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利用低功耗蓝牙模块和连接技术实现更轻松的物联网设计

电子设计 2021-06-29 16:27 次阅读

作者RS Components大中华区与韩国区销售经理徐梦岚

嵌入式系统的发展推动了现在物联网的兴起,越来越多的B2B和B2C企业正积极将产品设计云端化,而无线技术在其中起到了至关重要的作用。在现阶段的物联网系统中,有很多都建立了自己的网关平台,旨在本地节点网络和云端远程连接中提供一定的本地存储空间和计算机智能,Wi-Fi 通常运用于远程通信,而蓝牙则是传感器交换机以及家电这些边缘节点的首选协议。

2010年,蓝牙技术初入4.X时代,低功耗蓝牙也适时出现,其对用于物联网的传感器和控制软件来说意义非凡。低功耗蓝牙顾名思义是将低能耗作为主要目标,而非高数据速率 ,它的能耗降低方式有很多,例如减少无线接收装置使用时间、减少广告扫描(在打开网页过程中)渠道、只在开机状态下发送和接受小数据包等等,因此,低功耗蓝牙协议可以快速设立网络连接,而能耗通常是使用传统蓝牙版本的百分之一。然而,低功耗蓝牙也同时存在一些弊端,例如,其最大短脉冲群数据率仅为100千位/秒,而传统蓝牙最大可达3兆比特/秒(v2.0版本加上增强数据率)。因此,当数据量主导对高数据率的需求时,使用传统蓝牙协议会更加适合。

嵌入式系统设计者可以自行决定应用软件所需的蓝牙协议,然后将其与主处理系统集成。设计独有的分离无线接收装置是一个十分有突破性的想法,但是完成这个装置需要花费大量的时间。还有一种选择是采用一款已经有合格资质的蓝牙模块,将其与已有的设计相整合,不需要很高的价格就能将所有的蓝牙栈嵌入接收器主机的微控制器中,用一组与接口总线相连的简易应用程序接口,轻松地设置链接和传输数据。

图1为低功耗蓝牙模块—微芯RN4020。它适用于工业控制系统、物联网传感器标签和医学设备。这个模块是由一个简单的UART接口控制的。配置为应用美国信息交换标准代码指令的应用程序接口,它提供链接设置、睡眠模式切换和所有的低能耗蓝牙协议管理这些功能。RN4020 模块运转时最大电流为16毫安,睡眠模式下的最小电流为5微安,关机时电流值可达1.5微安以下。与低功耗蓝牙v4.1规格相一致,RN4020 模块包括了所有必需嵌入式蓝牙协议栈外形,因此应用程序微程序控制器就不需要任何堆栈来操作。

图1—微芯模块—RN4020

图二中我们可以看到RN4020模块包含了3x10比特模拟转换器频道,有多达7个通用输入输出接口,其中一些可用于操纵模块模式状态发光二极管,以显示连接状态、运转指示以及微芯的低能耗数据图是否开启。

图二—RN4020框图

满足多连接和应用用户界面需求的蓝牙

如果在物联网设计中需要更多的连接选择和应用软件用户界面支持,那么松下公司的PAN1740模块将是一个理想的选择。与Bluetooth Smart v4.1蓝牙低能耗规格一样,松下这款迷你的模块尺寸为:9 x 9.5 x 1.8毫米,运转时电流为5毫安。专为嵌入式应用软件设计,例如健康监测仪和运动传感器。这个模块拥有无线接收装置, Cortex-M0主机微控制器,集成式天线和内嵌式低能耗蓝牙栈。

图3—松下低能耗蓝牙模块

PAN1740模块支持UART、SPII2C接口的PAN1740模块使用Dialog’s Smart Snippets蓝牙软件平台,它不仅为标准低能耗蓝牙规格提供支持,还为一些特别应用软件图表提供支持,例如亲近度、用户健康指数、运动量以及健美程度。

