Directives de sélection de microcontrôleur Bluetooth 5

Petit module avec microcontrôleur Bluetooth 5

Le Bluetooth 5 est parmi nous depuis 2016, et la version 5.1 a été lancée il y a tout juste un an. Le protocole amélioré offre de nombreuses améliorations par rapport à ses prédécesseurs. Entre-temps, nous avons assisté à une plus grande intégration de différents composants dans les SoC, et le Bluetooth 5/5.1 ne fait pas exception à cette intégration. Si vous développez un produit léger avec des exigences de calcul faibles et une longue durée de vie sur le terrain, alors un microcontrôleur Bluetooth 5 est un excellent composant à utiliser pour faire fonctionner votre nouveau produit.

Fonctionnalités du Bluetooth 5

La spécification Bluetooth 5, et la nouvelle génération Bluetooth 5.1 offrent une portée plus longue, des débits de données plus élevés et une consommation d'énergie inférieure par rapport aux générations précédentes. L'un des principaux arguments de vente du Bluetooth est son utilisation pour appairer plusieurs dispositifs à courte portée, mais les dispositifs Bluetooth 5 de classe I sont conçus pour un usage industriel jusqu'à 100 mètres avec une alimentation séparée. Le Bluetooth 5 introduit également une PHY radio optionnelle appelée ‘LE Coded’ à 1 Mbps avec une puissance TX maximale atteignant +20dBm. Cela équivaut à une augmentation potentielle de la portée par 4.

Pour les dispositifs IoT typiques en dehors de l'espace industriel, tels que les appareils portables et les produits pour la maison intelligente, la plupart ou la totalité des fonctionnalités dont vous avez besoin seront probablement intégrées directement dans un microcontrôleur Bluetooth 5. Ces composants deviennent plus populaires pour les applications légères et industrielles grâce à l'intégration qu'ils offrent.

Choisir un microcontrôleur Bluetooth 5

Les microcontrôleurs Bluetooth 5 sont des produits fortement intégrés et incluront de nombreuses connexions GPIO, ainsi qu'un certain nombre d'autres périphériques intégrés. Les exemples incluent un codec audio intégré, une sortie PWM, un ADC de haute précision et des interfaces configurables. Le front-end RF est également intégré dans ces composants, et certains dispositifs incluront une antenne intégrée. Voici quelques points importants à considérer lors de la sélection d'un microcontrôleur Bluetooth 5:

• Taux de transmission de données : Les débits de données atteignent 2 Mbps, bien que certains SoC personnalisés puissent dépasser cette valeur.
• Plage de tension d'alimentation : Si vous travaillez avec un appareil mobile, il fonctionnera sur une batterie, et la tension de la batterie diminuera lentement avec le temps. Lorsque la tension devient trop basse, l'appareil s'éteindra et toutes les données non sauvegardées seront perdues.
• Mémoire embarquée : Cela inclut la mémoire Flash embarquée et la RAM embarquée. Les charges de travail informatiques plus lourdes nécessiteront une plus grande RAM embarquée. Les microcontrôleurs Bluetooth 5 ont tendance à avoir 1 Mo ou moins de mémoire Flash embarquée, donc le code pour ces produits doit être fortement optimisé. Une carte microSD est un bon choix pour étendre la mémoire de votre produit.
• Courant pendant la transmission complète : Si votre produit doit transmettre des données à un autre appareil, le courant pendant la transmission complète déterminera la durée de vie de votre batterie. Cela établit une limite inférieure sur la durée de vie de la batterie pendant le fonctionnement. Les valeurs typiques sont de 5 à 10 mA.
• Courant en mode veille : Votre appareil peut entrer en mode veille lorsqu'il ne traite pas activement des données ou ne reçoit pas d'entrées. Cette valeur varie de ~1 μA à ~100 nA et est nécessaire pour conserver les données en RAM.
• Sensibilité du récepteur : Cela détermine le niveau de signal radio le plus bas qui peut être détecté de manière fiable et déterminera effectivement la portée maximale pour le produit. Les valeurs typiques vont de -90 dBm à -100 dBm.
• Certifications : Selon l'endroit où vous souhaitez vendre votre nouveau produit, les composants et la carte devront avoir les certifications CEM pertinentes.

Pour plus de conseils sur la sélection de microcontrôleurs, consultez la Partie 1 et la Partie 2 de notre guide de sélection.

