Hướng dẫn Chọn Microcontroller Bluetooth 5

Mô-đun nhỏ với vi điều khiển Bluetooth 5

Bluetooth 5 đã có mặt từ năm 2016, và phiên bản 5.1 được phát hành chỉ một năm trước đây. Giao thức nâng cấp mang lại nhiều cải tiến so với các phiên bản trước. Trong khi đó, chúng ta đã thấy sự tích hợp lớn hơn của các thành phần khác nhau vào SoCs, và Bluetooth 5/5.1 không lạ gì với sự tích hợp này. Nếu bạn đang xây dựng một sản phẩm nhẹ với yêu cầu tính toán thấp và thời gian sống lâu dài ngoài trời, thì vi điều khiển Bluetooth 5 là một thành phần tuyệt vời để sử dụng cho sản phẩm mới của bạn.

Tính năng của Bluetooth 5

Thông số kỹ thuật của Bluetooth 5, và thế hệ mới Bluetooth 5.1 cung cấp phạm vi xa hơn, tốc độ dữ liệu cao hơn và tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với các thế hệ trước. Một trong những điểm bán chính của Bluetooth là khả năng ghép nối nhiều thiết bị ở phạm vi ngắn, nhưng thiết bị Bluetooth 5 loại I được đánh giá cho việc sử dụng công nghiệp lên đến 330 feet với nguồn cung cấp điện riêng. Bluetooth 5 cũng giới thiệu một PHY radio tùy chọn gọi là ‘LE Coded’ ở 1 Mbps với công suất TX tối đa đạt +20dBm. Điều này tương đương với việc tăng phạm vi 4 lần.

Đối với các thiết bị IoT tiêu biểu ngoài không gian công nghiệp, như thiết bị đeo và sản phẩm nhà thông minh, hầu hết hoặc tất cả các chức năng bạn cần có thể sẽ được tích hợp trực tiếp vào vi điều khiển Bluetooth 5. Những thành phần này đang trở nên phổ biến hơn cho các ứng dụng nhẹ và ứng dụng công nghiệp nhờ vào sự tích hợp mà chúng cung cấp.

Chọn một Vi Điều Khiển Bluetooth 5

Vi điều khiển Bluetooth 5 là các sản phẩm tích hợp nặng và sẽ bao gồm nhiều kết nối GPIO, cũng như một số các thiết bị ngoại vi tích hợp khác. Ví dụ bao gồm codec âm thanh tích hợp, đầu ra PWM, ADC chính xác cao và giao diện cấu hình. Phần đầu RF cũng được tích hợp vào những thành phần này, và một số thiết bị sẽ bao gồm ăng-ten tích hợp. Dưới đây là một số điểm quan trọng cần xem xét khi chọn một vi điều khiển Bluetooth 5:

• Tốc độ truyền dữ liệu: Tốc độ dữ liệu đạt 2 Mbps, mặc dù một số SoC tùy chỉnh có thể cao hơn mức này.
• Phạm vi điện áp cung cấp: Nếu bạn đang làm việc với một thiết bị di động, nó sẽ chạy trên pin, và điện áp pin sẽ giảm dần theo thời gian. Khi điện áp quá thấp, thiết bị sẽ tắt và bất kỳ dữ liệu chưa lưu sẽ bị mất.
• Bộ nhớ trên bo mạch: Điều này bao gồm bộ nhớ Flash trên bo và RAM trên bo. Các tác vụ tính toán nặng sẽ yêu cầu RAM trên bo lớn hơn. Các vi điều khiển Bluetooth 5 thường có bộ nhớ Flash trên bo 1 MB hoặc ít hơn, vì vậy mã cho các sản phẩm này cần được tối ưu hóa mạnh mẽ. Thẻ microSD là một lựa chọn tốt để mở rộng bộ nhớ của sản phẩm bạn.
• Dòng điện khi truyền tải đầy đủ: Nếu sản phẩm của bạn sẽ truyền dữ liệu sang thiết bị khác, dòng điện khi truyền tải đầy đủ sẽ quyết định thời gian pin của bạn kéo dài. Điều này thiết lập giới hạn dưới cho tuổi thọ pin trong quá trình hoạt động. Các giá trị điển hình là 5-10 mA.
• Dòng điện khi ở chế độ ngủ: Thiết bị của bạn có thể chuyển sang chế độ ngủ khi không xử lý dữ liệu hoặc nhận đầu vào. Giá trị này dao động từ ~1 μA đến ~100 nA và là cần thiết để giữ dữ liệu trong RAM.
• Độ nhạy của bộ thu: Điều này xác định mức tín hiệu radio thấp nhất có thể được phát hiện đáng tin cậy và sẽ hiệu quả xác định phạm vi tối đa cho sản phẩm. Các giá trị điển hình là từ -90 dBm đến -100 dBm.
• Chứng nhận: Tùy thuộc vào nơi bạn muốn bán sản phẩm mới của mình, các linh kiện và bo mạch sẽ cần có các chứng nhận EMC liên quan.

Để biết thêm hướng dẫn về việc chọn vi điều khiển, hãy xem Phần 1 và Phần 2 của hướng dẫn lựa chọn của chúng tôi.

