Технологія Bluetooth і її реалізація за допомогою компонентів NXP

  1. Про компанію

За даними IMS Research, щорічний ринок додатків Bluetooth розвивається стабільними темпами і в 2007 році досягне приблизно 900 млн пристроїв, а в 2010 - перевищить 1,5 млрд

За даними IMS Research, щорічний ринок додатків Bluetooth розвивається стабільними темпами і в 2007 році досягне приблизно 900 млн пристроїв, а в 2010 - перевищить 1,5 млрд. Приблизно дві третини Bluetooth-пристроїв, проданих в цьому році, складуть мобільні телефони (До 2010 їх частка незначно зменшиться). Ще близько 15% припадає на Bluetooth-гарнітури, далі по 5-7% припадає на ПК, MP3-плеєри та інші пристрої. Широким застосуванням технології в стільникових телефонах пояснюється інтерес постачальників до мініатюризації і створення комбінованих чіпів, які суміщають Bluetooth з іншими радіотехнологіями.

Компанія NXP орієнтується на ринкові тенденції і вважає перспективними рішеннями комбінації Bluetooth з наступними технологіями:

  • FM-радіо (як прийому, так і передачі) для можливості відтворення звуку, наприклад, на автомобільному радіо;
  • цифрового радіо DRM;
  • технологією позиціонування GPS;
  • технологією NFC (Near Field Communication, технологія для ідентифікації та захищеного безконтактного обміну інформацією на відстанях порядку 10 см - орієнтована на такі рішення, як безконтактні платежі і системи контролю доступу).

Компанія розробляє різні комбіновані пристрої, які будуть представлені на ринок найближчим часом. У той же час, вона має намір просувати вже відомі на ринку моделі BGB203 / BGB204 (рис. 1), які є одними з найпростіших мініатюрних і економічних існуючих Bluetooth-модулів.

Мал. 1. Bluetooth-модуль BGB203

BGB203 / 4 являє собою програмно-апаратний комплекс для Bluetooth-зв'язку, який виконаний за технологією SiP (System-in-Package - система в єдиному корпусі).

являє собою програмно-апаратний комплекс для Bluetooth-зв'язку, який виконаний за технологією SiP (System-in-Package - система в єдиному корпусі).

Пристрій включає родючості, стек протоколів (Link controller (LC), Link manager (LM)), протокол управління модулем HCI (Host Controller Interface). Модуль створювався для використання в стандартному ISM-діапазоні (скор. Від Industry, Science, Medicine) 2402 ... 2480 МГц (скор. Від Industry, Science, Medicine). Виробник позиціонує модуль як Plug-and-Play-пристрій. Це означає, що для нормальної роботи модуля досить підключити до нього антену і кварцовий генератор. Управління модулем здійснює вбудований мікропроцесор з архітектурою ARM7TDMI, що містить Flash-пам'ять і SRAM-пам'ять. Модуль надає інтерфейси PCM, RS232, USB і I2C. BGB203 / 4 відповідає першому класу Bluetooth і повністю сумісний зі специфікацією Bluetooth 2.0.

BGB203 / 4 дозволяють досягти нового рівня інтеграції. Приклад тому - готовий Bluetooth-модуль в одному економічному мініатюрному корпусі HVQFN розміром всього 8х7х0,8 мм. Це саме компактне, повністю інтегроване повноцінне Bluetooth-рішення з усіх пропонованих на сьогоднішній день. Модулі BGB203 / 4 зареєстровані в Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group - організація, що займається як затвердженням нових профілів, так і перевіркою виробів сторонніх виробників на відповідність специфікаціям Bluetooth) як «компонент, який пройшов попередню перевірку на відповідність технічним умовам». Апаратна частина модуля включає потоковий контролер з можливістю шифрування, генерацією і перевіркою CRC, перешкодостійким кодуванням за методом FEC (Forward Error Correction) і контролем буферизації даних. Пристрій одночасно підтримує до семи клієнтів (slaves), може одночасно підключатися до трьох мереж типу Piconet, підтримує перемикання master-slave для нових вузлів, що входять в мережу типу Piconet. Крім цього воно підтримує роботу в мережі типу Scatternet з одним клієнтом (slave) в керованої (master) мережі типу Piconet, будучи клієнтом (slave) в іншій мережі Piconet.

Керуючий процесор має надзвичайно низьке енергоспоживання. У нього інтегровані 268 Кбайт Flash-пам'яті і 40 Кбайт оперативної SRAM-пам'яті. Процесор має можливість програмування і має доступ до наступних ресурсів:

  • GPIO-висновки;
  • I2C-інтерфейс;
  • Багатопортовий PCM-інтерфейс (як лінійний, так і логарифмічний);
  • UART з апаратним контролем передачі даних і з підтримкою IRDA;
  • Системні таймери;
  • JTAG-інтерфейс для програмування flash-пам'яті;
  • ETM7 для налагодження в реальному масштабі часу.

Є розширені можливості роботи зі звуком, від простого PCM-з'єднання до підтримки CVSD-кодування (Continuous Variable Slope Delta Modulation), як по A-low, так і по m-low-алгоритмам. Модуль може одночасно підтримувати 2 SCO- (голосових) з'єднання.