Quelques options de microcontrôleurs Bluetooth 5

Les unités de microcontrôleurs Bluetooth 5 ci-dessous fonctionnent toutes sous basse tension, transmettent/reçoivent à 2 Mbps (2,4 GHz) et sont conditionnées en composants montés en surface. Ces options sont un excellent choix pour les appareils mobiles, portables, pour la maison intelligente ou les petits dispositifs industriels. Les coûts par composant (quantité 1x) sont inférieurs à 10 $, et de plus grands lots sont disponibles auprès d'une variété de distributeurs.

ON Semiconductor, NCH-RSL10-101Q48-ABG

Le microcontrôleur Bluetooth 5 NCH-RSL10-101Q48-ABG d'ON Semiconductor est une excellente option de niveau d'entrée avec toutes les fonctionnalités des dispositifs plus coûteux. Ce SoC est présenté dans un format VFQFN-48 avec des besoins en puissance de 3,3 V. Ce produit consomme seulement ~9 mA de courant au pic de Tx, ce qui équivaut à seulement ~0,5 W de puissance pendant la transmission à pleine puissance.

Ce CI est construit sur un processeur ARM Cortex-M3 avec une fréquence maximale de 48 MHz. Il inclut également 384 Ko de mémoire flash embarquée et prend en charge les mises à jour Firmware Over-The-Air (FOTA). Comparé à d'autres produits sur le marché, ce CI est hautement intégré et inclut de nombreuses fonctionnalités qui le rendent adaptable à une gamme de nouveaux produits.

Schéma de bloc du microcontrôleur Bluetooth 5 NCH-RSL10-101Q48-ABG. Extrait de la fiche technique du NCH-RSL10-101Q48-ABG.

Nordic Semiconductor, NRF52840-QIAA-R

Le NRF52840-QIAA-R est une option de microcontrôleur Bluetooth 5 populaire pour une variété d'applications. Il existe d'autres composants moins coûteux dans la famille nRF52 qui offrent moins de périphériques, mais dans le même format et avec les mêmes capacités de réseau de base. Tous les composants de la famille nRF52 fonctionnent sur un ARM Cortex-M4. Tous les modèles de la série nRF52 prennent en charge les fonctionnalités Bluetooth 5 en plus des capacités multiprotocoles, qui incluent le maillage Bluetooth, ANT, 802.15.4, Thread, Zigbee et le propriétaire 2,4 GHz.

Le NRF52840 comprend une unité de calcul en virgule flottante (FPU) pour des tâches de calcul plus complexes et plus de mémoire Flash intégrée (1024 KB) que le NCH-RSL10-101Q48-ABG présenté ci-dessus, ainsi que 256 KB de RAM intégrée. C'est un dispositif idéal pour les applications alimentées par batterie nécessitant une longue autonomie.

Photographie de la famille de disjoncteurs T3 d'ABB Control. Extrait de la fiche technique du NRF52840-QIAA-R. (Alt text : Photographie de la famille de disjoncteurs T3) https://drive.google.com/open?id=1wOJj6PnTfA_1e830VsZlpuuTtW4d_pKK

Texas Instruments, CC2640R2FRGZR

Le microcontrôleur Bluetooth 5 CC2640R2FRGZR de Texas Instruments est proposé dans un petit boîtier 48-VQFN (BGA). Ce dispositif particulier cible les applications sur le marché automobile avec des charges de travail computationnelles faibles. Il possède également une sensibilité de réception remarquable (-97 dBm pour le BLE), une sélectivité et des performances de blocage, ainsi qu'une interface RF différentielle avec un budget de liaison de 102 dB pour le BLE et jusqu'à +5 dBm de puissance de sortie programmable.

La tension de fonctionnement normal varie de 1,8 à 3,8 V, ou de 1,7 à 1,95 V en mode régulateur externe. Certains circuits d'application tirant parti du régulateur interne ou d'un régulateur externe sont présentés ci-dessous. Ces plages sont un peu étroites par rapport aux deux autres produits présentés ci-dessus.

Photographie de la série de microcontrôleurs Bluetooth 5 CC26xx avec différentes configurations de régulateur. Extrait de la fiche technique du CC2640R2FRGZR. (Alt text : Microcontrôleur Bluetooth 5 CC2640R2FRGZR) https://drive.google.com/open?id=1t9kpZrps8WG9hnVxCBw2H8ikqp48TBFP

Les microcontrôleurs Bluetooth 5 présentés ici sont d'excellents dispositifs pour de nouveaux produits IoT dans une variété d'applications, mais ce ne sont que quelques exemples. Vous pouvez trouver beaucoup plus de circuits intégrés de microcontrôleurs et les autres composants dont vous avez besoin pour les produits IoT sur Octopart.

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