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云端上的万物互联----致物联网创客的一份蓝牙芯片选型指南

发表时间:2016-12-10    浏览次数:2011

物联网近年来井喷式地发展,蓝牙技术也受益于其智能、低功耗、高连接速度等特性,在物联网市场获得了客观的增长。蓝牙已被广泛应用在包括消费电子、汽车、智能家居、智能建筑和可穿戴设备在内的所有物联网智能产品中,变革人与世界的互动。可以说,蓝牙已经成为目前最庞大的无线技术。在今年的蓝牙亚洲大会上,蓝牙技术联盟执行总监Mark Powell指出,物联网正在快速地由概念变为现实,而蓝牙技术就在这一市场成长过程的中心。

蓝牙市场井喷式增长,BeaconMesh成焦点

近些年来蓝牙市场呈现出爆发式的增长,根据研究机构ABI Research预计,全球蓝牙设备2015出货量将达30亿台,到2019年更有望突破50亿台。而IHS预计,至2018年,作为物联网重要个人信息入口的手机将有96%搭载蓝牙技术。IHS预测发展最快速的几个领域中,Beacon 与智能家居名列前茅。Mark Powell表示,这两个行业在今后的4-5年当中,将会增一倍,Beacon更是已经在市场当中得到爆炸式的增长。增长速度如此之快,足可见蓝牙点爆市场的能力,因其使得开发者可以创造比较简单、廉价、持续、寿命很长的Beacon的设计。Beacon市场也将会继续增长,并且将使整个产业为之振奋。

 

在蓝牙领域另一个热门关键词就是Mesh技术。最新蓝牙4.2标准的主要更新之一就是核准支持IPv6蓝牙应用的新配置文件。未来不论是家居场景还是工业、零售业和建筑物,所有的物体都会实现互联互通,而通过IP连接蓝牙技术可以在现有基础设施的基础上创造更多智能服务,无需使用智能手机即可实现物对物的互相连接。Mark Powell透露,Smart Mesh工作组预期今年晚些时候进行规格的原型试验,有望在2016年正式采用相关配置文件,这将会创造更多通过蓝牙技术拓展物联网应用的新机会。“Bluetooth Smart Mesh会使得智能家居做的更好。他强调。

如何选择适合自己的蓝牙芯片产品?

伴随着新兴物联网应用以及各类智能硬件创客的兴起,驱动着Bluetooth Smart的强劲增长,蓝牙应用也成为一个越来越碎片化的市场,同时充斥着各代的蓝牙技术。那么物联网创客们如何快速地找到适合自己的解决方案呢?

Dialog:通用or定制?

从传统应用中的人机接口设备、健康和保健、接近感测,到新兴的可穿戴、智能家居、车载、无线充电甚至工业4.0都有它的身影所在。” Dialog半导体公司全球产品市场总监Matthew Phillips表示,目前主要的蓝牙细分市场中,没有一种应用的市场份额超过25%。因为市场的碎片化,对厂商来说,设计自己的半导体芯片方案的时候就更需要注意哪些市场是需要做专门定制,哪些市场是需要用通用解决方案去解决所有的问题。

针对蓝牙应用开发,Dialog提供的是SmartBond系列解决方案。据Matthew Phillips介绍,SmartBond系列蓝牙智能产品涵盖了通用方案和应用定制化方案,支持多种寸寸选择,引脚相互兼容,为开发产品提供灵活性,同时保留了成本优化的可能。“2014年我们推出了全球尺寸最小、功耗最低的智能蓝牙SoC DA14580。今年,SmartBond系列得到了广泛的拓展,包括DA14581DA14582DA14583,均有开发系统、SDK、参考设计、技术等全方位支持。同时我们的新产品DA14680还实现了在蓝牙SoC功能上的巨大进步:全球第一款单芯片可穿戴设备解决方案,独特的嵌入式高性能只能蓝牙SoC,成就智能家居革命。

他进一步解释几款产品的应用选择说,DA14580可以让开发者能够随心所欲地自由开放蓝牙4.04.1版应用,无需外部MCU即可支持完全托管的应用;DA14581是针对A4WP无线充电和HCI应用的优化版DA14580 SoC;DA14582是主要面向需要语音和手势控制的遥控器,其集成的模拟宽带音频编解码器完美支持模拟麦克风、扬声器和蜂鸣器,外围元器件数量减至最少,整个方案可轻松满足单层FR1PCB的设计要求,将系统成本降至最低;DA14583则是DA14580 flash版本,可通过OTA软件升级功能在产品上市后轻松升级产品软件。新产品DA14680则包含了开发情景感知式多传感器可穿戴设备所需的一切功能,开发者只需针对特定应用添加相关传感器即可。它是首款用于可穿戴设备的单芯片解决方案,开发者不用担心是否必须牺牲一些功能或电池寿命。支持蓝牙4.2核心规范,能管理多传感器阵列并提供always-on感测,而且可以再任意时间点配合应用需求而调节性能,以节省电力。”Matthew Phillips强调,“DA14680集成了处理器、电源管理模块甚至安全性非常高、独特的硬件加密模块,因此在可穿戴设备的历史上,它是第一款可以同时完成原来3-4块芯片才能完成任务的芯片。除了可穿戴它也能支持很多智能家居的应用,首先它支持蓝牙4.2,这就说明了它在软件上可以支持IPv6,这是智能家居中非常重要的一个组成部分。其次它在蓝牙4.2里会支持主从角色转换,这可以让一个设备和更多的主从设备去连接。最后一点就是它会支持Mesh网络,无限地去扩大一个网络覆盖的面积。