尽管上述模型可以高度集成,但它们仍需要主机应用平台来运行物联网应用。整合主机微程序控制器和无线连接有两种途径。第一种方法就是把设计建立在SOC装置的基础之上,SOC装置包含了微程序控制器和一个低能耗蓝牙接收器。Cypress公司的CYB10x6x family系列产品就是很好的一个例子。基于ARM Cortex-M0内核处理器,核心低功率为48兆赫兹,蓝牙v4.1接收器与集成不平衡变压机,Cypress的 CapSense 电容触摸传感控制器为远程控制、玩具以及智能接口装置提供了超级编程和灵活解决方案。CYB10x6x 拥有4x PWM频道,36GPIO,串联接口和128段LCD驱动器。免版税的蓝牙连接栈,它支持类属存取图,以及中央、外部、观察和广播设备,这些都使得蓝牙连接十分便捷。

用蓝牙集成的单板计算机台

还有一种方式是特别针对于成本有限的开发人员,就是选择一个拥有蓝牙连接集成的单板计算机台。在这方面,英特尔的爱迪生模块十分出众。

图4—英特尔爱迪生模块

这款基于Linux操作系统的模块十分经济,尺寸为35.5 x 25.0 x 3.9毫米。英特尔SOC装置拥有英特尔原子双核,双线程CPU,500赫兹转速,转速为100赫兹的32比特因特尔夸克微程序控制器,1GB内存的RAM以及4GB闪存。它使用1.8直流电,40个配置的GPIO接口。模块还拥有802.11无线a/b/g/n格式以及低功耗蓝牙连接。预置开放源码蓝牙协议、官方Linux系统和蓝牙协议栈,同时英特尔社区网还提供详细的蓝牙连接装配指南供使用者参考。

不论开发者采用哪种方式,认证无线模块都为其设计提供了快捷经济的合并蓝牙连接技术,这种形式省时省力,同时也极具成本效益,开发者能够在其帮助下实现更轻松的物联网设计。

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BCM4356 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:13 921次 阅读
BCM4350 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

实现单流和双流802.11ac规范,分别实现高达433和867 Mb / s的速度,并向下兼容不推荐用于新设计802.11 b / g / a / n devices。   此产品系列用作智能手机,平板电脑,机顶盒,数字电视,PC产品和其他设备中的客户端设备需要小尺寸和低功耗连接解决方​​案的产品。每款产品都有一个单芯片双频收发器,集成了完整的802.11ac无线子系统中的所有主要功能模块,包括无线电,基带和MAC,以及根据客户应用要求,蓝牙和FM收音机。这些高度集成的解决方案可提供家庭和企业中高质量视频和媒体应用所需的更高覆盖率和吞吐量性能,并且无论使用何种应用处理器,都可以添加到任何终端产品中。 功能 单流和双流IEEE 802.11ac解决方案,数据速率高达433.3和866.7 Mb / s 完整的IEEE 802.11a / b / g / n双频段不推荐用于新设计与增强性能的兼容性 支持20,40和80 MHz频道—将802.11n解决方案的带宽提高一倍—可选的SGI(256 QAM调制) 256 QAM,一种提高数据传输效率的高阶调制方案 符合802.11ac标准的发送波束成形,低密度奇偶校验码( LDPC)和空时分组编码(STBC)用于扩展覆盖范围。 Broadcom的TurboQAM®技术实现...
发表于 07-04 13:12 558次 阅读
BCM43162 5G WiFi 802.11ac客户端

BCM11211 Persona™媒体处理器

BCM11211是Broadcom Persona®系列的一部分。 IP通信应用处理器。  BCM11211是Broadcom的Persona IP通信处理器系列的一部分。 BCM11211连接Broadcom的蓝牙,Wi-Fi和GPS连接产品,允许原始设备制造商(OEM)添加技术以扩展下一代产品的功能。  功能 运行基于Linux®的Broadcom MediaxChange™软件,这是经过现场验证的PhonexChange&trade的最新语音,视频和多媒体版本;软件 采用Broadcom创新的音频清晰度技术SmartAudio®,可显着提高IP网络的音质。 BCM11181 VideoCore®的无胶接口; III多媒体协处理器 10/100 Base-TX以太网媒体访问控制器(MAC)和物理层(PHY),支持自动关机绿色模式 应用 IP语音(VoIP)...
发表于 07-04 10:13 291次 阅读
BCM11211 Persona™媒体处理器

BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

集成是实现当今PC原始设备制造商系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2040中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2040可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。   BCM2040是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2040是一款真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的Bluetooth SIG规范。该设备完全符合1.1版蓝牙规范,并支持关键的蓝牙1.2版功能,包括自适应跳频和快速连接,这对个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。    功能 具有完全集成的人机接口设备(HID)配置文件和蓝牙1.1版堆栈的单芯片蓝牙设备  On-板8051处理器和RAM / ROM内存  自定义集成蓝牙核心处理器已经过优化,可支持HID配置文件并最大限度地降低功耗 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 智能设备 ...
发表于 07-04 10:08 196次 阅读
BCM2040-1 用于鼠标和键盘的单芯片蓝牙

BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

单芯片独立基带处理器,集成2.4-GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。   Broadcom BCM2035是一款单芯片独立基带处理器,集成2.4 GHz收发器,适用于蓝牙1.1和1.2应用。通过将关键组件集成到设备中,无需外部闪存和有源组件,从而最大限度地减少了实施蓝牙系统的占地面积和系统成本。 BCM2035是通过USB或UART和PCM音频接口需要Bluetooth SIG标准主机控制器接口(HCI)的任何语音和/或数据应用的最佳解决方案。 BCM2035基于BCM2033蓝牙基带核心,外围传输单元和微处理器单元的生产和UnPlugFest验证架构。微处理器单元将低级协议栈存储在只读存储器(ROM)和补丁随机存取存储器(RAM)中,以提供最大的灵活性。 功能 任何单芯片解决方案的最高可用BT无线电性能 小数N频率合成器支持12至40 MHz的任何晶体或TCXO光源 应用 智能设备...
发表于 07-04 10:08 384次 阅读
BCM2035 蓝牙®单芯片HCI解决方案

BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

真正的单芯片,集成了整个配置文件,应用程序和蓝牙协议栈,完全符合人机界面设备的蓝牙SIG规范。  BCM2042是低成本蓝牙鼠标和键盘设备设计的重大突破。 BCM2042完全符合2.0版蓝牙规范,包括自适应跳频和快速连接,这些对于个人计算机中的鼠标和键盘应用至关重要。集成是实现当今PC制造商的系统成本目标的关键。通过将当今鼠标和键盘中的所有组件集成到BCM2042中,可以实现较低的系统成本,从而接近不推荐用于新设计有线鼠标和键盘的价格点。 BCM2042可直接连接鼠标光学或球形编码器和键盘扫描矩阵。  功能 具有完全集成人机界面的单芯片蓝牙设备设备(HID)配置文件和完整蓝牙堆栈 板载8051处理器和RAM / ROM内存 成本优化的鼠标和键盘应用解决方案,通过集成实现最低成本所有外部组件 取代现有鼠标或键盘处理器和内存并添加蓝牙功能 应用程序 无线手机 无线耳机 无线键盘和鼠标 无线扬声器 笔记本电脑 个人电脑 数字电视 游戏设备 智能设备...
发表于 07-04 10:08 581次 阅读
BCM2042 高级无线键盘/鼠标蓝牙®解

CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

CableMedea™是一个全面而完整的软件住宅网关包。 CableMedea™是一种全面的软件住宅网关软件包,旨在显着缩短产品上市时间,节省开发成本。它可用于有线调制解调器VoIP网关,有线调制解调器无线网关,电缆调制解调器,有线机顶盒,CableHome网关和PacketCable网关。该产品的完整性使开发人员无需使用额外的第三方软件包,最大限度地减少评估周期和解决接口兼容性问题的软件开发工作。 功能 包括对CableHome™,住宅网关和CableOffice合规性的所有必要支持 为Broadcom的DOCSIS®开发; 1.1和2.0住宅网关产品 管理和配置直观的基于Web的GUI,符合CableHome的CMP实施,SNMPv3,远程功能/服务启用/禁用,远程升级和DOCSIS® 1.1和2.0安全软件下载 LAN连接包括以太网,802.11无线,USB,HomePlug,HPNA,蓝牙,DHCP服务器和UPnP QoS 应用程序 家庭网关 机顶盒 IP语音(VoIP)...
发表于 07-04 10:04 155次 阅读
CABLEMEDEA 家庭网络连接软件

