SoC Bluetooth 5.1 est conçu pour réduire la taille et le coût de la conception

Bluetooth Low Energy a joué un rôle central dans la révolution de l'IoT, en particulier pour la communication sans fil à courte portée dans les appareils pour lesquels la durée de vie de la batterie est essentielle. L'avènement des trackers de fitness et des montres connectées a encore stimulé le marché Bluetooth.

Un appareil Bluetooth (Fig. 1 ) se compose d'un hôte et d'un contrôleur. La pile Bluetooth et l'application en cours sont effectuées sur l'hôte, tandis que les opérations en bande de base ont lieu sur le contrôleur, qui prend en charge soit le Bluetooth classique (BR/EDR) soit la basse consommation (BLE). Les deux communiquent via l'interface hôte-contrôleur (HCI).

Fig 1 : Schéma fonctionnel de l'architecture Bluetooth monomode et bimode.

BLE est la désignation utilisée pour les extensions spéciales qui ont commencé avec la version 4. Les versions 4.1 et 4.2 ont apporté des améliorations mineures, mais c'est avec la version 5 que les mises à jour majeures sont arrivées avec un débit de données élevé et une faible consommation d'énergie.

Le Bluetooth 5 a été annoncé au second semestre 2016, vantant une vitesse de transfert de 2 Mo/s, une portée de 240 mètres et une consommation énergétique réduite. Mais ces développements n'étaient toujours pas suffisants pour suivre la connectivité sans fil de nouvelle génération.

Ainsi, le même groupe d'intérêt spécial (SIG) Bluetooth a annoncé les spécifications du nouveau Bluetooth 5.1 vers la fin de 2018. L'innovation la plus importante est la capacité de Bluetooth 5.1 à fonctionner également comme localisateur, avec un degré de précision de quelques mètres. . La spécification Bluetooth 5.1 propose deux méthodes différentes pour identifier la position des appareils dans l'espace :l'angle d'arrivée (AoA) et l'angle de départ (AoD).

Aujourd'hui, la plupart des appareils portables fonctionnent avec Bluetooth Low Energy. Cette technologie est considérée comme une solution à faible coût nécessitant très peu d'énergie. Le produit peut être alimenté par une petite batterie pendant des mois voire des années dans certains cas. Dialog Semiconductor a présenté ce qu'il définit comme le SoC Bluetooth 5.1 le plus petit et le plus économe en énergie, le DA14531 . Le nouveau module qui l'accompagne simplifie également le développement de produits Bluetooth et offre des possibilités d'adoption plus larges pour les applications IoT.

La puce SmartBond TINY est basée sur le noyau ARM Cortex M0 + 32 bits avec des mémoires intégrées et un ensemble complet de périphériques analogiques et numériques. Sa mise en œuvre vise à résoudre les problèmes d'augmentation des coûts de conception de dispositifs IoT en permettant une réduction de la taille globale du système tout en maintenant des performances élevées. Dialog a conçu le SoC pour réduire les coûts d'ajout de la fonctionnalité BLE jusqu'à 0,50 $ dans les volumes élevés.

La petite taille rend le SoC adapté à toutes les conceptions à espace restreint, telles que les stylets électroniques, les étiquettes d'étagère, les balises ou les balises RFID actives pour le suivi des actifs. Le SoC peut également être utilisé dans des applications nécessitant un provisionnement, telles que des caméras, des imprimantes et des routeurs sans fil.

Le DA14531 étend également la connectivité sans fil aux applications du domaine médical connecté. Les exemples incluent les inhalateurs, les distributeurs de médicaments, les balances, les thermomètres et les glucomètres. (Fig. 2 ).

Fig 2 :Schéma fonctionnel du DA14531.

Logé dans des boîtiers aussi petits que 2,0 x 1,7 mm, le SmartBond Tiny est environ la moitié de la taille de ses prédécesseurs, selon Dialog. Le SoC ne nécessite que six composants externes, une seule source d'horloge et une alimentation électrique pour créer un système Bluetooth complet à faible consommation d'énergie (Fig. 3 ). Cela permet aux développeurs d'adapter la puce à presque toutes les conceptions de surveillance des ressources RF.

« Les composants externes sont vraiment limités, donc deux condensateurs sont nécessaires. L'inductance de puissance peut être ignorée dans certaines conditions », a déclaré Adrie Van Meijeren, responsable marketing produit Amériques, Bluetooth Low Energy, chez Dialog Semiconductor.

Fig. 3 : Schéma du système alimenté par pile alcaline - configuration améliorée.

Le module garantit une longue durée de vie et une durabilité, même avec de petites batteries, et permet aux clients de profiter de la nouvelle architecture dans le cadre du développement de produits, plutôt que d'avoir à certifier leurs plates-formes, économisant ainsi du temps, des efforts de développement et des coûts. Le convertisseur CC/CC intégré du DA14531 permet une large tension de fonctionnement de 1,1 V à 3,3 V.

« Concernant les batteries et le convertisseur DC/DC, nous pouvons travailler avec n'importe quel type de batterie 1,4 V/1,5 volt à côté des batteries 3 V comme les piles boutons. Et parce que nous avons ce convertisseur boost intégré à bord, cela permet de réaliser des économies. L'efficacité du DC/DC dépend un peu de la qualité de votre inducteur, mais vous pouvez obtenir un rendement d'environ 85 % », a déclaré Van Meijeren.

« La fonction DC/DC est importante, en particulier pour les piles jetables. Ces piles jetables, très souvent, ont une très petite capacité, comme 15 milliampères-heure. Et si le convertisseur DC/DC démarre, il y a un courant de crête chargeant l'inducteur et les condensateurs, et nous avons un limiteur de courant que vous pouvez régler entre 6 mA et 96 mA, et qui nous permet de démarrer avec n'importe quelle batterie, quelle qu'elle soit. la condition », a-t-il ajouté.

Avec la faible consommation d'énergie du Bluetooth Low Energy, les applications peuvent fonctionner sur une petite batterie pendant quatre ou cinq ans. Ceci est vital pour les applications qui n'ont besoin que d'un échange périodique de petites quantités de données.

Dialog propose également le kit de développement SmartBond TINY DA14531 , qui intègre le SoC Bluetooth Low Energy DA14531. Grâce à deux interfaces d'en-tête mikroBUS et une interface Arduino, le système offre des fonctionnalités étendues (Fig. 4 ).

Fig. 4:DA14531 Kit de développement SmartBond TINY Pro.

Actuellement utilisé par environ 8,2 milliards d'appareils dans le monde, des smartphones aux ordinateurs portables, Bluetooth est le principal acteur de notre vie technologique quotidienne. Cisco a prédit que plus de 50 milliards de ces appareils intelligents seront utilisés d'ici 2020, Bluetooth SIG prenant en charge jusqu'à un tiers de ces appareils.

Avec des milliards d'appareils intelligents compatibles BLE sur le marché, la liste des applications pour ce protocole est illimitée. Pour la sélection du BLE, il est nécessaire de prendre en considération une série d'attributs :facteur de forme, spécifications électriques, fonctionnalité souhaitée, outils de développement logiciel et support technique.