Bluetooth 5.1 SoC против модуля: что лучше для вашего проекта?

Список функций, доступных в Bluetooth, немного увеличился после выпуска Bluetooth 5.1. Производители компонентов вывели эту мобильную технологию на новый уровень для устройств IoT, интегрировав беспроводную связь с микроконтроллером для встроенной обработки. Это всего лишь еще один шаг в непрерывных усилиях по увеличению функциональности при уменьшении размеров.

Если вы хотите включить SoC Bluetooth 5.1 в свой новый продукт, у вас есть два основных варианта интеграции этого компонента в вашу плату. Первый - как SoC, который монтируется на вашу плату, как и любой другой компонент. Другой вариант - это интеграция модуля непосредственно на поверхностный слой вашей новой платы. Вот что вам нужно знать о SoC или модуле Bluetooth 5.1 в вашем следующем продукте IoT.

Функции в SoC Bluetooth 5.1

Bluetooth 5.1 SoC обычно монтируется на поверхность платы в плоском корпусе или как компонент BGA. SoC на рынке интегрируют MCU с довольно высокой скоростью CPU и возможностями передатчика в один чип. Эти интегральные схемы обычно предлагают большое количество GPIO, PWM или аналоговый выход и АЦП с высокой битовой глубиной и частотой дискретизации. Эти SoC недороги и предлагают значительное количество функциональности, которая ранее была ограничена отдельными ИС.

Модуль Bluetooth 5.1 предлагает те же возможности, но они размещаются на основной плате вместе с печатной антенной. Ведущие производители выпустили эти модули для своих компонентов, так что вы получите тот же набор функций, независимо от выбранного пути. Установка модуля обеспечивает хорошо интегрированный пакет и сокращает время проектирования, обычно с встроенным генератором, хотя размер и профиль больше, чем у SoC. Общее количество компонентов, вероятно, будет одинаковым в обеих системах, и реальное различие возникает в терминах общей толщины продукта, а не площади, занимаемой системой.

Некоторые примеры возможностей, к которым вы можете получить доступ с помощью Bluetooth 5.1 SoC или модуля, включают следующее:

• Угол прихода (AoA) и угол ухода (AoD) обнаружение
• Более высокая скорость (около 2 Мбит/с на коротких расстояниях, включая служебные данные)
• Гораздо большая дальность (200 м в прямой видимости)
• Большая емкость сообщений (255 байт, включая служебные данные)
• Модели и возможности сетей mesh
• Интегрированный генератор случайных чисел, использующий системный шум как энтропию

Системы на кристалле (SoC) Bluetooth 5.1, которые я рассматривал, включают интегрированный преобразователь постоянного тока, что дополнительно сокращает количество компонентов и размер платы. Вашей основной задачей является определение требуемого профиля платы и необходимость разработки собственной платы. Если вы выбираете гибкую плату, тогда вам нужно будет создать свою собственную плату с SoC, поскольку модули, доступные на рынке в настоящее время, жесткие.

Работа с модулем Bluetooth 5.1

Модуль может быть немного громоздким и потребует крепления к поверхностному слою существующей платы, но это отличный способ добавить возможности Bluetooth 5.1 в ваш новый продукт, не беспокоясь о целостности сигнала и аспектах дизайна антенны новой платы. Эти модули обычно включают интегрированную печатную антенну непосредственно на плате. Они также будут использовать стандартный SoC Bluetooth 5.1.

Руководящие принципы размещения для этих плат довольно просты. Эти модули монтируются на поверхность, хотя некоторые менее дорогие модули могут подключаться через штыревые разъемы. Поскольку аналоговый сигнал передается на антенну и излучается вне платы, вы должны разместить часть с антенной ближе к краю основной платы, чтобы предотвратить помехи с другими компонентами. Пока вы не используете очень быструю цифровую сигнализацию или аналоговые сигналы выше 2,4 ГГц, вы можете обеспечить достаточное развязывание для других компонентов с помощью стандартных развязывающих/байпасных конденсаторов. Будьте осторожны, чтобы планировать ваш путь возврата вокруг остальной части платы, чтобы предотвратить любое вмешательство цифровых сигналов в аналоговую секцию.

Стек платы-хозяина должен быть как минимум из 4 слоев с маршрутизацией сигналов по крайней мере на одном внутреннем слое. Земляной слой обычно располагается на поверхностном слое, чтобы обеспечить плоскость изображения для печатной антенны. Показанный выше пример стека позволяет размещать компоненты на обратной стороне, одновременно предоставляя дополнительный слой для маршрутизации. Земляной слой также обеспечивает некоторую защиту для этих компонентов. В качестве альтернативы, вы можете разместить все компоненты на верхнем слое, хотя вам нужно будет обеспечить достаточный зазор для области антенны на модуле.

Продвинутые функции проектирования печатных плат и инструменты поиска компонентов производителя в Altium Designer® упрощают добавление SoC или модуля Bluetooth 5.1 в ваше новое устройство IoT. Вы сможете быстро найти необходимые детали с помощью простого поиска компонентов и сразу же импортировать их в свою схему и компоновку. Также у вас будет доступ к функциям, необходимым для планирования вашего следующего продукта для сборки и производства на единой платформе.

Теперь вы можете скачать бесплатную пробную версию Altium Designer и узнать больше о лучших в отрасли инструментах для разработки компоновки, моделирования и планирования производства. Поговорите с экспертом Altium уже сегодня, чтобы узнать больше.