使用蓝牙低功耗摆脱电缆

发布于:2024-07-17 编辑:匿名 来源:网络

简介   随着对额外传感器、智能显示器以及与外界连接的能力的需求不断增加,设备和机器变得越来越智能。

这些功能带来了更高的复杂性。

当设备出现故障时,需要打开设备或者将其连接到端口来诊断问题,这会造成防水难度增加、产品成本增加、设备维护成本增加等多重限制。

很多时候,出于成本或尺寸的考虑,设备无法使用专用显示器。

本文将讨论智能设备中的一些问题以及为什么越来越多地使用低功耗蓝牙 (BLE) 来解决这些问题。

  低功耗蓝牙 (BLE)  低功耗蓝牙 (BLE) 是一种广泛应用于智能设备的无线个域网技术。

随着蓝牙技术联盟 (SIG) 采用该技术,BLE 成为蓝牙技术和生态系统不可或缺的一部分。

如今,这项技术几乎适用于所有智能手机及其智能配件,如可穿戴手环、手表、健身设备等。

  根据 ABI  Research 的预测,单模 BLE 市场预计将增长三倍逐年增长,累计出货量达到75亿只。

单模 BLE 设备是那些仅具有 BLE 并且不与经典蓝牙结合使用的设备。

这种令人印象深刻的增长的原因是超低电流消耗、更快、更安全的连接、更低的成本和更小的芯片尺寸。

  BLE不仅可用于小型智能设备和具有用户操作界面的设备,而且越来越多地用于与最终用户关系无关的用途。

在许多情况下,BLE 成为制造商生产设备的一部分。

  本文将主要关注对制造商或服务提供商至关重要的用例。

  应用案例  1.轻松定制  具有特定额定功率的LED驱动电源可用于驱动各种配置的LED。

LED 的参数可能会有所不同。

为每种类型的 LED 或配置制作专用电源的效率非常低。

同样,传感器节点安装在室内、室外或其他位置时可能需要不同的配置。

很多时候,用户可用的机器或设备中的菜单选项或界面也可能需要定制。

  如果制造商为这些设备添加BLE接口,则可以在部署阶段实现批量生产和定制。

它还避免了对有线接口的需要,有线接口不仅昂贵而且限制了设备或机器的其他功能和美观。

  2。

服务和维护   制造商的另一个主要关注点是高效且经济高效地为其产品提供服务和维护。

传统方式中,当产品出现故障或需要帮助时,用户需要将产品带到服务中心或让服务人员上门服务。

在大多数情况下,需要打开产品进行问题诊断或识别。

有些产品具有有线接口,但这些产品的工作方式很复杂,并且需要使用复杂的诊断设备。

  如果产品配备 BLE 连接,服务工程师可以通过手机上的特定应用程序或通过特定的诊断设备无线访问设备。

还可以为用户提供远程支持,使用应用程序连接设备并与维护工程师建立远程连接。

  BLE 还为最简单的设备提供预测性维护功能。

这些设备可以将机器参数和传感器数据发送到 BLE 连接的智能手机应用程序。

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应用程序可以将数据上传到云端进行数据分析,以便在出现故障之前识别问题。

  3。

固件升级  智能设备和机器的另一个关键要求是在出厂后能够升级固件。

固件升级的原因有很多。

下面列出了固件升级的一些原因    - 已发布代码中的错误修复    - 对现有产品的改进    - 现有代码的破坏    - 用户设置的更改    如上一节 如上所述,固件升级也是服务和维护的重要组成部分。

