reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© Pixabay Technologie | 28 marca 2017

Technologia Bluetooth 5 dla IoT - Cz. 2

Zapraszamy do lektury drugiej części artykułu o rewolucji, jaką nowy standard Bluetooth może przynieść w sieciach IoT.
Jeśli przegapiliście poprzednią część, zapraszamy do lektury: Technologia Bluetooth 5 dla IoT - Cz. 1

Inny dostawca IP, Indyjska firma Mindtree, we współpracy z firmą Texas Instruments umieściła interfejs komunikacyjny Bluetooth 4.2 w układzie procesora CC1350. Połączenie wbudowanego niskiej mocy transceivera RF dual-band z 48MHz mikrokontrolerem ARM Cortex-M3, umożliwia stosunkowo łatwe przejście do wyższego standardu Bluetooth 5. Zastosowana 2Mbps modulacja GFSK pozwala dodatkowo na znaczną poprawę przepustowości a także łatwe wdrażanie w projektowane urządzenia. Opracowany kontroler radiowy oparto na dedykowanym układzie Cortex-M0, który obsługuje komendy niskiego poziomu protokołu RF. Są one przechowywane w pamięci ROM lub RAM, zapewniając tym samym małe zużycie energii i elastyczność obsługi obu protokołów sub-1 GHz i 2,4 GHz (na przykład Bluetooth Low Energy). W ten sposób analogowe i cyfrowe czujniki przeznaczone dla Internetu Przedmiotów mogą być obsługiwane za pomocą dedykowanego i autonomicznego kontrolera. Dzięki temu rozwiązaniu główny rdzeń Cortex-M3 pozostaje w trybie uśpienia, co czyni ten układ wysoce energooszczędnym. Zarządzanie mocą i zegarem oraz systemy radiowe wymagają określonej konfiguracji i obsługi przez odpowiednie oprogramowanie, które zostało zaimplementowane w dedykowanym systemie czasu rzeczywistego (TI-RTOS).

Mindtree współpracuje także z firmą Synopsys, w celu opracowania kompletnego projektu Bluetooth Smart IP 4.2, wykorzystującego procesy technologiczne 55nm i 180nm opracowane w TSMC. Połączenie fizycznego IP od Synopsys z warstwą łącza BlueLitE od Mindtree oraz oprogramowaniem stosu IP, pozwala projektantom układów z BLE na minimalizację ryzyka i redukcję wyzwań związanych z integracją układów SoC o ultra-niskim poborze mocy, do zastosowań w Internecie Przedmiotów. Synopsys PHY IP pracuje na zasilaniu poniżej jednego wolta, co znacznie wydłuża żywotność użytych baterii oraz posiada zintegrowane anteny w celu zapewnienia poprawnej transmisji sygnału pomiędzy anteną a źródłem. To dodatkowo redukuje koszty stosowania zewnętrznych elementów.

Technologia Bluetooth 5 jest obecnie wdrażana do różnych urządzeń. Przykładem może być rodzina układów SoC - nRF52 firmy Nordic Semiconductor. nRF52 to rodzina ultra-niskiej mocy układów SoC zbudowanych wokół 32-bitowego rdzenia ARM Cortex-M4F z 1MB pamięci flash i 256kB pamięci RAM. Najnowsze wbudowane 2,4GHz transceivery obsługują wszystkie dostępne szybkości transmisji w standardzie Bluetooth 5, począwszy od najnowszej 2Mbps, przez istniejący 1Mbps, do transmisji dalekiego zasięgu o prędkościach 500kbps i 125kbps. Radio wykorzystuje pomiar wysokiej rozdzielczości siły odbieranego sygnału RSSI (Received Signal Strength Indicator) do określenia szybkości transmisji oraz posiada zautomatyzowane funkcje, aby zmniejszyć obciążenie procesora, w tym EasyDMA dla bezpośredniego dostępu do pamięci przez dane pakietów. Nordic udostępnia również bezpośrednio cały stos protokołów dla Bluetooth 5 Low Energy pod nazwą SoftDevices oraz układ nRF52840 obsługiwany przez protokół S140 SoftDevice, który jest wielozadaniowy i z energooszczędnym stosem protokołów.

Rysunek 3. Płytka ewaluacyjna z układem nRF52840 od Nordic Semiconductor.

Wiele z istniejących urządzeń z Bluetooth 4.2 zostało zaprojektowanych z myślą o następnej generacji transmisji danych i dlatego układy SoC Bluetooth dla IoT zajmują jedynie niewielką część całego projektu układu. Przykładem jest układ CYBL11573 od Cypress Semiconductor, którego większość układu jest przeznaczona do obsługi peryferiów.


Rysunek 4. Schemat blokowy układu CYBL11573 dedykowanego do zarządzania czujnikami w aplikacjach IoT.

Podsystem BLE składa się z warstwy łącza danych (Link Layer) i fizycznej (Physical Layer). Warstwa łącza obsługuje zarówno nadrzędne jak i podrzędne funkcje oraz realizuje krytyczne funkcje czasowe: szyfrowanie i zarządzanie redukcją zużycia energii, zapewniając tym samym minimalną ingerencję procesora i wysoką wydajność. Główne elementy protokołu: HCI i LCP są realizowane przez oprogramowanie. Wyszczególnione elementy zmieniają się wraz z nową technologią Bluetooth 5.

Analogicznie rodzinę sterowników z Bluetooth EFR32MG od Silicon Labs można uaktualnić do Bluetooth 5. Obecnie układy te zbudowane są na rdzeniach 40MHz ARM Cortex-M4 ze skalowalną pamięcią i opcją konfiguracji radia. Podobnie jak w innych implementacjach dla Internetu Przedmiotów, 12-kanałowy system Peripheral Reflex umożliwia autonomiczne zarządzanie urządzeniami peryferyjnymi, natomiast zintegrowany 2,4GHz balun oraz wzmacniacz mocy zapewniają do 19,5dBm mocy nadajnika.

Wraz z uruchomieniem Bluetooth 5 na początku 2017 roku, producenci układów starają się zwiększyć funkcjonalność układów SoC dla Internetu Przedmiotów. Stosując rozwiązania RivieraWaves czy MindTree mogą teraz skoncentrować się na dodatkowych peryferiach oraz zarządzaniu zużyciem energii, bez zbędnego ryzyka związanego z implementacją w układach SoC . Niewątpliwie rozwój technologii Bluetooth jest potrzebny ze względu na pojawiające się w lawinowym tempie urządzenia dla IoT. Nowy standard, który zapewnia większy zasięg, szybszą transmisję i większe bezpieczeństwo być może w niedługim czasie jeszcze bardziej ewoluuje i przyczyni się do zmiany podejścia wielu producentów i rezygnacji ze stosowania standardów Wi-Fi.

Artykuł uzyskany dzięki uprzejmości © Digi-Key Electronics.

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 14 2017 20:30 V8.8.9-1