Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Bagaimana Membangun Produk Berlampu Rendah Bluetooth (BLE) Sellable

Mempunyai idea yang anda ingin dibawa ke pasaran? Dalam siri ini, John Teel berjalan melalui proses peningkatan dari prototaip kepada pengeluaran. Ikuti setiap ansuran untuk melihat dengan lebih dekat cara menggabungkan komponen individu.


Sekiranya anda bercadang untuk membangunkan produk elektronik baru yang perlu menghantar dan menerima data secara kecil-kecilan maka tiada penyelesaian yang lebih baik daripada Bluetooth Low-Energy (BLE). Walaupun tidak cukup pantas untuk audio atau video streaming, atau memindahkan sejumlah besar data, BLE adalah sempurna untuk aplikasi yang memerlukan penghantaran data tahap sederhana.

Jangan tertipu dengan istilah "tenaga rendah", kerana ia adalah penyelesaian tanpa wayar yang hebat walaupun hayat bateri tidak kritikal. Tenaga Rendah Bluetooth (juga dipanggil Bluetooth Smart) adalah fungsi wayarles kos yang paling mudah dan paling rendah untuk dilaksanakan dalam produk baru.

Tidak seperti Bluetooth Classic, Bluetooth Low-Energy adalah satu penyelesaian cip tunggal. Penyelesaian BLE menggunakan apa yang dikenali sebagai System-on-a-Chip (SoC). Penyelesaian cip BLE termasuk kedua-dua transceiver RF dan mikrokontroler yang menjalankan stack Bluetooth (firmware) semuanya dalam cip tunggal. Sebaliknya, Bluetooth Classic adalah penyelesaian dua cip yang lebih kompleks: cip transceiver dan cip mikrokontroler berasingan.

BLE bukan hanya protokol wayarles kurang kompleks untuk dilaksanakan, tetapi ia juga jauh lebih murah. Salah satu kos pembangunan terbesar untuk Bluetooth Classic ialah kos timbunan perisian yang mesti dibeli secara berasingan. Kos stack ini biasanya sekurang-kurangnya $ 10,000 pendahuluan, ditambah satu yuran perlesenan untuk setiap unit yang dijual.

Sebaliknya, dengan BLE timbunan sudah dibina ke SoC jadi satu-satunya biaya adalah cip itu sendiri. Cip BLE hanya berharga kira-kira $ 1 hingga $ 2 USD (dalam jumlah sekurang-kurangnya 1k unit). Rancang pada $ 1 hingga $ 2 lagi untuk semua komponen sokongan (kristal, kapasitor, antena, dan lain-lain) yang diperlukan oleh cip BLE.

Sebagai contoh, Ardunio 101 mempunyai penyelesaian cip (Nordic NRF51822). Anda boleh mencari panduan perbandingan papan kami untuk lebih banyak papan dengan BLE.

Modul berbanding Penyelesaian Chip

Bagi kebanyakan teknologi tanpa wayar, sebaiknya bermula dengan menggunakan penyelesaian modul dan bukan penyelesaian cip diskret tersuai. Modul Bluetooth LE menjimatkan kos pendahuluan besar yang diperlukan untuk pensijilan FCC.

Walau bagaimanapun, penjimatan kos menggunakan modul untuk BLE tidak begitu banyak seperti protokol wayarles lain. Ini adalah kerana untuk Bluetooth LE stack telah dibina ke dalam cip supaya tidak ada kos tindanan tambahan. Walau bagaimanapun, memintas pensijilan FCC (atau sekurang-kurangnya bahagian yang paling mahal dipanggil radiator yang disengajakan) masih merupakan kelebihan penting untuk menggunakan penyelesaian modul untuk BLE. Modul juga menghapuskan keperluan penalaan antena yang menjimatkan beberapa ribu ringgit.

Untuk Bluetooth Classic, kos penyelesaian modul biasanya lebih tinggi daripada penyelesaian cip diskret. Walau bagaimanapun, kebanyakan pembangun pada mulanya bersedia menyerap kos unit yang meningkat untuk mengurangkan kos pendahuluan mereka.

Satu kelebihan tambahan BLE adalah modul kos hanya beberapa dolar lebih daripada penyelesaian cip diskret. Sebenarnya, untuk kebanyakan produk anda memerlukan jumlah sekurang-kurangnya 500k unit sebelum menjadi lebih ekonomik untuk menggunakan cip melalui modul.

