物聯(lián)網(wǎng)（IoT）已經(jīng)對我們生活的許多方面產(chǎn)生了重大影響，因為我們工作，娛樂和進行日常任務(wù)。隨著數(shù)百億臺連接設(shè)備和數(shù)百萬臺設(shè)備每周被添加，很難想象全球網(wǎng)絡(luò)將在多大程度上改善我們生活的世界。

除了它們的功能（主要作為傳感器、執(zhí)行器或組合）和對無線的強烈偏好之外，這些連接設(shè)備還有另外兩個共同的要求。他們需要能夠與主機和云的其他設(shè)備進行通信;由于通常由微型紐扣電池供電，因此它們還需要節(jié)儉的電源要求，以便它們可以自給自足并且盡可能小。

物聯(lián)網(wǎng)對設(shè)計人員來說是一個充滿挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，因為他們努力滿足用戶和消費者日益嚴(yán)格的要求和期望。雖然設(shè)計在物理上很小，但它們也是復(fù)雜的系統(tǒng)，包含許多不同的技術(shù)，設(shè)計人員必須利用復(fù)雜的技術(shù)和低功耗組件來實現(xiàn)其目標(biāo)。

低功耗藍牙

藍牙廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因為它可用于每部智能手機和平板電腦，從而提供幾乎無處不在的互聯(lián)網(wǎng)訪問，并且包括與物聯(lián)網(wǎng)部署需求非常一致的功能。低功耗藍牙最初稱為“智能藍牙”，它以數(shù)據(jù)包的形式傳輸數(shù)據(jù)，然后進入睡眠模式，從而節(jié)省大量電量。藍牙 4 還允許在休眠時保持連接/配對，這是節(jié)省能源的另一種手段。

藍牙不斷發(fā)展，安全配對、AES-128 加密和支持快速開發(fā)的配置文件等功能也包含在更高版本中。4.2 版本將數(shù)據(jù)包容量提高了 10 倍，數(shù)據(jù)范圍提高了 2.5 倍，這為需要更大數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用開辟了道路。

藍牙 5 是當(dāng)前版本，針對 IoT 應(yīng)用進行了優(yōu)化。帶寬翻了一番，達到2 Mbps，這可能是藍牙5最重要的進步，是包含網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能，消除了對集線器的需求，從而允許創(chuàng)建更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

枚舉物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序是一個挑戰(zhàn)，因為有這么多，并且正在以快速的速度添加更多應(yīng)用程序。物聯(lián)網(wǎng)連接了我們居住的房屋，監(jiān)控我們的健康狀況，管理我們的工作場所，增強了我們居住的城市和我們出行的車輛等等。

物聯(lián)網(wǎng)超越了消費和工業(yè)市場。在工業(yè)中，節(jié)點監(jiān)控過程以提高產(chǎn)品質(zhì)量，并密切關(guān)注機器以評估磨損，從而實現(xiàn)預(yù)防性維護，從而節(jié)省與停機時間相關(guān)的成本。在物流領(lǐng)域，基于低功耗藍牙的掃描儀可以通過智能標(biāo)簽幫助跟蹤庫存，而傳感器則標(biāo)記需要重新填充容器或補充庫存。

隨著對電池電源的日益依賴以及全球?qū)p少消耗的需求的認識，能源管理在任何地方都是一個重大問題。智能建筑中基于低功耗藍牙的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點感知對熱、光、冷和通風(fēng)的需求，并實時控制燈、窗戶和HVAC設(shè)備，以最經(jīng)濟的方式運行，通常在某個區(qū)域無人居住時關(guān)閉資源。

在我們的家中，低功耗藍牙可以跟蹤白色家電的使用，甚至可以啟動重新訂購以自動補充我們的冰箱。為了滿足人口老齡化的需求，藍牙使新一代個人健康監(jiān)測儀能夠?qū)⑦h程醫(yī)療專業(yè)人員與患者聯(lián)系起來，以減少對醫(yī)院就診的需求，同時提高醫(yī)療保健質(zhì)量。

設(shè)計基于低功耗藍牙的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

物聯(lián)網(wǎng)解決方案的實現(xiàn)可能很復(fù)雜，因為它們需要廣泛的技術(shù)來協(xié)調(diào)工作。這些可能包括微控制器、傳感器的模擬設(shè)計模塊以及用于通信和電源管理的RF設(shè)計。所有這些通常需要結(jié)合在一個小型解決方案中，同時將功耗降至最低。

