Ένα ισχυρό MCU που γεννήθηκε για Bluetooth, τραγουδώντας και βρίσκοντας τον τρόπο να κυριαρχήσει

  Δεδομένου ότι το BluetoothLE εισήχθη στο πρότυπο Bluetooth, αυξήθηκε με ανησυχητικό ρυθμό. Οι γρήγορες και ευαίσθητες ικανότητές του αντισταθμίζουν τις αδυναμίες του κλασικού Bluetooth και είναι πολύ δημοφιλείς μεταξύ των κατασκευαστών. Σύμφωνα με τη Συμμαχία Bluetooth, μέχρι το 2022, τα τσιπ single-mode χαμηλής κατανάλωσης Bluetooth θα αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ένα τρίτο όλων των αποστολών τσιπ Bluetooth.

Η Dialog Semiconductor έχει επίσης επενδύσει στην αγορά αυτή πολύ νωρίς. Σύμφωνα με τον Mark de Clercq, Διευθυντή της Επιχειρηματικής Μονάδας Συνδεσιμότητας Χαμηλής Ισχύος του Dialog, οι αποστολές SoC με χαμηλή ισχύ SoC έχουν φτάσει τα 250 εκατομμύρια μονάδες και έχουν εφαρμοστεί στην παγκόσμια αγορά. Δεύτερη θέση.

Mark de Clercq, Διευθυντής, Επιχειρησιακή Μονάδα Συνδεσιμότητας Χαμηλής Ισχύος, Dialog Semiconductor

Η μεγάλη σειρά προϊόντων αποτελεί εγγύηση για τις υψηλές αποστολές του Dialog. Υπάρχουν μικρά προϊόντα low-power front-end για απλές εφαρμογές και μια πιο ολοκληρωμένη σειρά προϊόντων για προϊόντα υψηλής τεχνολογίας. Ωστόσο, το πιο αναμενόμενο από το Dialog είναι η σειρά DA1469x που ξεκίνησε πρόσφατα, η οποία είναι γνωστή ως το "μοναδικό" προϊόν.

Έγινε μάθηση ασύρματου MCU

Το DA1469x είναι το πρώτο ασύρματο MCU που βασίζεται σε μαζική παραγωγή ARM Cortex-M33 στον κόσμο. Διαθέτει ένα λογισμικό με δυνατότητα ρύθμισης του πρωτοκόλλου και υποστηρίζει το πιο πρόσφατο πρότυπο Bluetooth 5.1, ενώ ενσωματώνει μια προηγμένη ενσωματωμένη μονάδα διαχείρισης ισχύος. Έχει επίσης ένα μοναδικό συνδυασμό αναλογικών και ψηφιακών περιφερειακών.

Για να αντιμετωπίσει τις τρεις κύριες λειτουργίες της εφαρμογής-στόχου IoT: ανίχνευση, επεξεργασία και επικοινωνία, διαμορφώνεται με τρεις επεξεργαστές, καθένας από τους οποίους μπορεί να εκτελεί τις αντίστοιχες λειτουργίες με τον βέλτιστο τρόπο.

Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας επιλέγει τον επεξεργαστή εφαρμογών ARM Cortex-M33, το τελευταίο προϊόν στην οικογένεια ARM Cortex-M, συμπεριλαμβανομένων μονάδων κινητής μονάδας, μονάδων προστασίας μνήμης και μηχανισμών επέκτασης DSP. Προκειμένου να αξιοποιηθεί πλήρως το δυναμικό του M33, η μνήμη του είναι κλιμακωτή και οι χρήστες είναι ελεύθεροι να επιλέξουν.

Πολλοί προγραμματιστές ανησυχούν για την ασφάλεια κώδικα και το DA1469x είναι εξοπλισμένο με μια εκτελέσιμη μνήμη flash QSPI που επιτρέπει στους πελάτες να εκτελούν ασφαλή κώδικα.

Αυτό το MCU "έχει ένα stunt", μπορεί να ειπωθεί ότι ενσωματώνει διάφορες λειτουργίες που μπορούν να θεωρηθούν επί του παρόντος: υπάρχει ένας ενσωματωμένος ελεγκτής οθόνης για να πραγματοποιήσει μια πλούσια διεπαφή χρήστη, έναν ενσωματωμένο οδηγό λευκού LED οπίσθιου φωτισμού και ένα εσωτερικό ελεγκτή αφής. Υπάρχει επίσης ένας πλήρως αυτόνομος ελεγκτής βαθμιδωτού κινητήρα. Επιπλέον, υποστηρίζει δύο κανάλια εισόδου και εξόδου ήχου, ενσωματωμένους οδηγούς ERM και LRA για την παροχή απτικής ανάδρασης στον χρήστη.

Στο μπροστινό μέρος της αναλογικής διεπαφής, υπάρχουν δύο ADC: ένας με υψηλό ρυθμό δεδομένων και ελαφρώς χαμηλότερη ακρίβεια. ένα με μεγάλη ακρίβεια, αλλά με ελαφρώς χαμηλότερο ρυθμό δειγματοληψίας.

Προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η ισχύς και να ρυθμιστεί τόσες διεπαφές, απαιτείται ένα δεύτερο πυρήνα micro DSP. Είναι προγραμματιζόμενο λογισμικό, πλήρως αυτόνομο και ο πελάτης μπορεί να ελέγχει τη διασύνδεση μέσω μιας ψηφιακής σειριακής διεπαφής χωρίς να χρειάζεται να λειτουργούν άλλες λειτουργίες του τσιπ.

Ο τελευταίος πυρήνας είναι το λογότυπο του τσιπ, το οποίο είναι υπεύθυνο για το τμήμα ασύρματης σύνδεσης, το οποίο είναι το ARM Cortex-M0 +. Διαθέτει ένα προγραμματιζόμενο με λογισμικό πρωτόκολλο κινητήρα που υποστηρίζει επίσης το πιο πρόσφατο πρότυπο Bluetooth 5.1 καθώς και το πρωτόκολλο 2.4GHz. Το μπροστινό μέρος του ραδιοφώνου έχει μέγιστη ισχύ εξόδου + 6dBm και ευαισθησία λήψης -97dBm. Η διαθέσιμη ισχύς αντικαθιστά την κάλυψη. Ο σχεδιασμός RF μπορεί να επιτευχθεί με την ενσωμάτωση όλων των εξαρτημάτων του εξωτερικού μπροστινού άκρου, συμπεριλαμβανομένου ενός ενσωματωμένου balun, μιας ενιαίας κεραίας διασύνδεσης RF IO 50Ω και μιας ενιαίας κεραίας διάταξης PCB.

Ο διάλογος άρχισε με την ανάπτυξη τσιπ διαχείρισης ενέργειας, έτσι αυτό MCU είναι επίσης ένα ισχυρό σημείο στη διαχείριση ενέργειας. Η ενσωματωμένη υποστήριξη chip περιλαμβάνει επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, όπως μπαταρίες πολυμερών λιθίου, μπαταρίες ιόντων λιθίου, μπαταρίες κουμπιών κλπ. Όλες οι εσωτερικές εγκαταστάσεις διαχείρισης ενέργειας εκτελούνται σε τσιπ. Για ορισμένα πολύπλοκα συστήματα, το DA1469x μπορεί επίσης να τροφοδοτεί εξωτερικές συσκευές μέσω DC / DC. Πιο συγκεκριμένα, έχει επτά ανεξάρτητους τομείς ισχύος που μπορούν να τροφοδοτηθούν όταν ο πελάτης το χρειάζεται. Για παράδειγμα, όταν εφαρμόζεται Bluetooth, μόνο ο τομέας ισχύος που σχετίζεται με Bluetooth θα παρέχει ισχύ. Το τσιπ θα διαθέτει επίσης ισχύ σύμφωνα με τη λειτουργία.

Υπάρχουν δύο μεγάλα κόλπα

Το παραδοσιακό πεδίο Bluetooth είναι η μετάδοση ήχου, αλλά αυτή η ικανότητα μπορεί επίσης να ληστέψει και το DA1469x μπορεί επίσης να μεταφέρει ήχο Hi-Fi.

Ο Dialog ανέπτυξε ένα demo για πραγματικό ασύρματο στερεοφωνικό σύστημα ήχου TWS με τεχνολογία χαμηλής ενέργειας Bluetooth με DA1469x, οι χρήστες μπορούν να λάβουν σαφώς μουσική υψηλής ποιότητας Hi-Fi. Ο Mark de Clercq ονομάζει αυτό ένα πραγματικό στερεοφωνικό. "Έχουμε έναν πομπό που μεταδίδει τα ηχητικά ρεύματα πάνω από δύο κανάλια, ένα για το αριστερό αυτί και ένα για το δεξί αυτί.Ο αριστερός και ο δεξιός δίαυλοι δεν επικοινωνούν μεταξύ τους.Αυτό είναι ανάλογο με το κλασσικό Bluetooth.Αυτό είναι μια μεγάλη διαφορά. Σε αυτήν την επίδειξη, χρησιμοποιούνται δύο ξεχωριστά κανάλια για τη μετάδοση της ροής ήχου, η οποία μπορεί να συγχρονιστεί σε μια χρονική διαφορά 1ms, εξασφαλίζοντας μια πραγματική στερεοφωνική εμπειρία. "

Ωστόσο, ανέφερε επίσης ότι η μετάδοση Hi-Fi ήχου μέσω του BLE βρίσκεται ακόμα σε φάση απόδειξης της αρχικής ιδέας και εξακολουθεί να υπάρχει ανάγκη για βελτιώσεις πρωτοκόλλου, ενώ το τσιπ πρέπει επίσης να μειώσει την κατανάλωση ισχύος για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Αλλά η δυνατότητα μετάδοσης Hi-Fi ήχου μέσω του BLE είναι καλά τεκμηριωμένη.

