используется примерно 8,2 миллиардами устройств по всему миру, от смартфонов до ноутбуков, и является основным игроком в нашей повседневной технологической жизни. По прогнозам Cisco, к 2020 году будет использоваться более 50 миллиардов этих интеллектуальных устройств, при этом Bluetooth SIG будет поддерживать до трети этих устройств.

При наличии на рынке миллиардов интеллектуальных устройств с поддержкой BLE список приложений для этого протокола неограничен. Для выбора BLE необходимо принять во внимание ряд атрибутов:форм-фактор, электрические характеристики, желаемую функциональность, инструменты разработки программного обеспечения и техническую поддержку.