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

Technologia Bluetooth 5 dla IoT - Cz. 2

Zapraszamy do lektury drugiej cz臋艣ci artyku艂u o rewolucji, jak膮 nowy standard Bluetooth mo偶e przynie艣膰 w sieciach IoT.
Je艣li przegapili艣cie poprzedni膮 cz臋艣膰, zapraszamy do lektury: Technologia Bluetooth 5 dla IoT - Cz. 1

Inny dostawca IP, Indyjska firma Mindtree, we wsp贸艂pracy z firm膮 Texas Instruments umie艣ci艂a interfejs komunikacyjny Bluetooth 4.2 w uk艂adzie procesora CC1350. Po艂膮czenie wbudowanego niskiej mocy transceivera RF dual-band z 48MHz mikrokontrolerem ARM Cortex-M3, umo偶liwia stosunkowo 艂atwe przej艣cie do wy偶szego standardu Bluetooth 5. Zastosowana 2Mbps modulacja GFSK pozwala dodatkowo na znaczn膮 popraw臋 przepustowo艣ci a tak偶e 艂atwe wdra偶anie w projektowane urz膮dzenia. Opracowany kontroler radiowy oparto na dedykowanym uk艂adzie Cortex-M0, kt贸ry obs艂uguje komendy niskiego poziomu protoko艂u RF. S膮 one przechowywane w pami臋ci ROM lub RAM, zapewniaj膮c tym samym ma艂e zu偶ycie energii i elastyczno艣膰 obs艂ugi obu protoko艂贸w sub-1 GHz i 2,4 GHz (na przyk艂ad Bluetooth Low Energy). W ten spos贸b analogowe i cyfrowe czujniki przeznaczone dla Internetu Przedmiot贸w mog膮 by膰 obs艂ugiwane za pomoc膮 dedykowanego i autonomicznego kontrolera. Dzi臋ki temu rozwi膮zaniu g艂贸wny rdze艅 Cortex-M3 pozostaje w trybie u艣pienia, co czyni ten uk艂ad wysoce energooszcz臋dnym. Zarz膮dzanie moc膮 i zegarem oraz systemy radiowe wymagaj膮 okre艣lonej konfiguracji i obs艂ugi przez odpowiednie oprogramowanie, kt贸re zosta艂o zaimplementowane w dedykowanym systemie czasu rzeczywistego (TI-RTOS).

Mindtree wsp贸艂pracuje tak偶e z firm膮 Synopsys, w celu opracowania kompletnego projektu Bluetooth Smart IP 4.2, wykorzystuj膮cego procesy technologiczne 55nm i 180nm opracowane w TSMC. Po艂膮czenie fizycznego IP od Synopsys z warstw膮 艂膮cza BlueLitE od Mindtree oraz oprogramowaniem stosu IP, pozwala projektantom uk艂ad贸w z BLE na minimalizacj臋 ryzyka i redukcj臋 wyzwa艅 zwi膮zanych z integracj膮 uk艂ad贸w SoC o ultra-niskim poborze mocy, do zastosowa艅 w Internecie Przedmiot贸w. Synopsys PHY IP pracuje na zasilaniu poni偶ej jednego wolta, co znacznie wyd艂u偶a 偶ywotno艣膰 u偶ytych baterii oraz posiada zintegrowane anteny w celu zapewnienia poprawnej transmisji sygna艂u pomi臋dzy anten膮 a 藕r贸d艂em. To dodatkowo redukuje koszty stosowania zewn臋trznych element贸w.

Technologia Bluetooth 5 jest obecnie wdra偶ana do r贸偶nych urz膮dze艅. Przyk艂adem mo偶e by膰 rodzina uk艂ad贸w SoC - nRF52 firmy Nordic Semiconductor. nRF52 to rodzina ultra-niskiej mocy uk艂ad贸w SoC zbudowanych wok贸艂 32-bitowego rdzenia ARM Cortex-M4F z 1MB pami臋ci flash i 256kB pami臋ci RAM. Najnowsze wbudowane 2,4GHz transceivery obs艂uguj膮 wszystkie dost臋pne szybko艣ci transmisji w standardzie Bluetooth 5, pocz膮wszy od najnowszej 2Mbps, przez istniej膮cy 1Mbps, do transmisji dalekiego zasi臋gu o pr臋dko艣ciach 500kbps i 125kbps. Radio wykorzystuje pomiar wysokiej rozdzielczo艣ci si艂y odbieranego sygna艂u RSSI (Received Signal Strength Indicator) do okre艣lenia szybko艣ci transmisji oraz posiada zautomatyzowane funkcje, aby zmniejszy膰 obci膮偶enie procesora, w tym EasyDMA dla bezpo艣redniego dost臋pu do pami臋ci przez dane pakiet贸w. Nordic udost臋pnia r贸wnie偶 bezpo艣rednio ca艂y stos protoko艂贸w dla Bluetooth 5 Low Energy pod nazw膮 SoftDevices oraz uk艂ad nRF52840 obs艂ugiwany przez protok贸艂 S140 SoftDevice, kt贸ry jest wielozadaniowy i z energooszcz臋dnym stosem protoko艂贸w.

