MCU yang kuat lahir untuk Bluetooth, bernyanyi dan menemukan cara untuk menguasainya

  Sejak BluetoothLE diperkenalkan ke standar Bluetooth, BluetoothLE telah berkembang pada tingkat yang mengkhawatirkan. Keahliannya yang cepat dan sensitif menebus kekurangan Bluetooth klasik dan sangat populer di kalangan pabrikan. Menurut Bluetooth Alliance, pada tahun 2022, chip single-mode Bluetooth berdaya rendah akan mencapai lebih dari sepertiga dari semua pengiriman chip Bluetooth.

Dialog Semiconductor juga berinvestasi di pasar ini sangat awal. Menurut Mark de Clercq, Direktur Unit Bisnis Konektivitas Rendah Daya Dialog, pengiriman SoC daya rendah Bluetoothnya telah mencapai 250 juta unit dan telah diterapkan di pasar global. Tempat kedua.

Mark de Clercq, Direktur, Unit Bisnis Konektivitas Daya Rendah, Semikonduktor Dialog

Lini produk yang luas adalah jaminan pengiriman tinggi Dialog. Ada produk kecil daya rendah front-end untuk aplikasi sederhana dan lini produk yang lebih terintegrasi untuk produk high-end. Namun, yang paling diantisipasi oleh Dialog adalah seri DA1469x yang baru diluncurkan, yang dikenal sebagai produk "unik".

MCU nirkabel yang dipelajari

DA1469x adalah MCU nirkabel berbasis ARM Cortex-M33 yang diproduksi massal di dunia. Ini fitur mesin protokol yang dapat dikonfigurasi perangkat lunak dan mendukung standar Bluetooth 5.1 terbaru sambil mengintegrasikan unit manajemen daya built-in canggih. Ini juga memiliki kombinasi unik dari periferal analog dan digital.

Untuk mengatasi tiga fungsi utama dari aplikasi target IoT: penginderaan, pemrosesan, dan komunikasi, itu dikonfigurasi dengan tiga prosesor, yang masing-masing dapat melakukan fungsinya masing-masing secara optimal.

Unit pemrosesan inti memilih prosesor aplikasi ARM Cortex-M33, produk terbaru dalam keluarga ARM Cortex-M, termasuk unit floating point, unit perlindungan memori, dan mesin ekspansi DSP. Agar dapat sepenuhnya memanfaatkan potensi M33, memorinya dapat diskalakan dan pengguna bebas memilih.

Banyak pengembang khawatir tentang keamanan kode, dan DA1469x dilengkapi dengan memori flash QSPI yang dapat dieksekusi yang memungkinkan pelanggan untuk mengeksekusi kode dengan aman.

MCU ini "memiliki aksi", dapat dikatakan bahwa ia mengintegrasikan berbagai fungsi yang dapat dipikirkan saat ini: ada pengontrol tampilan built-in untuk mewujudkan antarmuka pengguna yang kaya, driver LED putih backlight bawaan, dan pengontrol sentuh internal. Ada juga pengendali motor stepper yang sepenuhnya otonom. Selain itu, mendukung dua saluran input dan output audio, driver ERM dan LRA bawaan untuk memberikan umpan balik taktil kepada pengguna.

Di ujung depan antarmuka analog, ada dua ADC: satu dengan kecepatan data tinggi dan akurasi sedikit lebih rendah; satu dengan akurasi tinggi, tetapi dengan laju pengambilan sampel yang sedikit lebih rendah.

Untuk mengoptimalkan daya dan mengendalikan banyak antarmuka, diperlukan DSP mikro inti kedua. Ini adalah perangkat lunak yang dapat diprogram, sepenuhnya otonom, dan klien dapat mengontrol antarmuka melalui antarmuka serial digital tanpa perlu fungsi lain pada chip untuk aktif.

Inti terakhir adalah logo chip, yang bertanggung jawab untuk bagian koneksi nirkabel, yang merupakan ARM Cortex-M0 +. Ini memiliki mesin protokol perangkat lunak yang dapat diprogram yang juga mendukung standar Bluetooth 5.1 terbaru serta protokol berpemilik 2.4GHz. Ujung depan radio memiliki daya output maksimum + 6dBm dan sensitivitas penerima -97dBm. Daya yang tersedia menggantikan cakupan. Desain RF dapat dilakukan dengan mengintegrasikan semua komponen ujung depan eksternal, termasuk balun terintegrasi, pin IO RF tunggal 50 Ω yang cocok, dan antena tata letak PCB tunggal.

Dialog dimulai dengan pengembangan chip manajemen daya, jadi MCU ini juga merupakan titik kuat dalam manajemen daya. Dukungan chip asli termasuk baterai isi ulang seperti baterai polimer lithium, baterai lithium-ion, baterai tombol, dll. Semua manajemen daya internal dilakukan pada chip. Untuk beberapa sistem yang kompleks, DA1469x juga dapat memberi daya perangkat eksternal melalui DC / DC. Terutama, ia memiliki tujuh domain daya independen yang dapat diaktifkan ketika pelanggan membutuhkannya. Misalnya, ketika Bluetooth diterapkan, hanya domain daya terkait Bluetooth yang akan memasok daya. Chip juga akan mengalokasikan daya sesuai dengan fungsinya.