Một số lựa chọn vi điều khiển Bluetooth 5

Các đơn vị vi điều khiển Bluetooth 5 dưới đây đều chạy ở điện áp thấp, truyền/nhận ở tốc độ 2 Mbps (2.4 GHz), và được đóng gói dưới dạng linh kiện gắn mặt. Những lựa chọn này là sự lựa chọn tuyệt vời cho các thiết bị di động, đeo được, nhà thông minh, hoặc thiết bị công nghiệp nhỏ. Chi phí cho mỗi linh kiện (số lượng 1x) dưới $10, và các lô lớn hơn có sẵn từ một loạt các nhà phân phối.

ON Semiconductor, NCH-RSL10-101Q48-ABG

Vi điều khiển Bluetooth 5 NCH-RSL10-101Q48-ABG của ON Semiconductor là một lựa chọn tốt cho người mới bắt đầu với tất cả các tính năng của các thiết bị đắt tiền hơn. SoC này có dạng VFQFN-48 với yêu cầu điện áp 3.3 V. Sản phẩm này chỉ tiêu thụ ~9 mA dòng điện ở đỉnh Tx, tương đương chỉ ~0.5 W công suất trong quá trình truyền tải đầy đủ.

IC này được xây dựng trên bộ xử lý ARM Cortex-M3 với tần số tối đa 48 MHz. Nó cũng bao gồm 384 KB bộ nhớ flash trên bo và hỗ trợ cập nhật Firmware Qua Không Khí (FOTA). So với các sản phẩm khác trên thị trường, IC này được tích hợp cao và bao gồm nhiều tính năng làm cho nó thích nghi với một loạt các sản phẩm mới.

Sơ đồ khối của vi điều khiển Bluetooth 5 NCH-RSL10-101Q48-ABG. Từ tài liệu dữ liệu NCH-RSL10-101Q48-ABG.

Nordic Semiconductor, NRF52840-QIAA-R

Vi điều khiển Bluetooth 5 NRF52840-QIAA-R là một lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng khác nhau. Có những thành phần khác có giá thấp hơn trong gia đình nRF52 cung cấp ít ngoại vi hơn, nhưng vẫn trong cùng một kích thước và với các khả năng mạng cốt lõi giống nhau. Tất cả các thành phần trong gia đình nRF52 đều chạy trên ARM Cortex-M4. Tất cả các dòng nRF52 đều hỗ trợ các tính năng của Bluetooth 5 bên cạnh khả năng đa giao thức, bao gồm Bluetooth mesh, ANT, 802.15.4, Thread, Zigbee và 2.4 GHz độc quyền.

NRF52840 bao gồm một Đơn vị Xử lý Dấu phẩy Động (FPU) cho các tác vụ tính toán phức tạp hơn và nhiều bộ nhớ Flash trên bo mạch (1024 KB) hơn so với NCH-RSL10-101Q48-ABG được hiển thị ở trên, cũng như 256 KB RAM trên bo mạch. Đây là một thiết bị lý tưởng cho các ứng dụng sử dụng pin yêu cầu thời gian hoạt động dài.

Ảnh của dòng cầu dao T3 từ ABB Control. Từ tài liệu dữ liệu NRF52840-QIAA-R. (Alt text: Ảnh của dòng cầu dao T3) https://drive.google.com/open?id=1wOJj6PnTfA_1e830VsZlpuuTtW4d_pKK

Texas Instruments, CC2640R2FRGZR

Vi điều khiển Bluetooth 5 CC2640R2FRGZR từ Texas Instruments có gói 48-VQFN (BGA) nhỏ gọn. Thiết bị cụ thể này nhắm đến các ứng dụng trong thị trường ô tô với khối lượng công việc tính toán thấp. Nó cũng có độ nhạy thu tín hiệu đáng chú ý (-97 dBm cho BLE), khả năng lựa chọn và hiệu suất chặn, cũng như giao diện RF vi sai với ngân sách liên kết 102 dB cho BLE và công suất đầu ra có thể lập trình lên đến +5 dBm.

Điện áp hoạt động bình thường từ 1.8 đến 3.8 V, hoặc 1.7 đến 1.95 V trong chế độ điều chỉnh bên ngoài. Một số mạch ứng dụng tận dụng bộ điều chỉnh nội bộ hoặc bộ điều chỉnh bên ngoài được hiển thị bên dưới. Các phạm vi này hơi hẹp so với hai sản phẩm được trình bày ở trên.

Ảnh của dòng vi điều khiển Bluetooth 5 CC26xx với các cấu hình điều chỉnh khác nhau. Từ tài liệu dữ liệu CC2640R2FRGZR. (Alt text: Vi điều khiển Bluetooth 5 CC2640R2FRGZR) https://drive.google.com/open?id=1t9kpZrps8WG9hnVxCBw2H8ikqp48TBFP

Các vi điều khiển Bluetooth 5 được giới thiệu ở đây là những thiết bị xuất sắc cho các sản phẩm IoT mới trong nhiều ứng dụng khác nhau, nhưng đây chỉ là một vài ví dụ. Bạn có thể tìm thấy nhiều vi điều khiển IC và các linh kiện khác mà bạn cần cho sản phẩm IoT trên Octopart.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.