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世平代理之安森美半導體的 RSL10為物聯網、穿戴式、消費等應用提供業界最低藍牙功耗

 2017-11-22

物聯網的迅猛演進促進無線互聯設備的興起,包括移動醫療如助聽器、植體,工業應用如智能樓宇、安全防衛監控,汽車市場如先進駕駛輔助系統(ADAS)、感測器、V2X,無線應用如智慧手機、無線充電、穿戴式電子產品等,都產生巨大的無線互聯需求。廠商要在競爭激勵的市場處於優勢地位,必須使他們的無線互聯產品具備低功耗等關鍵特性。

安森美半導體在醫療和無線市場具備多年的經驗和專長,將在超低功耗、微型化封裝等方面的技術和封裝優勢,應用到穿戴式、消費電子及物聯網等市場,推出了藍牙低功耗(BLE)系統單晶片(SoC) RSL10,為無線互聯應用的功耗設立了新的基準。

RSL10:超低功耗、高度靈活、支持藍牙多協議、超微型

RSL10利用安森美半導體針對助聽器開發的超低功耗技術,提供行業最低的動態和深度睡眠模式功耗,高度靈活,支持1.1 V至3.3 V的電壓範圍,固件可線上更新,支持2.4 GHz藍牙多協議,先進的封裝技術實現最小的外形,並提供WLCSP、QFN等多種封裝選擇,可設計到專用積體電路(ASIC)中或定制模組中以增強微型化和整合度的優勢。

 

RSL10的關鍵技術特性

1、功耗

RSL10在深度睡眠模式下、電壓1.25 V時消耗的電流為50 nA,在0 dBm時的傳輸(Tx)和接收(Rx)峰值分別為8.9 mA和5.6 mA。

2、性能

RSL10的Rx靈敏度達到-94 dBm,採用384 kB閃存,雙核處理器(ARM® Cortex®-M3處理器、32位Dual-Harvard數位訊號處理DSP系統),適用於各種不同感測器的GPIO、LSAD、I2C、SPI、PCM等類比和數位介面,用戶可根據需要進行編程。

3、超微型

RSL10採用55 nm技術, 其WLCSP封裝版本僅5.5平方毫米。

 

RSL10支持藍牙低功耗技術及多協議

藍牙低功耗技術用以實現盡可能低功耗的短距離通訊,工作在2.4 GHz ISM頻段,目前藍牙5的傳輸速度達到2 Mbps。相對於標準藍牙,藍牙低功耗優化用於長期傳輸短脈衝數據,且易於實施,因為智慧手機中已內置藍牙低功耗功能。此外,藍牙低功耗還支持多協議,如定制或專有協議、網狀網路等。

藍牙低功耗基帶是由硬體和軟體組成的混合方案,RSL10是完全託管的單晶片系統。其中硬體包括射頻前端(RFFE)和基帶,RFFE基於2.4 GHz RF收發器,實施藍牙低功耗物理層、專有或定制協議,基帶通過藍牙5認證,包括支持2 Mbps 射頻鏈和定制協議。軟體棧包括電池、心率、健康體溫計等功能配置檔和GAP、GATT、SMP、ATT、L2CAP、鏈路層等服務,如圖1所示。RSL10支持的藍牙配置檔如心率、距離、健康體溫表、時間、血壓、血糖監測、HID over GATT (HOG)、告警提醒、運行速度、位置和導航、由Alliance定義的無線充電定制協議Rezence等等。

 

 

 

基帶控制器是連接到物理層的介面, 32位雙Harvard核LPDSP32是支持密集型訊號處理如音頻編解碼器的處理器,ARM®Cortex®-M3是用於執行藍牙低功耗棧和用戶應用的處理器,用戶可編程,時鐘速度達48 MHz,LSAD是用於連接到感測器以形成單晶片系統的A/D轉換器。RSL10通過了藍牙技術聯盟(SIG)的藍牙5認證,包括36個配置檔和服務,並符合美國的FCC和歐洲的ETSI無線規範,如輻射和傳導功率、電磁干擾(EMI)等標準。

RSL10支持當有新版本可用時的固件線上更新(FOTA),通過片上閃存進行適配,有可用的示例代碼用於週邊器件和中央PC,可含於任何用戶應用程式以添加FOTA能力。

藍牙低功耗技術編程模型

應用方面,包括BLE和非BLE代碼。對於BLE代碼,應用將向配置檔提供數據或從配置檔接收數據。功能配置檔如電池、心率、健康體溫計等確保設備間的互通性。建議使用所有藍牙SIG配置檔以確保與其它BLE設備的互通性。服務如GAP、GATT、SMP、ATT、L2CAP、鏈路層等具有一定的特徵。本質上一個配置檔將向一系列服務功能報告數據,這些服務功能然後將格式化數據、安排傳輸到物理層或從物理層接收。

以心率監測器為例,圖3詮釋了心率測量值如何通過BLE傳輸至手機App並顯示出來。心率監測配置檔本質上是一個應用,介面到您提供或接收的數據。一個關鍵值是“心率測量值”。這是一個包含測量的每分鐘心跳(BPM)的心率值。

 

 

安森美半導體提供完整的RSL10開發平臺

為加速客戶設計及產品上市進程,安森美半導體提供完整的RSL10開發平臺,包括:

1、整合開發環境(IDE):包括藍牙協議棧、示例代碼、庫、技術文檔、ARM Cortex-M3處理器開發(GNU toolchain)、採用C語言開發工具包(CDT)的Eclipse等。

2、開發硬體:包括開發板,並將於2017年第3季度提供USB Dongle。

3、LPDSP32開發工具:根據要求提供支持。

 

總結

RSL10是高度靈活的、超微型的多協議藍牙5無線認證的系統單晶片(SoC),支持更快的無線連接,為物聯網和互聯的健康與保健等無線互聯應用提供業界最低功耗,最大限度地延長電池使用時間,微型化封裝可實現更小、更輕的設計。安森美半導體還提供完整的RSL10開發平臺,幫助設計人員加快設計進程,在市場競爭中取勝。