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蓝牙 4.0 释放物联网和云服务的强大功能

蓝牙 4.0 中最新的低功耗蓝牙通讯协议正推动全新的电池供电型和便携式系统市场的发展。 设计人员期望在其新产品及现有产品线中集成这种连接功能,以释放物联网和云服务的强大功能。 然而,在产品中增加无线功能可能是一个挑战,而对于那些发往世界各地并需要获得全球认证的产品来说尤其困难。 设计人员对设计此类系统极为头痛,因为他们不得不为此占用系统核心功能的开发时间。

鉴于在智能手机和平板电脑中的地位,蓝牙已成为一种 关键的通讯技术。 智能蓝牙就绪型手机已随处可见,这意味着开发人员无需再为创建其它 IoT 无线连接要求的独立网关而担忧。 而且,智能手机上运行的 app 可用于向心率监视仪、玩具或遥控装置提供接口。 这种蓝牙连接也为开发人员开启了互联网和云服务的大门,从而实现数据的自动采集和编译,提供远超目标设计或者甚至是智能手机的计算能力。

尽 管这在过去已成为可能,但属于蓝牙 4.0 一部分的全新低功耗蓝牙 (BLE) 规范能使这种连接在 IoT 节点中更易于实现。 减少功耗即减少节点中的电池负载,并且能将终端设备中的电池寿命延长数月甚至数年。 这已成为这项新规范被采纳的关键驱动因素,特别是在嵌入式市场中。

智能蓝牙的智能表现在哪里?

为 实现更低功耗,智能蓝牙同样采用与以前的传统蓝牙相同的 2.4 GHz ISM 频段,但其数据包较小,链路比特率为 1 Mb/s 并在采用 2 MHz 信道时的应用吞吐量为 100 kb/s。 这使得这项技术非常适合 IoT 应用,而非大型文件传输。 不过,应用的较低比特率可通过将延时从传统蓝牙的 100 ms 缩短至 3 ms 进行补偿,以更快地建立连接,使更多的监视应用能更快地响应数据查询、实现更小的占空比,最终降低功耗。 最大发射功耗已降至 10 mW,足以满足短距离传输要求。 所有这些均与蓝牙模块的天线前端设计同时考虑,使智能蓝牙的性能要求与那些应用要求相匹配。

智能蓝牙的应用

智 能蓝牙正越来越多地被用在由智能手机控制并在一段时间内采集数据的应用中,如便携式心率仪或血压计。 这种技术可用于遥控器、自行车记录仪、称重设备或各种各样的运动和健身传感器。 能限制各种机遇的只有设计人员的想象力,能捕捉到所有这些机遇的则是无处不在的智能手机、平板电脑以及与云端的数据连接。

无论什么样的 应用,只要能使用电池在长达数月甚至数年的时间内向无线连接供电,就能让更多的设备轻松连接到范围更大的网络。 产品设计人员能使用分立式元件——SOC、晶体、滤波器、天线及其它更多元件实现智能蓝牙技术。 然而,尤其在中小生产规模的应用中,使用现成的模块可提供更具成本效益的解决方案。 各种模块会减少设计工作并缩短产品面市时间,而当这些模块已通过其使用地所在国家的相关无线电监管机构的蓝牙资质认可和认证时,结果会更令人满意。

是什么决定了一个良好的智能蓝牙模块设计能适用于 IoT?

无论是用于消费、健康应用还是其它应用,一个适应 IoT 的良好智能蓝牙模块必须设计灵活且能快速面市。 例如,Taiyo YudenEYSFCNZXX 硬件可通过 UART 接口与现有主控制器连接,从而轻松地添加到设计中。


图 1:Nordic Semiconductor 的 nRF51822 智能蓝牙片上系统是 Taiyo Yuden EYSFCNXX 模块的核心元件。

把最新 nRF51822 智能蓝牙片上系统 (SoC)(由 Nordic Semiconductor 提供,图 1)与合格蓝牙模块上的优化型陶瓷天线组合在一起,设计人员就能很有把握地插入智能蓝牙功能。 该模块体积为 9.6 x 12.9 x 2 mm(见图 2),因此可集成到各种各样的设备中。 开发人员可利用 Nordic Semiconductor 提供的软件,包括通过蓝牙资质认可的规范和演示应用。 其中,演示应用包括 UART 服务、温度传感器、接近标签、信标和心率监视仪。

该模块在前端无线电实现部分中含有一个陶瓷天线和滤波器,并且获得了多国无线电类型认证,具体包括美国 FCC、加拿大 IC RSS 和日本 MIC,此外还能缩短最终产品的上市时间。

是该与众不同的时候了


图 2:Taiyo Yuden EYSFCNZXX 智能蓝牙模块能方便、快速地添加到设计中,从而让设计人员更多地关注核心差异。

对 于新 IoT 或消费类设计,可将 nRF51822 中的 32 位 ARM Cortex-M0 内核用作主微控制器。 尽管这需要运行 BLE 协议堆栈,但它有额外的处理能力且在 256 KB 闪存和 16 KB RAM 中还有备用存储空间,可用来运行一些较小的主应用。

这 是通过模块接口实现的。 EYSFCNZXX 模块为 29 个 I/O 引脚提供了访问路径,其中一些引脚可配置成 SPI、I²C 或 UART 接口,或者配置成 8/9/10 位、6 通道模数转换器的连接,以使传感器与模块直接连接。 这样,一个简单设计就不需要外部微控制器和存储器,从而减小成本和空间,使其产品在目标市场中占有一席之地。 这种对处于模块核心的 SoC 的完全控制能力,会让开发人员在进行总体系统设计时获得重要优势。

结论

全新一代便携式和联网式家庭设备必定会利用到智能蓝牙技术。 随着智能手机、平板电脑对广泛的新应用提供低功耗蓝牙 4.0 支持,设计人员能很容易在众多连接物联网的产品中添加激动人心的新特性。
(责任编辑:ioter)

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