Основними характеристиками модулів BGB203 / 204:

  • 268k Flash-пам'яті (BGB203), 268k ROM (BGB204);
  • HVQFN-корпус для поверхневого монтажу 7х8х1,3 мм (BGB203), корпус 7х7х1,0 мм (BGB204) (посадочні місця ідентичні);
  • Вихідна потужність - до +5,5 дБм; чутливість приймача - не гірше -88 дБм;
  • Готовий вбудований хост-контролер і стек протоколів;
  • Простий порт хост-інтерфейсу UART (RS-232);
  • Мінімум необхідних зовнішніх компонентів (кварцовий генератор, конденсатори і антена);
  • Мінімальне енергоспоживання, гнучке управління режимами низького енергоспоживання - для бездротової гарнітури вдається реалізувати час розмови до 10 годин при 150 мА батареї;
  • Універсальний хост-інтерфейс: DTE / DCE, software / hardware / no flow control, повна підтримка керуючих сигналів модему
  • Всі установчі параметри можуть бути записані на флеш-пам'ять як стандартні при включенні;
  • Можливість прямого завантаження в режим «дані», минаючи командний режим;
  • Автоматичний режим повторного з'єднання;
  • Сертифікований в Bluetooth SIG.

Виробником випускаються дві версії модулів BGB203, що відрізняються прошивками. Стандартний варіант, що підтримує HCI-інтерфейс, є універсальним засобом доступу до можливостей Bluetooth. Але при цьому логіку роботи профілів доводиться реалізовувати програмно на більш високому рівні. Таке рішення зручно, якщо стек відповідних протоколів вже реалізований, а обмеження на обчислювальні ресурси відсутні, як наприклад, в КПК і комунікаторах, керованих операційною системою Windows CE. Однак для більш вузьких, спеціалізованих додатків такий варіант видається не дуже зручним.

Якщо мова йде про пристрій на базі мікроконтролера, розробка відповідної підтримки, нехай навіть єдиного профілю, виявляється дорогої, з урахуванням того, що ресурси таких систем, як і можливості налагодження, обмежені. Було б набагато зручніше, якби модуль сам виробляв основні операції по встановленню з'єднання, передачі службової інформації та інші низькорівневі операції, а зовнішній контролер забезпечував би лише саме загальне управління модулем і передачу лише безпосередньо призначених для користувача даних без занурення в тонкощі протоколів. Саме ця можливість реалізована в модулі BGB203 з прошивкою 1 SPP. У такому варіанті прошивка модуля сама підтримує мінімально необхідні для роботи профілі GAP і SPP. Загальне управління пристроєм здійснюється за допомогою AT-команд. Ці команди використовуються, щоб задавати стан модуля, отримувати інформацію про його оточенні, вказувати швидкість передачі даних і т.д. Тобто модуль поводиться як звичайний модем. Після конфігурації обладнання подається команда переходу в режим даних, і потім стандартним чином здійснюється їх прозора передача. Всі інші низькорівневі операції модуль виконує сам. Управління відбувається за стандартним протоколом V.25. Надаються всі необхідні сигнали DCD, RI, DTR, DSR, RTS і CTS, реалізовані через GPIO-висновки (крім двох останніх, стандартних висновків). Швидкість роботи по послідовному порту може становити від 9600 до 1000000 бод.

Це рішення ідеальним чином підходить для широкого кола індустріальних додатків, оскільки дозволяє, без істотних витрат, організувати бездротове з'єднання, фактично заміняє стандартний інтерфейс RS-232.

Не менш цікавий модуль BGB210 (рис. 2), анонсований NXP в червні 2007 р Модуль виконаний в надкомпактному TFBGA-корпусі з габаритами 3,0х5,0х1,15 мм. Для реалізації функціонально закінченого пристрою потрібно всього 35 мм 2 друкованої плати.

Мал. 2. Bluetooth-модуль BGB210

Незважаючи на мініатюрні габарити, модуль має гідні характеристики:

  • Bluetooth 2.0 + EDR;
  • процесор ARM7 з вбудованими RAM і ROM;
  • Вихідна потужність - до +2 дБм; чутливість приймача - не гірше -89 дБм;
  • Діапазон робочих температур від -40 до 85 ° C;
  • Споживання в активному режимі (мода HV3, голос) 14 мА від єдиного джерела +1,8 В.

Для зменшення проблеми інтерференції в Bluetooth-модулях компанією NXP реалізована функція «співіснування» з інтерфейсом 802.11 WLAN (використовують той же, що і Bluetooth, діапазон частот). Дана технологія є розвитком методики Adaptive Frequency Hopping (AFH, Bluetooth Version 1.2) і дозволяє багато в чому зменшити, а при використанні WLAN-модулів компанії NXP - виключити проблему конфліктів.

підтримка розробника

Для оцінки Bluetooth-модулів NXP пропонує демонстраційну плату BGB203-1SPP (рис. 3).

Мал. 3. Демонстраційна плата BGB203-1SPP

До плати підключається два порти RS-232, що працюють на швидкості 115 кБод. Роз'єм USB використовується тільки для харчування. Може використовуватися одна з трьох антен: SMT компанії Tyco, антена у вигляді відрізка друкованого провідника або зовнішня антена, що підключається через SMA-роз'єм. На платі також розташовані світлодіоди, що відображають стан порту RS-232.

До демонстраційної плати додається CD-диск, що включає в себе опис плати, дані про компоненти, необхідні для побудови закінченого Bluetooth-пристрої, схему і креслення друкованої плати, рекомендації з проектування. Завдяки цій платі користувач може істотно прискорити розробку власного Bluetooth-пристрої.

Відповідальний за напрям в Компел - Ігор Єлісєєв

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка -
e-mail: [email protected]

Про компанію

Читати далі ...Читати далі

Новости