Ada dua trik hebat

Bidang Bluetooth tradisional adalah transmisi audio, tetapi keterampilan ini juga dapat dirampok, dan DA1469x juga dapat mentransfer audio Hi-Fi.

Dialog mengembangkan demo untuk sistem audio TWS stereo nirkabel nyata dengan teknologi Bluetooth rendah energi dengan DA1469x, pengguna dapat dengan jelas menerima musik kualitas suara Hi-Fi. Mark de Clercq menyebut ini stereo yang sebenarnya. "Kami memiliki pemancar yang mentransmisikan audio stream melalui dua saluran, satu untuk telinga kiri dan satu untuk telinga kanan. Saluran kiri dan kanan tidak saling berkomunikasi. Ini analog dengan Bluetooth klasik. Ini perbedaan besar. Dalam demonstrasi ini, dua saluran terpisah digunakan untuk mengirimkan aliran audio, yang dapat disinkronkan ke perbedaan waktu 1ms, memastikan pengalaman stereo yang sebenarnya. "

Namun, ia juga mengatakan bahwa transmisi audio Hi-Fi melalui BLE masih dalam fase proof-of-concept, dan masih ada kebutuhan untuk peningkatan protokol, sementara chip juga perlu mengurangi konsumsi daya untuk memperpanjang masa pakai baterai. Tetapi potensi untuk mengirimkan audio Hi-Fi melalui BLE telah didokumentasikan dengan baik.

Trik lain adalah fungsi penentuan posisi, yang juga merupakan tambahan baru untuk standar Bluetooth 5.1 baru, menerapkan sudut kedatangan (AoA) dan sudut keluar (AoD) untuk pengangkutan. Aplikasi seperti pemosisian dalam ruangan, pelacakan barang, kontrol akses, pembukaan kunci tanpa kunci, dll. Semuanya akan mendapat manfaat dari fitur standar 5.1 baru ini.

Mark de Clercq menjelaskan cara kerja angle of arrival (AoA). "Kami berasumsi bahwa ada pemancar yang mentransmisikan sinyal serial. Penerima memiliki beberapa antena, masing-masing menerima sinyal. Dua antena berbeda menerima sinyal Ketika ada perbedaan fasa, menganalisis perbedaan fasa untuk membentuk sudut balok untuk menentukan arah penerima relatif terhadap pemancar. "

Kunci dari aplikasi ini adalah desain antena. Dialog memberikan catatan aplikasi yang sangat jelas dan desain referensi antena yang memungkinkan pelanggan untuk meniru desain ini dan memastikan bahwa kinerja yang dirancang optimal.

Injil pengembang

Pengembang sering menemukan sakit kepala ketika mengembangkan produk terkait Bluetooth, karena pengembangannya jauh lebih sulit daripada imajinasi.

Dialog menyediakan kit pengembangan perangkat lunak lengkap untuk menyelesaikan masalah pengguna. Ada tiga toolkit utama, yang pertama adalah lingkungan pengembangan terintegrasi dan SDK Eclipse yang telah dikonfigurasi sebelumnya, diikuti oleh kit pengembangan SmartSnippets Studio, dan akhirnya Connection Manager untuk debugging, analisis protokol, dan pengujian.

Dilaporkan bahwa tumpukan protokol Bluetooth SmartSnippets adalah tumpukan protokol yang relatif matang, dan pelanggan telah mengembangkan berbagai produk dengan alat ini. Tumpukan ini mendukung spesifikasi standar Bluetooth terbaru dan juga mendukung sejumlah fitur lain yang memungkinkan pelanggan membuat pengembangan aplikasi yang lebih baik.

Mark de Clercq menambahkan: "Dialog protokol Bluetooth diintegrasikan ke dalam kit pengembangan perangkat lunak yang sangat komprehensif yang menyediakan semua alat bagi insinyur untuk mengembangkan aplikasi tanpa perlu insinyur untuk terlalu terlibat dalam perangkat lunak. dan middleware, ada satu set API tingkat aplikasi yang memungkinkan para insinyur menikmati fungsi-fungsi ini tanpa harus mengontrol setiap bagian secara individu. Dialog juga memiliki serangkaian contoh perangkat lunak yang memungkinkan para insinyur mempercepat pengembangan aplikasi. "

"Dalam hubungannya dengan perangkat lunak, Dialog juga menawarkan kit pengembangan perangkat keras lengkap yang memungkinkan pelanggan untuk mengembangkan perangkat lunak mereka sendiri di perangkat keras. Kit pengembangan perangkat keras mencakup motherboard yang mengintegrasikan banyak fitur dan fitur penting; dan papan anak adalah DA1469x pada produk ini, "kata Mark de Clercq.

Harapan Dialog untuk produk ini adalah "untuk menyediakan pelanggan dengan kesempatan untuk mengembangkan siklus produk berikutnya", sehingga menggunakan proses ULP 55nm terbaru. Menurut Mark de Clercq, seri ini telah dalam produksi volume, sampel dan kit pengembangan tersedia melalui mitra distributor global, dan semua alat perangkat lunak tersedia di situs web resmi.