블루투스 5 마이크로컨트롤러 선택 가이드라인

블루투스 5 마이크로컨트롤러가 탑재된 소형 모듈

블루투스 5는 2016년부터 우리와 함께 해왔으며, v5.1은 겨우 1년 전에 출시되었습니다. 업그레이드된 프로토콜은 이전 세대보다 많은 개선을 제공합니다. 한편, SoC로 다양한 구성 요소의 통합이 더욱 증가하고 있으며, 블루투스 5/5.1도 이러한 통합에서 예외는 아닙니다. 컴퓨팅 요구 사항이 낮고 현장에서의 수명이 긴 경량 제품을 구축하고 있다면, 블루투스 5 마이크로컨트롤러는 새로운 제품을 운영하기 위한 훌륭한 구성 요소입니다.

블루투스 5의 특징

블루투스 5 사양 및 새로운 블루투스 5.1 세대는 이전 세대보다 더 긴 범위, 더 높은 데이터 속도, 그리고 더 낮은 전력 소비를 제공합니다. 블루투스의 주요 판매 포인트 중 하나는 단거리에서 여러 장치를 페어링하는 데 사용되지만, Class I 블루투스 5 장치는 별도의 전원 공급 장치를 사용하여 최대 330피트까지 산업용으로 등급이 매겨집니다. 블루투스 5는 최대 TX 전력이 +20dBm에 이르는 1 Mbps의 ‘LE Coded’라는 선택적 라디오 PHY도 도입합니다. 이는 잠재적으로 4배의 범위 증가를 의미합니다.

산업 공간 외부의 전형적인 IoT 장치들, 예를 들어 웨어러블 및 스마트 홈 제품의 경우, 필요한 대부분 또는 모든 기능이 블루투스 5 마이크로컨트롤러에 직접 통합될 가능성이 높습니다. 이러한 구성 요소는 통합을 제공하는 덕분에 경량 및 산업용 애플리케이션에 대해 점점 더 인기를 얻고 있습니다.

블루투스 5 마이크로컨트롤러 선택하기

블루투스 5 마이크로컨트롤러는 통합 제품이 많으며, 다수의 GPIO 연결뿐만 아니라 다양한 통합 주변 장치를 포함할 것입니다. 예를 들어 통합 오디오 코덱, PWM 출력, 고정밀 ADC, 그리고 구성 가능한 인터페이스 등이 있습니다. RF 프론트 엔드도 이러한 구성 요소에 통합되어 있으며, 일부 장치는 통합 안테나를 포함할 수 있습니다. 블루투스 5 마이크로컨트롤러를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항은 다음과 같습니다:

• 데이터 스트리밍 속도: 데이터 속도는 2 Mbps에 도달하지만, 일부 맞춤형 SoC는 이보다 높을 수 있습니다.
• 공급 전압 범위: 모바일 기기를 다루고 있다면, 배터리로 작동할 것이고, 배터리 전압은 시간이 지남에 따라 서서히 떨어질 것입니다. 전압이 너무 낮아지면, 기기는 꺼지고 저장되지 않은 데이터는 손실될 것입니다.
• 온보드 메모리: 이는 온보드 플래시 메모리와 온보드 RAM을 포함합니다. 더 무거운 컴퓨팅 작업은 더 많은 온보드 RAM을 요구할 것입니다. Bluetooth 5 마이크로컨트롤러는 일반적으로 1 MB 이하의 온보드 플래시 메모리를 가지므로, 이러한 제품의 코드는 매우 최적화되어야 합니다. microSD 카드는 제품의 메모리를 확장하기 위한 좋은 선택입니다.
• 전체 전송 중 전류: 제품이 다른 기기로 데이터를 스트리밍할 경우, 전체 전송 중 전류는 배터리가 얼마나 오래 지속될지 결정할 것입니다. 이는 운영 중 배터리 수명의 하한선을 설정합니다. 전형적인 값은 5-10 mA입니다.
• 수면 중 전류: 기기는 데이터를 활발히 처리하거나 입력을 받지 않을 때 수면 모드로 들어갈 수 있습니다. 이 값은 ~1 μA에서 ~100 nA의 범위이며, RAM에 데이터를 유지하는 데 필요합니다.
• 수신기 감도: 이는 신뢰할 수 있게 감지될 수 있는 최저 무선 신호 수준을 결정하며, 제품의 최대 범위를 효과적으로 결정할 것입니다. 전형적인 값은 -90 dBm에서 -100 dBm입니다.
• 인증: 새 제품을 판매하고자 하는 위치에 따라, 구성 요소와 보드는 관련 EMC 인증을 받아야 합니다.

마이크로컨트롤러 선택에 대한 더 많은 지침을 원하신다면, 1부와 2부 선택 가이드를 확인해 보세요.