BCM1104 千兆IP电话芯片

IP电话芯片使制造商能够构建具有硬件安全性和卓越语音质量的IP电话。   芯片也是集成了千兆以太网(10/100/1000 Mb / s)交换机和两个快速以太网(10/100 Mb / s)收发器,可以选择性地开发传统的快速以太网IP电话设计,而无需额外增加外部收发器的成本。通过添加外部千兆以太网收发器,制造商可以轻松升级其设计以创建千兆以太网IP电话型号。 功能 BCM1104是下一代芯片,集成硬件安全性,高级服务质量(QoS)技术和千兆以太网(GbE)交换机 基于具有增强DSP功能的RISC架构,为中端IP电话提供优化的性能水平 的BroadSAFE&安培;贸易;带有用于AES加密和SHA-1身份验证算法的硬件加速的安全模块 灵活的外设接口架构可以连接无线局域网,蓝牙和视频设备而无需胶合逻辑 应用程序 IP电话 VoIP住宅终端适配器 IP PBX系统...
发表于 07-04 09:51 324次 阅读
BCM1104 千兆IP电话芯片

BELASIGNA 250 16位音频处理器,全立体声2声道,2声道输出

信息BelaSigna®250是一款完整的可编程音频处理系统,专为超低功耗嵌入式和便携式数字音频系统而设计。这款高性能芯片以BelaSigna 200的架构和设计为基础,可提供卓越的音质和无与伦比的灵活性。 BelaSigna 250集成了完整的音频信号链,来自立体声16位A / D转换器或数字接口,可接受信号通过完全灵活的数字处理架构,可以直接连接到扬声器的立体声模拟线路电平或直接数字电源输出。 独特的并行处理架构 集成转换器和电源输出 超低功耗:20 MHz时5.0 mA; 1.8 V电源电压 支持IP保护 智能电源管理,包括需要 88 dB系统动态范围且系统噪声极低的低电流待机模式 灵活的时钟架构,支持高达33 MHz的速度 全系列可配置接口,包括:IS,PCM,UART,SPI,IC,GPIO...
发表于 04-18 19:43 304次 阅读

BELASIGNA 300 AM 带AfterMaster HD的音频处理器

信息BelaSigna®300AM是一款基于DSP的音频处理器,能够在包含主机处理器和/或外部I 基于S的单声道或立体声A / D转换器和D / A转换器。 AfterMaster HD是一种实时处理音频信号的算法,可显着提高响度,清晰度,深度和饱满度。 br> BelaSigna 300 AM专门设计用于需要解决方案以克服小型或向下扬声器(包括平板电视或耳机)限制的应用。 通常4执行AfterMaster HD时为-8 mA 尺寸为3.63 mm x2.68 mm x 0.92 mm(包括焊球)提供 包括一个快速的I 基于C的界面,用于下载和AfterMaster HD算法的一般配置,一个高度可配置的PCM接口,用于将数据流入和器件,高速UART,SPI端口和5个GPIO。 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
发表于 04-18 19:42 343次 阅读

