Wytyczne dotyczące wyboru mikrokontrolera Bluetooth 5

Mały moduł z mikrokontrolerem Bluetooth 5

Bluetooth 5 jest z nami od 2016 roku, a wersja 5.1 została wydana zaledwie rok temu. Ulepszony protokół oferuje wiele usprawnień w porównaniu z poprzednimi wersjami. Tymczasem obserwujemy większą integrację różnych komponentów w SoC, i Bluetooth 5/5.1 nie jest obcy tej integracji. Jeśli budujesz lekki produkt o niskich wymaganiach obliczeniowych i długim czasie działania w terenie, wówczas mikrokontroler Bluetooth 5 jest świetnym komponentem do zastosowania w Twoim nowym produkcie.

Funkcje Bluetooth 5

Specyfikacja Bluetooth 5, oraz nowa generacja Bluetooth 5.1 oferują dłuższy zasięg, wyższe prędkości transmisji danych i niższe zużycie energii niż poprzednie generacje. Jednym z głównych atutów Bluetooth jest jego zastosowanie do łączenia wielu urządzeń w krótkim zasięgu, ale urządzenia Bluetooth 5 klasy I są oceniane do użytku przemysłowego na odległość do 100 metrów z oddzielnym zasilaniem. Bluetooth 5 wprowadza również opcjonalną fizyczną warstwę radiową o nazwie „LE Coded” przy 1 Mbps z maksymalną mocą TX osiągającą +20dBm. Oznacza to potencjalny wzrost zasięgu 4x.

Dla typowych urządzeń IoT poza przestrzenią przemysłową, takich jak urządzenia noszone i produkty inteligentnego domu, większość lub wszystkie funkcje, których potrzebujesz, prawdopodobnie będą bezpośrednio zintegrowane w mikrokontrolerze Bluetooth 5. Te komponenty stają się coraz bardziej popularne do lekkich i przemysłowych zastosowań dzięki integracji, którą oferują.

Wybór mikrokontrolera Bluetooth 5

Mikrokontrolery Bluetooth 5 to produkty o wysokim stopniu integracji i będą zawierać wiele połączeń GPIO, jak również szereg innych zintegrowanych peryferii. Przykłady obejmują zintegrowany kodek audio, wyjście PWM, wysokodokładny ADC i konfigurowalne interfejsy. Czołówka RF jest również zintegrowana w te komponenty, a niektóre urządzenia będą zawierać zintegrowaną antenę. Oto niektóre z ważnych punktów do rozważenia przy wyborze mikrokontrolera Bluetooth 5:

• Prędkość przesyłania danych: Prędkości danych osiągają 2 Mbps, chociaż niektóre niestandardowe SoC mogą osiągać wyższe wartości.
• Zakres napięcia zasilania: Jeśli pracujesz z urządzeniem mobilnym, będzie ono zasilane z baterii, a napięcie baterii będzie stopniowo spadać w czasie. Gdy napięcie spadnie zbyt nisko, urządzenie wyłączy się, a wszelkie niezapisane dane zostaną utracone.
• Pamięć na pokładzie: Obejmuje to pamięć Flash na pokładzie oraz pamięć RAM na pokładzie. Większe obciążenia obliczeniowe będą wymagały większej pamięci RAM na pokładzie. Mikrokontrolery Bluetooth 5 zazwyczaj mają 1 MB lub mniej pamięci Flash na pokładzie, więc kod dla tych produktów musi być silnie zoptymalizowany. Karta microSD jest dobrym wyborem do rozszerzenia pamięci produktu.
• Prąd podczas pełnej transmisji: Jeśli Twój produkt będzie przesyłał dane do innego urządzenia, prąd podczas pełnej transmisji zadecyduje o tym, jak długo potrwa bateria. Ustala to dolną granicę czasu pracy baterii podczas działania. Typowe wartości to 5-10 mA.
• Prąd podczas uśpienia: Twoje urządzenie może przejść w tryb uśpienia, gdy nie przetwarza aktywnie danych ani nie odbiera wejść. Wartość ta mieści się w zakresie od ~1 μA do ~100 nA i jest wymagana do utrzymania danych w RAM.
• Czułość odbiornika: Określa najniższy poziom sygnału radiowego, który może być niezawodnie wykryty i efektywnie określa maksymalny zasięg dla produktu. Typowe wartości to od -90 dBm do -100 dBm.
• Certyfikacje: W zależności od tego, gdzie chcesz sprzedawać swój nowy produkt, komponenty i płyta będą musiały posiadać odpowiednie certyfikacje EMC.

Aby uzyskać więcej wskazówek dotyczących wyboru mikrokontrolera, zapoznaj się z Częścią 1 i Częścią 2 naszego przewodnika.

