使用SiP和设计生态系统实现低功耗蓝牙的一体化解决方案

物联网（IoT）已经对我们生活的许多方面产生了重大影响，因为我们工作，娱乐和进行日常任务。随着数百亿台连接设备和数百万台设备每周被添加，很难想象全球网络将在多大程度上改善我们生活的世界。

除了它们的功能（主要作为传感器、执行器或组合）和对无线的强烈偏好之外，这些连接设备还有另外两个共同的要求。他们需要能够与主机和云的其他设备进行通信;由于通常由微型纽扣电池供电，因此它们还需要节俭的电源要求，以便它们可以自给自足并且尽可能小。

物联网对设计人员来说是一个充满挑战的领域，因为他们努力满足用户和消费者日益严格的要求和期望。虽然设计在物理上很小，但它们也是复杂的系统，包含许多不同的技术，设计人员必须利用复杂的技术和低功耗组件来实现其目标。

低功耗蓝牙

蓝牙广泛用于物联网应用，因为它可用于每部智能手机和平板电脑，从而提供几乎无处不在的互联网访问，并且包括与物联网部署需求非常一致的功能。低功耗蓝牙最初称为“智能蓝牙”，它以数据包的形式传输数据，然后进入睡眠模式，从而节省大量电量。蓝牙 4 还允许在休眠时保持连接/配对，这是节省能源的另一种手段。

蓝牙不断发展，安全配对、AES-128 加密和支持快速开发的配置文件等功能也包含在更高版本中。4.2 版本将数据包容量提高了 10 倍，数据范围提高了 2.5 倍，这为需要更大数据吞吐量的应用开辟了道路。

蓝牙 5 是当前版本，针对 IoT 应用进行了优化。带宽翻了一番，达到2 Mbps，这可能是蓝牙5最重要的进步，是包含网状网络功能，消除了对集线器的需求，从而允许创建更广泛的物联网网络。

物联网应用

枚举物联网应用程序是一个挑战，因为有这么多，并且正在以快速的速度添加更多应用程序。物联网连接了我们居住的房屋，监控我们的健康状况，管理我们的工作场所，增强了我们居住的城市和我们出行的车辆等等。

物联网超越了消费和工业市场。在工业中，节点监控过程以提高产品质量，并密切关注机器以评估磨损，从而实现预防性维护，从而节省与停机时间相关的成本。在物流领域，基于低功耗蓝牙的扫描仪可以通过智能标签帮助跟踪库存，而传感器则标记需要重新填充容器或补充库存。

随着对电池电源的日益依赖以及全球对减少消耗的需求的认识，能源管理在任何地方都是一个重大问题。智能建筑中基于低功耗蓝牙的物联网节点感知对热、光、冷和通风的需求，并实时控制灯、窗户和HVAC设备，以最经济的方式运行，通常在某个区域无人居住时关闭资源。

在我们的家中，低功耗蓝牙可以跟踪白色家电的使用，甚至可以启动重新订购以自动补充我们的冰箱。为了满足人口老龄化的需求，蓝牙使新一代个人健康监测仪能够将远程医疗专业人员与患者联系起来，以减少对医院就诊的需求，同时提高医疗保健质量。

设计基于低功耗蓝牙的物联网解决方案

物联网解决方案的实现可能很复杂，因为它们需要广泛的技术来协调工作。这些可能包括微控制器、传感器的模拟设计模块以及用于通信和电源管理的RF设计。所有这些通常需要结合在一个小型解决方案中，同时将功耗降至最低。

因此，设计人员正在寻找专门设计用于支持物联网应用快速、低风险设计流程的集成解决方案。RSL10 系统级封装 （RSL10 SiP） 就是这样一种设备的示例，它提供了一种一体化解决方案，用于向物联网节点添加低功耗蓝牙。

RSL10 SiP 是一款灵活的超微型蓝牙 5 认证器件，将 RSL10 低功耗蓝牙无线电 SoC、集成天线和所有无源元件集成在一个完整的小尺寸系统中。RSL10 SiP 经过所有全球标准（CE、FCC、IC、MIC、KC）的全面认证，无需额外的射频设计专业知识或认证，从而显著缩短了时间。

SiP 还包括板载内存资源 – 有 384 kB 的非易失性闪存，其中 256 kB 可用于用户应用，88 kB 的数据 RAM 和 DMA 控制器。还有一系列可配置的外部接口，包括 I2C、UART 和双 SPI（主/从），增强了各种应用的灵活性。

RSL10 SiP 可支持低功耗蓝牙技术以及其他 2.4 GHz 专有和/或自定义协议栈。固件无线 （FOTA） 的支持允许制造商在部署后提供更新并添加其他功能。

板载电源管理是SiP器件支持物联网应用的关键要求。RSL10 是目前市场上功耗最低的蓝牙低功耗无线电。在接收模式下工作时，功耗仅为7 mW，在深度睡眠模式下降至62.5 nW。这使得设计人员能够通过最大限度地减少所需外部元件的数量来减小系统尺寸和重量。

宽工作电压范围是设计人员的另一项宝贵功能，并拓宽了RSL10等器件的潜在应用数量。电源电压范围为 1.1 至 3.3 V，无需外部 DC/DC 转换器即可使用 1.2 V 或 1.5 V 电池。它还允许随着电池电压的降低而延长有用的工作时间。

设计师资源

除了强大且高度集成的解决方案的优势之外，工程师现在还经常寻求工具和帮助，以帮助他们以最快的时间，以最低的成本和最少的专业资源完成设计。安森美半导体提供了一套有用的工具，以进一步简化和加速使用其RSL10的设计。

RSL10 软件开发套件 （SDK） 为开发超低功耗蓝牙低功耗应用提供了完整的基于 Eclipse 的集成开发环境。该套件包括对 Keil uVision 和 IAR 嵌入式工作台的支持，以及各种抽象、驱动程序和示例应用程序、FreeRTOS 和固件无线 （FOTA） 移动应用程序。

图 2.RSL10 开发工具包嵌入式软件

蓝牙物联网开发套件 （B-IDK） 提供完整的节点到云解决方案，采用模块化设计，包括各种传感器和执行器。软件支持以方便的 CMSIS 包的形式提供，为 RSL10 SDK 增加了更高级别的功能。B-IDK CMSIS 包包含特定于 B-IDK 平台的传感器驱动程序、云支持和文档。此外，移动应用程序允许控制硬件以及发布和订阅（MQTT）来自多个流行云服务的传感器和执行器数据。

对于那些从事物联网设计的人来说，传感器开发套件也可以成为非常有用的资源，也许是第一次。RSL10 传感器开发套件包含 10 多种传感元件，涵盖光、环境、声音、位置和运动，可帮助工程师快速从概念到解决方案，并减少设计重复。

总结

利用流行协议进行通信和从超小电源运行的能力是物联网设备成功的关键因素。随着时间的推移，低功耗蓝牙等技术已经从连接外围设备的基本方式发展到非常接近事实上的技术，以满足物联网的高度优化需求。

RSL10 SiP等器件通过将外部元件和RF子系统集成到一个小型、高能效的封装中，简化了设计任务。将其与广泛的可用支持工具相结合，可帮助设计人员以最小的风险、成本和时间为物联网节点添加低功耗蓝牙功能。

审核编辑：郭婷