Bluetooth 5.1 SoCは、設計サイズとコストを削減するように設計されています

Bluetooth Low Energyは、IoT革命、特にバッテリー寿命が重要なデバイスでの短距離ワイヤレス通信において極めて重要な役割を果たしてきました。フィットネストラッカーとスマートウォッチの出現により、Bluetooth市場はさらに発展しました。

Bluetoothデバイス（図1 ）ホストとコントローラーで構成されます。 Bluetoothスタックと現在のアプリケーションはホストで実行され、ベースバンド操作はコントローラーで実行されます。コントローラーは、従来のBluetooth（BR / EDR）または低消費電力（BLE）のいずれかをサポートします。どちらもホストコントローラーインターフェイス（HCI）を介して通信します。

図1：Bluetoothシングルモードおよびデュアルモードアーキテクチャのブロック図。

BLEは、バージョン4から始まった特別な拡張機能に使用される呼称です。4.1および4.2バージョンではマイナーな改善が行われましたが、バージョン5では、高いデータレートと低消費電力でメジャーアップデートが届きました。

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Bluetooth 5は、2016年の後半に発表され、転送速度2 MB / s、カバレッジ範囲240メートル、エネルギー消費量の削減を宣伝しました。しかし、これらの開発は、次世代のワイヤレス接続に追いつくにはまだ十分ではありませんでした。

したがって、同じ分科会（SIG）Bluetoothは、2018年末頃に新しいBluetooth 5.1の仕様を発表しました。最も重要な革新は、Bluetooth 5.1が数メートルの精度で、ロケーターとしても機能する機能です。 。 Bluetooth 5.1仕様では、空間内のデバイスの位置を特定するために、到着角度（AoA）と出発角度（AoD）の2つの異なる方法が提供されています。

今日、ほとんどのウェアラブルデバイスはBluetooth LowEnergyで動作します。このテクノロジーは、エネルギーをほとんど必要としない低コストのソリューションと見なされています。製品は、場合によっては数か月または数年もの間、小さなバッテリーで電力を供給できます。 Dialog Semiconductorは、最小かつ最もエネルギー効率の高いBluetooth 5.1SoCとして定義されている DA14531 を発表しました。 。付属の新しいモジュールは、Bluetooth製品の開発を簡素化し、IoTアプリケーションの幅広い採用の可能性を可能にします。

SmartBond TINYチップは、32ビットARM Cortex M0 +コアに基づいており、メモリとアナログおよびデジタル周辺機器の完全なセットが統合されています。その実装は、高性能を維持しながらシステム全体のサイズを縮小できるようにすることで、IoTデバイス設計のコスト増加の問題を解決することを目的としています。 Dialogは、BLE機能を追加するコストを大量に0.50ドルまで下げるようにSoCを設計しました。

サイズが小さいため、SoCは、電子スタイラス、棚ラベル、ビーコン、資産追跡用のアクティブRFIDタグなど、スペースに制約のある設計に適しています。 SoCは、カメラ、プリンター、ワイヤレスルーターなどのプロビジョニングが必要なアプリケーションでも使用できます。

DA14531は、接続された医療分野のアプリケーションへのワイヤレス接続も拡張します。例としては、吸入器、薬のディスペンサー、体重計、体温計、血糖値計などがあります。 （図2 。

図2：DA14531のブロック図。

Dialogによると、SmartBondTinyは2.0x 1.7 mmの小さなパッケージに収められており、前モデルの約半分のサイズです。 SoCは、完全な低エネルギーBluetoothシステムを作成するために、6つの外部コンポーネント、単一のクロックソース、および電源のみを必要とします（図3 ）。これにより、開発者はチップをほぼすべてのRFリソース監視設計に適合させることができます。

「外付け部品は非常に限られているため、2つのコンデンサが必要です。パワーインダクタは、特定の条件下ではスキップできます」と、DialogSemiconductorのBluetoothLowEnergyの製品マーケティングマネージャーであるAmericasのAdrieVanMeijeren氏は述べています。

図。 3：アルカリ電池セル駆動のシステム図—ブースト構成。

このモジュールは、小さなバッテリーでも長寿命と耐久性を保証し、顧客がプラットフォームを認定する必要がなく、製品開発の一部として新しいアーキテクチャを利用できるようにするため、時間、開発努力、およびコストを節約できます。 DA14531の内蔵DC / DCコンバータは、1.1Vから3.3Vまでの広い動作電圧を可能にします。

「バッテリーとDC / DCコンバーターに関しては、コイン電池のような3Vバッテリーの隣にあるあらゆる種類の1.4V /1.5ボルトバッテリーで作業できます。また、ブーストコンバーターが搭載されているため、コストを節約できます。 DC / DCの効率はインダクタの品質に少し依存しますが、約85％の効率を得ることができます」とVanMeijeren氏は述べています。

「DC / DC機能は、特に使い捨てバッテリーにとって重要です。これらの使い捨てバッテリーは、多くの場合、15ミリアンペア時のような非常に小さな容量を持っています。また、DC / DCコンバーターが始動している場合は、インダクターとコンデンサーを充電するピーク電流があり、6 mA〜96 mAの範囲で設定できる電流リミッターがあります。これにより、任意のバッテリーで始動できます。状態」と彼は付け加えた。

Bluetooth Low Energyの低消費電力により、アプリケーションは小さなバッテリーで4〜5年間動作します。これは、少量のデータを定期的に交換するだけでよいアプリケーションにとって不可欠です。

Dialogは、 DA14531 SmartBondTINY開発キットも提供しています。 、DA14531 Bluetooth Low EnergySoCを統合します。 2つのmikroBUSヘッダーインターフェースと1つのArduinoインターフェースのおかげで、システムは拡張機能を提供します（図4 。

図。 4：DA14531 SmartBondTINY開発キットプロ。

現在、スマートフォンからラップトップまで、世界中で約82億台のデバイスで使用されている、Bluetoothは私たちの日常の技術生活の主要なプレーヤーです。シスコは、2020年までにこれらのスマートデバイスのうち500億台以上が使用され、BluetoothSIGがこれらのデバイスの最大3分の1をサポートすると予測しています。

数十億のBLE対応スマートデバイスが市場に出回っているため、このプロトコルのアプリケーションのリストは無制限です。 BLEを選択するには、フォームファクター、電気的仕様、必要な機能、ソフトウェア開発ツール、テクニカルサポートなどの一連の属性を考慮する必要があります。