Sebaik sahaja anda mencapai jilid yang tinggi dan memutuskan untuk berhijrah ke penyelesaian cip itu adalah perubahan reka bentuk yang agak mudah terutama jika anda menggunakan cip yang sama yang digunakan pada modul anda.

Jadual di bawah menunjukkan beberapa penyelesaian cip BLE yang paling popular.

Menghantar Kuasa

MCU

Memori Tetap

Komen

Dialog DA14580 / 3

0 dBm

Cortex-M0

32kB / 128kB

Kuasa ultra rendah.

Cypress PSoC

3 dBm

Cortex-M0

256kB

Penyelesaian yang baik. Hanya untuk menawarkan kedua-dua cip dan modul yang berpatutan.

Qualcomm CSR101x

7.5 dBm

Proprietari

Luar

Kuasa penghantaran yang terbaik. Mesh.

Nordic nRF51822

4 dBm

Cortex-M0

512 kB

Arus sangat rendah. Kuasa penghantaran yang tinggi.

Nordic nRF52832

4 dBm

Cortex-M4

512kB

MCU terpantas. Arus rendah. Kuasa penghantaran yang tinggi.

TI CC2541

0 dBm

8051

256kB

Berdasarkan MCU 8-bit lama.

TI CC2650

5 dBm

Cortex-M3

128 kB

Kuasa penghantaran yang baik. MCU yang baik.

Atmel ATBTLC1000

3 dBm

Cortex-M0

Luar

Cak kuasa rendah yang ada.

Reka Bentuk Antena

Jika anda tidak menggunakan modul dengan antena terbina dalam, salah satu aspek yang paling kritikal bagi reka bentuk anda ialah antena. Untuk produk seperti ini terdapat dua jenis antena yang tersedia: antena seramik dan antena jejak.

Kelebihan antena seramik adalah saiz yang lebih kecil dan penalaan mudah. Semua peranti wayarles perlu mempunyai antena yang ditala untuk prestasi maksimum (julat maksimum). Tuning adalah proses yang agak rumit yang memerlukan peralatan yang sangat mahal supaya penalaan secara umum disalurkan kepada syarikat-syarikat yang mengkhusus dalam penalaan RF.

Litar antena biasanya akan menggunakan rangkaian pi bagi pemadanan (iaitu, penalaan) antena. Nilai kapasitor dan induktor yang digunakan dalam rangkaian pi disesuaikan untuk mengoptimumkan penalaan antena. Jika julat tidak terlalu kritikal untuk aplikasi, maka antena cip tidak semestinya memerlukan penalaan untuk BLE, sekurang-kurangnya untuk ujian awal.

Antena jejak direka bentuk ke dalam Papan Litar Bercetak (PCB) itu sendiri. Kelebihan utama antena jejak PCB adalah mengurangkan kos. Malah, kerana antena semata-mata PCB mengesan antena pada dasarnya adalah percuma.

Walau bagaimanapun, antena cip agak murah, jadi saya umum mencadangkan antena cip sekurang-kurangnya pada awalnya. Sebaik sahaja produk mencapai jumlah pengeluaran yang sangat tinggi maka anda boleh mempertimbangkan untuk menggantikan antena cip dengan antena PCB jejak untuk mengurangkan kos anda dan meningkatkan margin keuntungan anda.

Antena PCB lebih rumit untuk menyesuaikan dan mungkin memerlukan beberapa revisi PCB untuk mengoptimumkan penalaan. Perubahan pada PCB juga boleh memberi impak yang lebih penting pada prestasi antena surih dibandingkan dengan antena cip.

Ringkasan

Bluetooth Low-Energy adalah teknologi yang hebat. Ini adalah kerana ia adalah kesederhanaan, dan sudah tentu ia penggunaan kuasa yang sangat rendah. Jadi, bagi produk anda, pastikan anda mempertimbangkan BLE sebelum sebarang teknologi wayarles lain yang kompleks.

Saya telah mencipta hamparan terperinci yang membandingkan lapan cip Bluetooth Kekuatan Rendah pada masa ini di pasaran. Ia juga termasuk modul yang disediakan berdasarkan setiap cip dan anggaran harga. Anda boleh muat turun secara percuma.

Kongsi

Meninggalkan Komen