Tescilli RF ve Bluetooth Karşılaştırması

Tasarımcılar, insan arabirim cihazlarından (HID), nesnelerin interneti (IoT) için uzak sensörlere kadar çeşitli uygulamalarda kablosuz bağlantı konusunda birçok seçeneğe sahipler. Yapılması gereken daha temel kararlardan biri ve hâlâ pek çok tasarımcının güvendiği bir tanesi, Wi-Fi, Bluetooth veya ZigBee gibi standartlara dayalı bir RF arayüzüne mi yoksa özel RF fiziksel katmanına mı (PHY) gidileceğidir. ) tasarım ve protokol.

Birinin diğerinin seçilmesinin nedenleri çoktur, fakat maliyet, güvenlik, güç tüketimi, birlikte çalışabilirlik, tasarım zamanı, müdahale karşısında sağlamlık, birlikte yaşama, gecikme ve belgelendirme gereksinimleri açısından göreli değişimlerdir. Bu alışkanlıkların birçoğu birbiriyle ilişkilidir, bu yüzden tasarımcılar önce tasarım gereksinimlerini belirlemeli, ardından buna göre optimize etmelidir.

Bu makalede, standart bir Bluetooth arayüzü ve özel bir RF protokolü arasında seçim yaparken göz önünde bulundurulması gereken faktörler ele alınacaktır. Daha sonra, bir Bluetooth 5 modülünü tanıtacak, ardından üzerinde özel bir protokolün uygulanabileceği bir silikon solüsyonu, hızlı bir şekilde nasıl yukarı çıkıp çalışacağı konusunda her biri için uygun yönergeler sunacaktır.


Tescilli RF artıları ve eksileri
Bir tasarım, güvenlik, düşük güç, küçük ayak izi ve performans yönünde optimizasyon gerektiriyorsa, tescilli PHY ve protokol için güçlüdür.

Güvenlik, garaj kapısı açıcılarından IoT cihazlarına kadar birçok uygulama için kritik öneme sahiptir. Tescilli radyolar ile, çeşitli yollarla ele alınmaktadır. Başlamak için, tescilli tasarımlar “güvenlikten geçerek güvenlik” sağlar, çünkü iyi bilinmeyen bir RF arayüzünün kesmek zorlaşır. Ayrıca, özel arabirimlerin noktadan noktaya ya da daha geniş ağlara bağlanmayan kapalı sistemlerde çalışabilmesi ve dolayısıyla da gizli kalması eğilimi de vardır. Son olarak, özel arayüzlerin tasarımcıları, diğer üreticilerin güvenlik algoritmaları ile birlikte çalışabilir olmak zorunda kalmadan, kendi gelişmiş şifreleme algoritmalarını geliştirmeye veya yerleşik ayarları değiştirmeye özgürdür. Sadece farklı olmak, kendi başına bir güvenlik avantajıdır.

Wi-Fi ağlarından, mikrodalga fırınlardan, kablosuz telefonlardan ve diğer düşük güçlü kablosuz ağlardan gelen parazitlere karşı sağlam bir bağlantı sağlandığında, tescilli radyo tasarımları avantajlı olabilir. Bir standarda bağlı kalmadan tasarımcılar, doğrudan dizi yayılma spektrumu (DSSS) ve frekans atlamalı yayılma spektrumu (FHSS) gibi teknikler kullanarak spektrumdan daha iyi yararlanabilme esnekliğine sahiptir. Ayrıca, daha yüksek verim veya daha düşük güç tüketimi elde etmek için beklenen bağlantı bütçelerine göre kendi tercih edilen kodlama şemasını benimseyebilirler.

Bu esneklik, veri paket yapısı için de geçerlidir. Standart tabanlı kablosuz cihazlarla birlikte çalışabilirliği sağlamak için gereken paket yükü olmadan, paket yapısı uygulamanın ihtiyaçlarına göre düzenlenebilir.

Donanım tasarım bakış açısından, iyi anlaşılmış performans gereksinimleri ve bu gereksinimlerin daha sonraki bir aşamada değişmeyeceğine dair güvence, özel bir RF arayüzünün tasarımcılarının alan, güç ve performans için optimize edilmesine olanak tanır. Sadece uygulamanın gereksinimlerini karşılamak için gerekli olan fonksiyonları dahil ederek bunu tekrar yapabilirler.

Tescilli RF'nin birçok avantajı olsa da, dikkate alınması gereken bir dizi faktör vardır. Birincisi maliyettir: özel RF IC tasarımının ve ilgili yazılımın yinelenen mühendislik (NRE) maliyetini haklı göstermek için, özellikle düşük maliyetli cihazlar için beklenen hacim> 100,000 olmalıdır.

Özellikle RF tasarımı ve RF uzmanlığının iyi belgelenmiş kıtlığının yanı sıra başarılı bir tasarım için gereken yazılım ve yazılımı geliştirmek için harcanan zaman dikkate alındığında, maliyetle sıkı sıkıya bağlı tasarım zamanı.

Bluetooth yaygın olarak benimsenmiş, her zaman adapte
Diğer uçta ise Bluetooth. Başlangıçta HID'ler ve kullanıcıları birbirine bağlayan diğer cihazlar için doğrudan bir noktadan noktaya kablo değiştirme teknolojisi olarak tasarlanan bu ürün yakında kablosuz bir ses ve cihazdan-cihaza bağlantı çözümü haline geldi. Bluetooth Özel İlgi Grubu (SIG) tarafından sıkı kontrolün sağlanmasından yararlanan Bluetooth, iyi anlaşılır ve tasarımcılar, donanım kaynaklarından bağımsız olarak, cihazlarının bağlanacağı ve diğer Bluetooth özellikli cihazlarla birlikte çalışabileceğinden emin olabilirler.