作为补充技术,BLE主要应用于Sigfox和LoRa等低功耗广域网(LPWAN)。

由于这些技术针对远距离低数据速率进行了优化,因此从固件升级和可维护性角度来看,BLE更有利于其应用。

  BLE 可实现无缝固件升级。

BLE 充当手机和中央控制器或处理器之间的隐形桥梁,允许将代码图像文件从智能手机传输到处理器的空内存或专用内存。

新的代码图像文件可以直接从云端推送到智能手机应用程序。

在某些情况下,还可以使用智能手机以外的专用网关设备来执行固件升级。

  4。

远程读取  在许多设备中,制造商希望获取设备的使用数据,并向客户收取相应费用。

如今,客户可以按使用次数付费,而不是预先支付费用,即 TaaS 或事物即服务。

典型设备包括电能表、太阳能逆变器、净水器等。

  电能表是一个典型的例子,使用光口读取电能是一个非常复杂且缓慢的过程。

许多计时码表读数并不容易获得。

  将 BLE 嵌入此类公用事业仪表和设备中,使维护工程师能够非常轻松地收集仪表读数。

服务提供商还可以让消费者使用他们的应用程序来收集读数并将其推送到云端。

  5。

简化的HMI  如上图所示,BLE使人机界面变得非常简单。

在我们讨论的用例中,用户用来连接BLE的设备不需要是专用设备,手机的屏幕就可以成为交互式显示设备。

在某些工业设备中,还可以使用其他类型的集成监视器或平板电脑。

将显示器与主机分开有几个优点。

不仅节省了设备成本和资产损失,而且还可以在不升级整个设备的情况下实现接口升级。

移动应用的升级足以改变用户体验或服务体验。

  BlueNRG 的设计灵活性  蓝牙?低功耗设备可以通过三种方式集成到智能设备和机器中    - 网络处理器    - 数据泵    - 应用程序处理器   每种模式的详细信息如下:   网络处理器模式:蓝牙应用程序运行在系统的主微控制器或微处理器内,而蓝牙协议栈驻留在蓝牙网络处理器 IC 内,处理来自微控制器或处理器的 HCI/ACI 命令。

HCI/ACI 命令是蓝牙 SIG 或制造商定义的用于与蓝牙主机或控制器交互的标准命令。

  在此模式下,蓝牙网络处理器IC不需要编程,所有应用程序都驻留在主控制器或处理器中。

  数据泵模式:蓝牙处理器充当中央控制器或处理器与外界之间的隐形接口。

主机控制器或处理器将数据推送到串行总线,例如 UART 或 SPI。

该信息由蓝牙处理器内的应用程序代码解释,以进行进一步处理和通信。

  在此模式下,主控制器或处理器不需要蓝牙编程能力。

只需要烧录相应的蓝牙处理程序,保持UART/SPI接口两端的正常通信即可。

  应用处理器模式:蓝牙处理器作为唯一的单片架构,是系统的主控制器。

蓝牙处理器不仅管理蓝牙通信,还管理其他外围设备,例如传感器、LED、按钮、存储器等,主要用于较简单的设备和小工具。

   STMicroElectronics 的 BlueNRG 系列器件在单个器件中支持所有三种模式,为客户在设计过程中提供了灵活的选择。

您甚至可以在设备出厂后通过固件升级在网络处理器和数据泵选项之间切换。

  BlueNRG 在设计灵活性方面的另一大优势是模块的配置。

BlueNRG 模块具有板载天线、晶体和射频巴伦,提供可靠的解决方案,确保快速上市。

该解决方案经过蓝牙合格专家 (BQE) 认证,还获得 RED、IC 和 FCC 认证,确保快速集成到终端应用中。

  为什么低功耗蓝牙如此受欢迎?   如前所述,根据ABI  Research()预测,单模蓝牙LE设备的累计出货量预计今年将达到75亿部。

蓝牙技术由于生态系统和技术原因而广受欢迎    - 在便携式设备之间使用标准连接    - 睡眠电流消耗小于 1uA,适合电池供电的设备    - 蓝牙 5.0 支持三种不同的 PHY,可选择范围和数据速率之间的最佳权衡   - 能够在 Mesh 网络中建立连接   - 采用先进的加密引擎和配对机制等。

   意法半导体推出第三代蓝牙低功耗设备 BlueNRG- LP不仅支持上述功能,而且还是全球第一款支持并发连接的设备。

同时采用固件认证技术,提高代码信息的安全性。

通过验证固件的合法性,只有具有合法签名的固件程序才允许在芯片上运行。

  结论:  本文讨论的BLE不仅是连接配件与智能手机的首选技术,而且还增强了设备的可维护性、诊断能力、固件功能和美观性。

这也促成了TaaS等新商业模式的出现。

持续创新使BLE成为首选技术,意法半导体将继续为客户提供最前沿的创新技术。

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