Kilka opcji mikrokontrolerów Bluetooth 5

Poniżej przedstawione jednostki mikrokontrolerów Bluetooth 5 działają na niskim napięciu, nadają/odbierają z prędkością 2 Mbps (2,4 GHz) i są pakowane jako komponenty montażu powierzchniowego. Te opcje są doskonałym wyborem dla urządzeń mobilnych, noszonych, inteligentnych domów lub małych urządzeń przemysłowych. Koszty za komponent (ilość 1x) są mniejsze niż 10 dolarów, a większe partie są dostępne od różnych dystrybutorów.

ON Semiconductor, NCH-RSL10-101Q48-ABG

Mikrokontroler Bluetooth 5 firmy ON Semiconductor, NCH-RSL10-101Q48-ABG, jest świetną opcją na start, posiadającą wszystkie funkcje droższych urządzeń. Ten SoC jest dostępny w obudowie VFQFN-48 z wymaganiami mocy 3,3 V. Produkt ten zużywa tylko ~9 mA prądu w szczytowym momencie Tx, co odpowiada tylko ~0,5 W mocy podczas pełnej transmisji.

Ten układ scalony jest zbudowany na procesorze ARM Cortex-M3 o maksymalnej częstotliwości taktowania 48 MHz. Zawiera również 384 KB pamięci flash na pokładzie i obsługuje aktualizacje Firmware Over-The-Air (FOTA). W porównaniu z innymi produktami na rynku, ten układ scalony jest wysoce zintegrowany i zawiera wiele funkcji, które czynią go przystosowanym do różnorodnych nowych produktów.

Schemat blokowy mikrokontrolera Bluetooth 5 NCH-RSL10-101Q48-ABG. Z dokumentacji NCH-RSL10-101Q48-ABG.

Nordic Semiconductor, NRF52840-QIAA-R

NRF52840-QIAA-R to popularna opcja mikrokontrolera Bluetooth 5 dla różnych zastosowań. W rodzinie nRF52 znajdują się inne, tańsze komponenty oferujące mniej peryferiów, ale w tej samej obudowie i z tymi samymi podstawowymi możliwościami sieciowymi. Wszystkie komponenty z rodziny nRF52 działają na ARM Cortex-M4. Wszystkie modele z serii nRF52 obsługują funkcje Bluetooth 5 oraz mają możliwości wieloprotokołowe, które obejmują Bluetooth mesh, ANT, 802.15.4, Thread, Zigbee i własnościowe 2,4 GHz.

NRF52840 zawiera jednostkę zmiennoprzecinkową (FPU) do bardziej złożonych zadań obliczeniowych oraz więcej wbudowanej pamięci Flash (1024 KB) niż pokazany powyżej NCH-RSL10-101Q48-ABG, a także 256 KB wbudowanej pamięci RAM. To urządzenie jest idealne do zastosowań zasilanych bateriami, które wymagają długiego czasu pracy.

Zdjęcie rodziny wyłączników T3 od ABB Control. Z dokumentacji NRF52840-QIAA-R. (Alt text: Zdjęcie rodziny wyłączników T3) https://drive.google.com/open?id=1wOJj6PnTfA_1e830VsZlpuuTtW4d_pKK

Texas Instruments, CC2640R2FRGZR

CC2640R2FRGZR mikrokontroler Bluetooth 5 od Texas Instruments jest dostępny w małej obudowie 48-VQFN (BGA). To urządzenie jest przeznaczone do zastosowań w rynku motoryzacyjnym z niskimi obciążeniami obliczeniowymi. Charakteryzuje się również wyjątkową czułością odbiornika (-97 dBm dla BLE), selektywnością i wydajnością blokowania, a także różnicowym interfejsem RF z 102 dB budżetem łącza dla BLE oraz programowalną mocą wyjściową do +5 dBm.

Normalne napięcie pracy wynosi od 1,8 do 3,8 V, lub od 1,7 do 1,95 V w trybie zewnętrznego regulatora. Poniżej przedstawiono niektóre obwody aplikacyjne wykorzystujące wewnętrzny regulator lub regulator zewnętrzny. Zakresy te są nieco węższe w porównaniu z dwoma innymi przedstawionymi powyżej produktami.

Zdjęcie serii mikrokontrolerów Bluetooth 5 CC26xx z różnymi konfiguracjami regulatorów. Z dokumentacji CC2640R2FRGZR. (Alt text: Mikrokontroler Bluetooth 5 CC2640R2FRGZR) https://drive.google.com/open?id=1t9kpZrps8WG9hnVxCBw2H8ikqp48TBFP

Prezentowane tutaj mikrokontrolery Bluetooth 5 są doskonałymi urządzeniami dla nowych produktów IoT w różnych aplikacjach, ale to tylko kilka przykładów. Możesz znaleźć wiele więcej układów scalonych mikrokontrolerów i innych komponentów potrzebnych do produktów IoT na Octopart.

Bądź na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się na nasz newsletter.