일부 Bluetooth 5 마이크로컨트롤러 옵션

아래에 표시된 Bluetooth 5 마이크로컨트롤러 유닛은 모두 저전압에서 작동하며, 2 Mbps(2.4 GHz)에서 송수신하고, 표면 실장 구성 요소로 패키지되어 있습니다. 이 옵션들은 모바일, 웨어러블, 스마트 홈 또는 소규모 산업 기기에 탁월한 선택입니다. 구성 요소당 비용(1x 수량)은 $10 미만이며, 다양한 유통업체에서 더 큰 묶음으로 구입할 수 있습니다.

ON Semiconductor, NCH-RSL10-101Q48-ABG

ON Semiconductor의 NCH-RSL10-101Q48-ABG Bluetooth 5 마이크로컨트롤러는 더 비싼 장치의 모든 기능을 갖춘 훌륭한 입문용 옵션입니다. 이 SoC는 VFQFN-48 폼 팩터로 3.3 V 전원 요구 사항을 가지고 있습니다. 이 제품은 최대 Tx에서 ~9 mA의 전류만 소비하여, 전체 강도 전송 중에는 단지 ~0.5 W의 전력만 소비합니다.

이 IC는 최대 주파수 48 MHz에서 클럭되는 ARM Cortex-M3 프로세서를 기반으로 구축되었습니다. 또한 384 KB의 온보드 플래시 메모리를 포함하며 펌웨어 오버-디-에어(FOTA) 업데이트를 지원합니다. 시장에 나와 있는 다른 제품들과 비교했을 때, 이 IC는 매우 통합되어 있으며 새로운 제품에 적응할 수 있는 다양한 기능을 포함하고 있습니다.

NCH-RSL10-101Q48-ABG 블루투스 5 마이크로컨트롤러의 블록 다이어그램. NCH-RSL10-101Q48-ABG 데이터시트에서 발췌.

Nordic Semiconductor, NRF52840-QIAA-R

NRF52840-QIAA-R은 다양한 애플리케이션에 적합한 인기 있는 블루투스 5 마이크로컨트롤러 옵션 중 하나입니다. nRF52 시리즈에는 같은 발자국과 동일한 핵심 네트워킹 기능을 가지면서 주변 장치가 적은 저가 구성 요소도 있습니다. nRF52 시리즈의 모든 구성 요소는 ARM Cortex-M4에서 실행됩니다. nRF52 시리즈의 모든 제품은 블루투스 메시, ANT, 802.15.4, Thread, Zigbee 및 2.4 GHz 독점 프로토콜을 포함한 다중 프로토콜 기능과 함께 블루투스 5 기능을 지원합니다.

NRF52840에는 더 복잡한 계산 작업을 위한 부동 소수점 유닛(FPU)과 위에 표시된 NCH-RSL10-101Q48-ABG보다 더 많은 온보드 플래시 메모리(1024 KB) 및 256 KB 온보드 RAM이 포함되어 있습니다. 이는 긴 작동 시간이 필요한 배터리 구동 애플리케이션에 이상적인 장치입니다.

ABB Control의 T3 브레이커 패밀리 사진. NRF52840-QIAA-R 데이터시트에서 발췌. (Alt text: T3 브레이커 패밀리 사진) https://drive.google.com/open?id=1wOJj6PnTfA_1e830VsZlpuuTtW4d_pKK

Texas Instruments, CC2640R2FRGZR

CC2640R2FRGZR Texas Instruments의 블루투스 5 마이크로컨트롤러는 작은 48-VQFN 패키지(BGA)로 제공됩니다. 이 특정 장치는 낮은 계산 작업량을 가진 자동차 시장의 애플리케이션을 대상으로 합니다. 또한 뛰어난 수신 감도(-97 dBm for BLE), 선택성 및 차단 성능을 가지며, BLE용 102 dB 링크 예산과 최대 +5 dBm 프로그래밍 가능 출력 파워를 가진 차동 RF 인터페이스를 갖추고 있습니다.

정상 작동 전압 범위는 1.8에서 3.8 V이거나 외부 조정기 모드에서는 1.7에서 1.95 V입니다. 아래에는 내부 조정기 또는 외부 조정기를 활용하는 몇 가지 애플리케이션 회로가 표시되어 있습니다. 이 범위는 위에 제시된 다른 두 제품에 비해 다소 좁습니다.

다양한 조정기 구성을 가진 CC26xx 시리즈 블루투스 5 마이크로컨트롤러의 사진. CC2640R2FRGZR 데이터시트에서 발췌. (Alt text: CC2640R2FRGZR 블루투스 5 마이크로컨트롤러) https://drive.google.com/open?id=1t9kpZrps8WG9hnVxCBw2H8ikqp48TBFP

여기에 소개된 Bluetooth 5 마이크로컨트롤러는 다양한 애플리케이션에서 새로운 IoT 제품에 탁월한 장치들입니다. 하지만 이것들은 단지 몇 가지 예에 불과합니다. IoT 제품에 필요한 다양한 마이크로컨트롤러 IC와 기타 구성 요소들을 Octopart에서 더 많이 찾아볼 수 있습니다.

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