Ένα άλλο τέχνασμα είναι η λειτουργία εντοπισμού θέσης, η οποία είναι επίσης μια νέα προσθήκη στο νέο πρότυπο Bluetooth 5.1, εφαρμόζοντας γωνία άφιξης (AoA) και γωνία εξόδου (AoD) για την κατεύθυνση. Εφαρμογές όπως η εσωτερική τοποθέτηση, η παρακολούθηση αντικειμένων, ο έλεγχος πρόσβασης, το ξεκλείδωμα χωρίς κλειδί κ.λπ. θα ωφεληθούν όλοι από αυτό το χαρακτηριστικό του νέου προτύπου 5.1.

Ο Mark de Clercq εξηγεί πώς λειτουργεί η γωνία άφιξης (AoA). "Υποθέτουμε ότι υπάρχει ένας πομπός που μεταδίδει ένα σειριακό σήμα.Ο δέκτης έχει πολλαπλές κεραίες, κάθε μία λαμβάνει σήμα.Δύο διαφορετικές κεραίες που λαμβάνουν σήματα Όταν υπάρχει διαφορά φάσης, αναλύστε τη διαφορά φάσης για να σχηματίσουμε τη γωνία της δέσμης για να καθορίσουμε κατεύθυνση του δέκτη σε σχέση με τον πομπό. "

Το κλειδί αυτής της εφαρμογής είναι ο σχεδιασμός της κεραίας. Ο διάλογος παρέχει ένα πολύ σαφές σημείωμα εφαρμογής και ένα σχέδιο αναφοράς κεραίας που επιτρέπει στον πελάτη να μιμείται αυτά τα σχέδια και να εξασφαλίζει ότι η σχεδιασμένη απόδοση είναι βέλτιστη.

Ευαγγέλιο του προγραμματιστή

Οι προγραμματιστές συχνά βρίσκουν πονοκεφάλους όταν αναπτύσσουν προϊόντα σχετιζόμενα με το Bluetooth, επειδή η ανάπτυξη είναι πολύ πιο δύσκολη από τη φαντασία.

Το Dialog παρέχει ένα ολοκληρωμένο κιτ ανάπτυξης λογισμικού για την επίλυση των προβλημάτων του χρήστη. Υπάρχουν τρία βασικά εργαλεία, το πρώτο είναι το προρυθμισμένο ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης Eclipse και το SDK, ακολουθούμενο από ένα κιτ ανάπτυξης SmartSnippets Studio και, τέλος, το Connection Manager για την ανίχνευση σφαλμάτων, την ανάλυση πρωτοκόλλου και τη δοκιμή.

Αναφέρεται ότι η στοίβα πρωτοκόλλων SmartSnippets Bluetooth είναι μια σχετικά ώριμη στοίβα πρωτοκόλλων και οι πελάτες έχουν αναπτύξει μια ποικιλία προϊόντων με αυτό το εργαλείο. Αυτή η στοίβα υποστηρίζει τις πιο πρόσφατες προδιαγραφές Bluetooth και υποστηρίζει επίσης και άλλες λειτουργίες που επιτρέπουν στους πελάτες να κάνουν καλύτερη ανάπτυξη εφαρμογών.

Ο Mark de Clercq πρόσθεσε: "Η στοίβα πρωτόκολλο Bluetooth Dialog είναι ενσωματωμένη σε ένα πολύ ολοκληρωμένο κιτ ανάπτυξης λογισμικού που παρέχει όλα τα εργαλεία για τους μηχανικούς να αναπτύξουν εφαρμογές χωρίς την ανάγκη για μηχανικούς να εμπλακούν πολύ στο λογισμικό.Πέρα από τα συστήματα LLD, και middleware, υπάρχει ένα σύνολο API επιπέδου εφαρμογής που επιτρέπουν στους μηχανικούς να απολαμβάνουν αυτές τις λειτουργίες χωρίς να χρειάζεται να ελέγχουν κάθε τμήμα ξεχωριστά. Το διάλογο περιέχει επίσης μια σειρά από παραδείγματα λογισμικού που επιτρέπουν στους μηχανικούς να επιταχύνουν την ανάπτυξη εφαρμογών.

"Σε συνδυασμό με τα εργαλεία λογισμικού, το Dialog προσφέρει επίσης ένα πλήρες κιτ ανάπτυξης υλικού που επιτρέπει στους πελάτες να αναπτύξουν το δικό τους λογισμικό στο hardware.Το κιτ ανάπτυξης υλικού περιλαμβάνει μια μητρική πλακέτα που ενσωματώνει πολλά σημαντικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά και ένα θυγατρικό board, είναι το DA1469x σε αυτό το προϊόν ", δήλωσε ο Mark de Clercq.

Η προσδοκία του Dialog για αυτό το προϊόν είναι "να παρέχει στους πελάτες την ευκαιρία να αναπτύξουν τον επόμενο κύκλο του προϊόντος", γι 'αυτό χρησιμοποιεί την τελευταία διεργασία ULP 55nm. Σύμφωνα με τον Mark de Clercq, η σειρά είναι σε όγκο παραγωγής, δείγματα και κιτ ανάπτυξης διατίθενται μέσω συνεργατών παγκόσμιων διανομέων και όλα τα εργαλεία λογισμικού διατίθενται στην επίσημη ιστοσελίδα.