Geniş benimseme ve birlikte çalışabilir cihazlar, kablosuz bir arayüz gerektiren bir tasarım için daha düşük maliyet ve hızlı bir zaman getirerek, üretken donanım ve yazılımla sonuçlandı. Ayrıca, Bluetooth yıllar içinde gelişti.

2.4 GHz endüstriyel, bilimsel ve tıbbi (ISM) bandında her zaman faaliyet göstermekte olup, 1 Mbit / s'lik bir verim sağlayan, yetmiş dokuz 1 MHz taşıyıcısının GFSK modülasyonundan başlamaktadır. Buna Bluetooth Temel Hız (BR) denir. Uyarlanabilir FHSS kodlama şeması, IoT daha kablosuz olarak bağlanmış aygıtlar getirse bile, müdahaleler karşısında sağlam kalmaya devam etmesini sağlar. Daha yüksek veri hızlarına ulaşmak için, Bluetooth 2.0 + Gelişmiş Veri Hızı (EDR), sırasıyla 4 ve 8 Mbits / s oranlarına ulaşmak için π / 2-DQPSK (diferansiyel kareleme faz kayması) ve 3DPSK modülasyonunu kullanır.

Bluetooth SIG tarafından sıkı bir şekilde kontrol edilirken, tasarımcılar 4.0'te Bluetooth 2010 Core Spesifikasyonu'nun tanıtımıyla ortaya çıkan değişiklikleri yakından incelemelidir. Bu, daha önce Bluetooth Smart olarak pazarlanan Bluetooth düşük enerjisini (BLE) tanıttı. BLE, Bluetooth Classic ile geriye dönük olarak uyumlu değildir, bu nedenle tasarımcıların burada dikkatli olması gerekir.

BLE'nin temel amacı düşük güçtür. Bunu, Bluetooth Classic'in cihazların her zaman bağlı olduğu bağlantı yönelimli yaklaşımından, kısa aralıklarla yalnızca ihtiyaç duyduklarında bağlanacakları bağlantısız bir yaklaşıma geçerek gerçekleştirir. Uygulamalar, akıllı saatler ve IoT için sensörler gibi giyilebilir cihazlar.

En son Bluetooth 5 sürümü, 2 Mbit / s'den 1 Mbits / sn'ye BLE veri hızını iki katına çıkarır ve 128x tarafından 4x ile 50 m'ye kadar daha güçlü ileri hata düzeltme (FEC) kullanarak XNUMX kbit / s bağlantısının aralığını artırır. . Daha yüksek veri hızı, belirli bir zaman dilimi için daha fazla paketin iletilmesine izin verir, bu nedenle cihaz, uzun süreli düşük güçte veya boşta çalışırken kalabilir.

Daha uzun menzil, tasarımcılara Beacons dahil olmak üzere herhangi bir Bluetooth cihazı için uzak mesafeden veri alışverişi için daha fazla esneklik sağlar. İşaret lambaları, tanımlayıcılarını yakındaki mobil cihazlara yayınlayan batarya ile çalışan BLE cihazlarıdır, böylece bu cihazlar, işarete yakın olduğunda belirli eylemleri gerçekleştirebilirler. Reklamverenlerin popüler olduğu yerler, aynı zamanda hassas iç ve dış mekan takibini de sağlar.

Bununla birlikte, SIG, özel RF arayüz tasarımcılarının da yapabileceği bir başka ilginç ince ayar uyguladı: güç tüketimini daha da azaltmak için belirli bir miktardaki “gerçek” veriyi göndermek için daha az şanzıman gerektiren, yük-yük-yük oranını düşürdüler.

Basit bir kablo değiştirme teknolojisi olarak başlayan şey, çok daha yararlı bir şeye dönüştü. Sonuç olarak, tasarımcılar artık kendi RF arayüzlerini tasarlamanın maliyetinden ve masrafından daha hızlı ve kolay bir Bluetooth çözümü aramaya daha yatkınlar.


Bluetooth cihazında çalışmaya başlama
Bluetooth arayüzünü tercih etme eğilimi, piyasaya sürülen pencerelerin darlaşması ve tasarım bütçelerinin küçülmesi nedeniyle bir zorunluluk haline dönüşüyor. Neyse ki, birçok tasarım için tasarım ekibinin son uygulamalarına ve farklılaşmasına odaklanmasına olanak tanıyan hazır bir Bluetooth modülünü yerleştirmek için yeterli alan var.


Tescilli vs Bluetooth tatlı nokta
Tamamen özel bir radyo tasarımı ve standart Bluetooth arasında, başka bir seçenek var: tasarımcıların kendi protokollerini ve kodlama şemalarını geliştirebilecekleri ya da Ant, Thread, veya ZigBee. Mevcut silikonun düşen maliyeti ve geniş bir yazılım desteği yelpazesi ile bu, farklılaştırmayı arayan tasarımcılar için “tatlı nokta”, optimizasyon için bazı enlemler ve maliyetleri en aza indirirken, aynı zamanda güvenliği arttırmak için seçenek olabilir. sağlam planlar.


Sonuç
Tam mülkiyetli bir RF tasarım rotası veya standart bir Bluetooth radyosu seçmek için birçok neden vardır. Her biri, tasarım ve uygulama gereksinimlerini, maliyet, zaman, performans, boyut, güvenlik ve diğer birçok faktör açısından karşılama konusundaki yerini almıştır. Bununla birlikte serbest farklılaşma belli bir düzeyde eklemek için maliyet ve off-the-raf silikon zaman kazandıran faydaları yanı sıra esneklik birçok istiyorum tasarımcılar için, satıcılar şimdi de üzerine inşa etmek katı donanım platformları sağlıyoruz.

Mesaj bırakın 

İleti listesi