Bluetooth 5.1 SoC는 설계 크기와 비용을 줄이도록 설계되었습니다.

Bluetooth Low Energy는 특히 배터리 수명이 중요한 장치의 단거리 무선 통신에서 IoT 혁명에서 중추적인 역할을 했습니다. 피트니스 트래커와 스마트워치의 등장은 블루투스 시장을 더욱 주도했습니다.

블루투스 기기(그림 1 ) 호스트와 컨트롤러로 구성됩니다. Bluetooth 스택 및 현재 애플리케이션은 호스트에서 수행되는 반면 베이스밴드 작업은 클래식 Bluetooth(BR/EDR) 또는 저소비(BLE)를 지원하는 컨트롤러에서 수행됩니다. 둘 다 호스트 컨트롤러 인터페이스(HCI)를 통해 통신합니다.

그림 1:Bluetooth 단일 모드 및 이중 모드 아키텍처의 블록 다이어그램.

BLE는 버전 4에서 시작된 특수 확장에 사용된 명칭입니다. 4.1 및 4.2 버전은 약간의 개선을 제공했지만 버전 5에서 높은 데이터 속도와 낮은 전력 소비로 주요 업데이트가 도착했습니다.

Bluetooth 5는 2016년 하반기에 발표되었으며 2MB/s의 전송 속도, 240미터의 적용 범위 및 에너지 소비 감소를 선전했습니다. 그러나 이러한 발전은 여전히 ​​차세대 무선 연결을 따라잡기에 충분하지 않았습니다.

따라서 동일한 SIG(Special Interest Group) Bluetooth는 2018년 말경에 새로운 Bluetooth 5.1의 사양을 발표했습니다. 가장 중요한 혁신은 Bluetooth 5.1이 몇 미터의 정확도로 로케이터로도 작동하는 기능입니다. . Bluetooth 5.1 사양은 공간 내에서 장치의 위치를 ​​식별하는 두 가지 방법인 AoA(도착각)와 AoD(출발각)를 제공합니다.

오늘날 대부분의 웨어러블 장치는 Bluetooth Low Energy와 함께 작동합니다. 이 기술은 매우 적은 에너지를 필요로 하는 저비용 솔루션으로 간주됩니다. 제품은 경우에 따라 몇 달 또는 몇 년 동안 작은 배터리로 전원을 공급할 수 있습니다. Dialog Semiconductor는 가장 작고 가장 에너지 효율적인 Bluetooth 5.1 SoC인 DA14531을 출시했습니다. . 함께 제공되는 새 모듈은 또한 Bluetooth 제품 개발을 단순화하고 IoT 애플리케이션에 대한 더 넓은 채택 가능성을 허용합니다.

SmartBond TINY 칩은 통합 메모리와 완전한 아날로그 및 디지털 주변기기 세트가 있는 32비트 ARM Cortex M0 + 코어를 기반으로 합니다. 그 구현은 고성능을 유지하면서 시스템의 전체 크기를 줄일 수 있도록 하여 IoT 장치 설계에 대한 비용 증가 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다. Dialog는 BLE 기능을 대량으로 추가하는 비용을 $0.50까지 낮추도록 SoC를 설계했습니다.

크기가 작기 때문에 SoC는 전자 스타일러스, 선반 라벨, 비콘 또는 자산 추적을 위한 능동 RFID 태그와 같이 공간이 제한된 모든 디자인에 적합합니다. SoC는 카메라, 프린터 및 무선 라우터와 같이 프로비저닝이 필요한 애플리케이션에서도 사용할 수 있습니다.

DA14531은 또한 연결된 의료 분야의 애플리케이션으로 무선 연결을 확장합니다. 예로는 흡입기, 약 디스펜서, 저울, 온도계 및 혈당계가 있습니다. (그림 2 ).

그림 2:DA14531의 블록 다이어그램.

Dialog에 따르면 SmartBond Tiny는 2.0 x 1.7mm만큼 작은 패키지로 제공되며 이전 제품의 약 절반 크기입니다. SoC는 6개의 외부 구성 요소, 단일 클록 소스 및 전원 공급 장치만 있으면 완전한 저에너지 Bluetooth 시스템을 생성할 수 있습니다(그림 3 ). 이를 통해 개발자는 칩을 거의 모든 RF 리소스 모니터링 디자인에 적용할 수 있습니다.

“외부 부품이 정말 제한적이어서 두 개의 커패시터가 필요합니다. 전력 인덕터는 특정 조건에서 건너뛸 수 있습니다.”라고 Dialog Semiconductor의 Bluetooth Low Energy 미주 제품 마케팅 관리자인 Adrie Van Meijeren은 말했습니다.

그림. 3:알카라인 배터리 셀 구동 시스템 다이어그램 - 부스트 구성.

이 모듈은 작은 배터리로도 긴 수명과 내구성을 보장하고 고객이 플랫폼을 인증할 필요 없이 제품 개발의 일부로 새로운 아키텍처를 활용할 수 있도록 하여 시간, 개발 노력 및 비용을 절약할 수 있습니다. DA14531에 내장된 DC/DC 컨버터는 1.1V ~ 3.3V의 넓은 작동 전압을 허용합니다.

“배터리 및 DC/DC 컨버터와 관련하여 우리는 코인 셀 배터리와 같은 3V 배터리 옆에 모든 종류의 1.4V/1.5V 배터리로 작업할 수 있습니다. 그리고 그 부스트 컨버터가 온보드에 통합되어 있기 때문에 비용을 절감할 수 있습니다. DC/DC의 효율성은 인덕터의 품질에 따라 약간 다르지만 약 85%의 효율성을 얻을 수 있습니다.”라고 Van Meijeren이 말했습니다.

“DC/DC 기능은 특히 일회용 배터리의 경우 중요합니다. 이러한 일회용 배터리는 15밀리암페어-시간과 같이 매우 작은 용량을 갖는 경우가 많습니다. DC/DC 컨버터가 시작되면 인덕터와 커패시터를 충전하는 피크 전류가 있으며 6mA와 96mA 사이에서 설정할 수 있는 전류 제한기가 있으며 이를 통해 모든 배터리로 시작할 수 있습니다. 조건”이라고 덧붙였다.

Bluetooth Low Energy의 저전력 소비로 애플리케이션은 4~5년 동안 작은 배터리로 작동할 수 있습니다. 이는 소량의 데이터만 주기적으로 교환해야 하는 애플리케이션에 매우 중요합니다.

Dialog는 DA14531 SmartBond TINY 개발 키트도 제공합니다. , DA14531 Bluetooth 저에너지 SoC를 통합합니다. 2개의 mikroBUS 헤더 인터페이스와 1개의 Arduino 인터페이스 덕분에 시스템은 확장된 기능을 제공합니다(그림 4 ).

그림. 4:DA14531 SmartBond TINY 개발 키트 Pro.

현재 스마트폰에서 노트북에 이르기까지 전 세계적으로 약 82억 개의 장치에서 사용되는 Bluetooth는 일상 기술 생활의 주요 역할을 합니다. Cisco는 2020년까지 이러한 스마트 장치 중 500억 개 이상이 사용될 것이며 Bluetooth SIG는 이러한 장치의 최대 3분의 1을 지원하게 될 것이라고 예측했습니다.

수십억 개의 BLE 지원 스마트 장치가 시장에 나와 있으므로 이 프로토콜의 응용 프로그램 목록은 무제한입니다. BLE를 선택하려면 폼 팩터, 전기 사양, 원하는 기능, 소프트웨어 개발 도구 및 기술 지원과 같은 일련의 속성을 고려해야 합니다.