AD567 12位电流输出、微处理器兼容型DAC

信息优势和特点 单芯片结构 双缓冲锁存器支持兼容8位微处理器 快速建立时间:500 ns(最大值,至±1/2 LSB) 片内集成高稳定性嵌入式齐纳基准电压源 整个温度范围内保证单调性 整个温度范围内保证线性度:1/2 LSB(最大值,AD567K) 保证工作电压:±12 V或±15 V 欲了解更多信息,请参考数据手册产品详情AD567是一款完整的高速12位单芯片数模转换器,内置一个高稳定性嵌入式齐纳基准电压源和一个双缓冲输入锁存器。该转换器采用12个精密、高速、双极性电流导引开关和一个经激光调整的薄膜电阻网络,可提供快速建立时间和高精度特性。微处理器兼容性通过片内双缓冲锁存器实现。输入锁存器能够与4位、8位、12位或16位总线直接接口。因此,第一级锁存器的12位数据可以传输至第二级锁存器,避免产生杂散模拟输出值。锁存器可以响应100 ns的短选通脉冲,因而可以与现有最快的微处理器配合使用。AD567拥有如此全面的功能与高性能,是采用先进的开关设计、高速双极性制造工艺和成熟的激光晶圆调整技术(LWT)的结果。该器件在晶圆阶段进行调整,25°C时最大线性误差为±1/4 LSB(K级),整个工作温度范围内的线性误差为±1/2 LSB。芯片的表面下(嵌入式...
发表于 04-18 19:24 338次 阅读

AD557 DACPORT低成本、完整微处理器兼容型8位DAC

信息优势和特点 完整的8位DAC 电压输出:0 V至2.56 V 内部精密带隙基准电压源 单电源供电:5 V (±10%) 完全微处理器接口 快速建立时间:1 xxs内电压达到±1/2 LSB精度 低功耗:75 mW 无需用户调整 在工作温度范围内保证单调性 规定了 T min至T max的所有误差 小型16引脚DIP或20引脚PLCC封装 低成本产品详情AD557 DACPORT®是一款完整的电压输出8位数模转换器,它将输出放大器、完全微处理器接口以及精密基准电压源集成在单芯片上。无需外部元件或调整,就能以全精度将8位数据总线与模拟系统进行接口。AD557 DACPORT的低成本和多功能特性是单芯片双极性技术持续发展的结果。完整微处理器接口与控制逻辑利用集成注入逻辑(I2L)实现,集成注入逻辑是一种极高密度的低功耗逻辑结构,与线性双极性制造工艺兼容。内部精密基准电压源是一种取得专利的低压带隙电路,采用+5 V单电源时可实现全精度性能。薄膜硅铬电阻提供在整个工作温度范围内保证单调性工作所需的稳定性,对这些薄膜电阻进行激光晶圆调整则可实现出厂绝对校准,误差在±2.5 LSB以内,因此不需要用户进行增益或失调电压调整。新电路设计可以使电压在800 ns内达到±...
发表于 04-18 19:12 402次 阅读

AD558 电压输出8位数模转换器,集成输出放大器、完全微处理器接口和精密基准电压源

信息优势和特点 完整8位DAC 电压输出:两种校准范围 内部精密带隙基准电压源 单电源供电:+5 V至+15 V 完全微处理器接口 快速建立时间:1 ±s内电压达到±1/2 LSB精度 低功耗:75 mW 无需用户调整 在工作温度范围内保证单调性 规定了 Tmin至Tmax的所有误差 16引脚DIP和20引脚PLCC小型封装 激光晶圆调整单芯片供混合使用产品详情AD558 DACPORT®是一款完整的电压输出8位数模转换器,它将输出放大器、完全微处理器接口以及精密基准电压源集成在单芯片上。无需外部元件或调整,就能以全精度将8位数据总线与模拟系统进行接口。这款DACPORT器件的性能和多功能特性体现了近期开发的多项单芯片双极性技术成果。完整微处理器接口与控制逻辑利用集成注入逻辑(I2 L)实现,集成注入逻辑是一种极高密度的低功耗逻辑结构,与线性双极性制造工艺兼容。内部精密基准电压源是一种取得专利的低压带隙电路,采用+5 V至+15 V单电源时可实现全精度性能。薄膜硅铬电阻提供在整个工作温度范围内保证单调性工作所需的稳定性(所有等级器件),对这些薄膜电阻运用最新激光晶圆调整技术则可实现出厂绝对校准,误差在±1 LSB以内,因此不需要用户进行增...
发表于 04-18 19:12 1307次 阅读