Rysunek 3. P艂ytka ewaluacyjna z uk艂adem nRF52840 od Nordic Semiconductor.

Wiele z istniej膮cych urz膮dze艅 z Bluetooth 4.2 zosta艂o zaprojektowanych z my艣l膮 o nast臋pnej generacji transmisji danych i dlatego uk艂ady SoC Bluetooth dla IoT zajmuj膮 jedynie niewielk膮 cz臋艣膰 ca艂ego projektu uk艂adu. Przyk艂adem jest uk艂ad CYBL11573 od Cypress Semiconductor, kt贸rego wi臋kszo艣膰 uk艂adu jest przeznaczona do obs艂ugi peryferi贸w.


Rysunek 4. Schemat blokowy uk艂adu CYBL11573 dedykowanego do zarz膮dzania czujnikami w aplikacjach IoT.

Podsystem BLE sk艂ada si臋 z warstwy 艂膮cza danych (Link Layer) i fizycznej (Physical Layer). Warstwa 艂膮cza obs艂uguje zar贸wno nadrz臋dne jak i podrz臋dne funkcje oraz realizuje krytyczne funkcje czasowe: szyfrowanie i zarz膮dzanie redukcj膮 zu偶ycia energii, zapewniaj膮c tym samym minimaln膮 ingerencj臋 procesora i wysok膮 wydajno艣膰. G艂贸wne elementy protoko艂u: HCI i LCP s膮 realizowane przez oprogramowanie. Wyszczeg贸lnione elementy zmieniaj膮 si臋 wraz z now膮 technologi膮 Bluetooth 5.

Analogicznie rodzin臋 sterownik贸w z Bluetooth EFR32MG od Silicon Labs mo偶na uaktualni膰 do Bluetooth 5. Obecnie uk艂ady te zbudowane s膮 na rdzeniach 40MHz ARM Cortex-M4 ze skalowaln膮 pami臋ci膮 i opcj膮 konfiguracji radia. Podobnie jak w innych implementacjach dla Internetu Przedmiot贸w, 12-kana艂owy system Peripheral Reflex umo偶liwia autonomiczne zarz膮dzanie urz膮dzeniami peryferyjnymi, natomiast zintegrowany 2,4GHz balun oraz wzmacniacz mocy zapewniaj膮 do 19,5dBm mocy nadajnika.

Wraz z uruchomieniem Bluetooth 5 na pocz膮tku 2017 roku, producenci uk艂ad贸w staraj膮 si臋 zwi臋kszy膰 funkcjonalno艣膰 uk艂ad贸w SoC dla Internetu Przedmiot贸w. Stosuj膮c rozwi膮zania RivieraWaves czy MindTree mog膮 teraz skoncentrowa膰 si臋 na dodatkowych peryferiach oraz zarz膮dzaniu zu偶yciem energii, bez zb臋dnego ryzyka zwi膮zanego z implementacj膮 w uk艂adach SoC . Niew膮tpliwie rozw贸j technologii Bluetooth jest potrzebny ze wzgl臋du na pojawiaj膮ce si臋 w lawinowym tempie urz膮dzenia dla IoT. Nowy standard, kt贸ry zapewnia wi臋kszy zasi臋g, szybsz膮 transmisj臋 i wi臋ksze bezpiecze艅stwo by膰 mo偶e w nied艂ugim czasie jeszcze bardziej ewoluuje i przyczyni si臋 do zmiany podej艣cia wielu producent贸w i rezygnacji ze stosowania standard贸w Wi-Fi.

Artyku艂 uzyskany dzi臋ki uprzejmo艣ci Digi-Key Electronics.
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
December 13 2018 13:08 V11.10.14-2