因此，設(shè)計人員正在尋找專門設(shè)計用于支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用快速、低風(fēng)險設(shè)計流程的集成解決方案。RSL10 系統(tǒng)級封裝 （RSL10 SiP） 就是這樣一種設(shè)備的示例，它提供了一種一體化解決方案，用于向物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點添加低功耗藍牙。

RSL10 SiP 是一款靈活的超微型藍牙 5 認證器件，將 RSL10 低功耗藍牙無線電 SoC、集成天線和所有無源元件集成在一個完整的小尺寸系統(tǒng)中。RSL10 SiP 經(jīng)過所有全球標(biāo)準(zhǔn)（CE、FCC、IC、MIC、KC）的全面認證，無需額外的射頻設(shè)計專業(yè)知識或認證，從而顯著縮短了時間。

SiP 還包括板載內(nèi)存資源 – 有 384 kB 的非易失性閃存，其中 256 kB 可用于用戶應(yīng)用，88 kB 的數(shù)據(jù) RAM 和 DMA 控制器。還有一系列可配置的外部接口，包括 I2C、UART 和雙 SPI（主/從），增強了各種應(yīng)用的靈活性。

RSL10 SiP 可支持低功耗藍牙技術(shù)以及其他 2.4 GHz 專有和/或自定義協(xié)議棧。固件無線 （FOTA） 的支持允許制造商在部署后提供更新并添加其他功能。

板載電源管理是SiP器件支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵要求。RSL10 是目前市場上功耗最低的藍牙低功耗無線電。在接收模式下工作時，功耗僅為7 mW，在深度睡眠模式下降至62.5 nW。這使得設(shè)計人員能夠通過最大限度地減少所需外部元件的數(shù)量來減小系統(tǒng)尺寸和重量。

寬工作電壓范圍是設(shè)計人員的另一項寶貴功能，并拓寬了RSL10等器件的潛在應(yīng)用數(shù)量。電源電壓范圍為 1.1 至 3.3 V，無需外部 DC/DC 轉(zhuǎn)換器即可使用 1.2 V 或 1.5 V 電池。它還允許隨著電池電壓的降低而延長有用的工作時間。

設(shè)計師資源

除了強大且高度集成的解決方案的優(yōu)勢之外，工程師現(xiàn)在還經(jīng)常尋求工具和幫助，以幫助他們以最快的時間，以最低的成本和最少的專業(yè)資源完成設(shè)計。安森美半導(dǎo)體提供了一套有用的工具，以進一步簡化和加速使用其RSL10的設(shè)計。

RSL10 軟件開發(fā)套件 （SDK） 為開發(fā)超低功耗藍牙低功耗應(yīng)用提供了完整的基于 Eclipse 的集成開發(fā)環(huán)境。該套件包括對 Keil uVision 和 IAR 嵌入式工作臺的支持，以及各種抽象、驅(qū)動程序和示例應(yīng)用程序、FreeRTOS 和固件無線 （FOTA） 移動應(yīng)用程序。

圖 2.RSL10 開發(fā)工具包嵌入式軟件

藍牙物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件 （B-IDK） 提供完整的節(jié)點到云解決方案，采用模塊化設(shè)計，包括各種傳感器和執(zhí)行器。軟件支持以方便的 CMSIS 包的形式提供，為 RSL10 SDK 增加了更高級別的功能。B-IDK CMSIS 包包含特定于 B-IDK 平臺的傳感器驅(qū)動程序、云支持和文檔。此外，移動應(yīng)用程序允許控制硬件以及發(fā)布和訂閱（MQTT）來自多個流行云服務(wù)的傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)。

對于那些從事物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的人來說，傳感器開發(fā)套件也可以成為非常有用的資源，也許是第一次。RSL10 傳感器開發(fā)套件包含 10 多種傳感元件，涵蓋光、環(huán)境、聲音、位置和運動，可幫助工程師快速從概念到解決方案，并減少設(shè)計重復(fù)。

總結(jié)

利用流行協(xié)議進行通信和從超小電源運行的能力是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成功的關(guān)鍵因素。隨著時間的推移，低功耗藍牙等技術(shù)已經(jīng)從連接外圍設(shè)備的基本方式發(fā)展到非常接近事實上的技術(shù)，以滿足物聯(lián)網(wǎng)的高度優(yōu)化需求。

RSL10 SiP等器件通過將外部元件和RF子系統(tǒng)集成到一個小型、高能效的封裝中，簡化了設(shè)計任務(wù)。將其與廣泛的可用支持工具相結(jié)合，可幫助設(shè)計人員以最小的風(fēng)險、成本和時間為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點添加低功耗藍牙功能。

審核編輯：郭婷