据他表示,小米的Mi band、最近华为推出的一款可穿戴的设备产品都是基于DialogDA14580可穿戴芯片,现在在儿童市场上非常火爆的一个小天才手表,也有Dialog的产品。

NORDIC:

为什么大家会选择蓝牙nRF51822

nRF51822是功能强大、高灵活性的多协议SoC,非常适用于Bluetooth®低功耗和2.4GHz超低功耗无线应用。nRF51822 基于配备 256kB flash + 16kB RAM32位ARM® Cortex™ M0 CPU 而构建。嵌入式2.4GHz收发器支持蓝牙低功耗及2.4GHz操作,其中2.4GHz模式与 Nordic SemiconductornRF24L 系列产品无线兼容。

  nRF51822 还具备丰富的模拟和数字周边产品,可以在无需 CPU 参与的情况下通过可编程周边产品互联(PPI)系统进行互动。 灵活的31引脚GPIO映射方案可使I/O(例如串行接口、PWM 和正弦解调器)根据PCB需求指示映射到任何设备引脚。 这可实现完全的设计灵活性及引脚位置和功能。

  nRF51822支持S110蓝牙低功耗协议堆栈及2.4GHz协议堆栈(包括Gazell),这两种协议堆栈在nRF518软件开发套件中均免费提供。nRF51822 需要单独供电,如果供电范围在 1.8-3.6V之间,用户可选择使用芯片上的线性整流器,如果供电范围在 2.1-3.6V 之间,可以选择直流1.8V 模式和芯片上的DCDC 变压器。DC-DC变压器的使用可在工作期间动态控制,并使nRF51822工作期间的射频峰值电流低于10 mA @ 3V供电(TX @ 0 dBm & RX)

PS:蓝牙nRF51822特点

  1.单芯片, 高灵活性,2.4GHz多协议设备;

  2.32ARM Cortex M0 CPU内核;

  3.256KB flash 16KB RAM;

  4.支持S110蓝牙低功耗协议堆栈;

  5.S110需要80kB内存空间;

  6.线程安全和运行时保护;

  7.事件驱动API;

  8.nRF24L系列无线兼容;

  9.3种数据率(2Mbps/1Mbps/250kbps);

  10.+4dBm输出功率;

  11.-92.5dBm敏感度、蓝牙低功耗;

  12.用于最大化能源效率应用和代码简化的PPI系统;

  13.具备对每个周边产品进行自动能源管理的灵活能源管理系统;

  14.用于模拟和数字I/O的可配置I/O映射。

 

TI/德州仪器: CC2541\CC2540

德州仪器 (TI) 宣布推出最新 CC2541 蓝牙 (Bluetooth) 低功耗系统单芯片 (SoC),与 TI 前代 CC2540 SoC 相比,新组件在输出功率为 1MW 时将功耗降低 33%,并同时确保稳健 RF 效能,适用于消费性医疗、运动健身、安全、娱乐以及家庭自动化 Bluetooth Smart 传感器应用。,

C,, , , C2541 CC2540 接脚对接脚兼容,这有助制造商, 透过简易移植现有设计来充分发挥省电优势。此外,该产品也将提供相关 CC2541EMK 开发套件,可进一步简化以及缩短新型 Bluetooth Smart 装置设计的开发时间。

TI 低功耗 RF 产品营销经理 Sid Shaw 表示,TI 目前已推出 Bluetooth Smart Smart Ready 装置,其中数款装置即将上市。透过 CC2541 SoCTI 持续强调其为制造商提供低功耗、易部署之蓝牙低功耗解决方案的一贯承诺。最新 CC2541 SoC 进一步丰富 TI 全面的系统解决方案,旨在简化 Bluetooth Smart 传感器应用的设计以及缩短开发时间。

蓝牙 SIG 执行总监 Michael Foley 博士表示,随着创新使用案例及产品的持续推出,蓝牙 4.0 技术正向新的市场领域不断扩展。TI CC2541 SoC 实现了更长的电池使用寿命,也进一步促进蓝牙 4.0 技术的推广及 Bluetooth Smart Smart Ready的发展。

TI 亦将推出 CC2541DK-SENSOR 开发套件,预期将为开发人员开启蓝牙低功耗传感器应用之门,智能型手机应用开发人员将不再需要具备传感器应用方面的 RF 硬件知识或嵌入式软件编程技能即可进行开发。该套件包括 6 款传感器,可实现标签追踪 (tag trackers)、恒温器 (thermostats)、气象台 (weather stations)、防盗警报 (theft alarms)、远程控制 (remote controls) 以及其它能透过消费者智能手机控制的应用。

TI CC2541 蓝牙低功耗组件提供全面的系统解决方案,包括 2.4 GHz CC2541 SoC、免专利费 TI 协议堆栈、基本软件 (profile software)、样品应用、开发套件、技术档案与支持。

新方案使用高弹性、高整合度的内建解决方案简化设计,包含单个 6 mm x 6 mm装置提供控制器、主机与应用;基于闪存,韧体可现场更新,并可内建储存持久性数据;以及支持蓝牙 4.0 版以及 250Kbps500Kbps1Mbps 2Mbps 的专有模式。

CC2541可开发出仅用单一硬币型(coin cell)电池,便可运作超过一年的低功耗传感器产品。该组件在0dBm时传送电流为18.5 mA;使用 TI TPS62730 降压转换器 (CR2032 硬币型电池) 时,电池电流低至 14mA (降低 20%)。另外,CC2541提供高达 99 dB 的链路预算 (link budget),以及与其它 2.4 GHz 装置的良好共存性。

据透露,强大的系统整合能力能够很好地支持遥控器、健康及健身设备、家电、玩具及其他无线应用领域的客户。