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怎么给可穿戴设备正确装备蓝牙衔接?

发布时间:2022-08-12 02:04:35 来源:优游ub8手机客户端 作者:ub8优游彩票登录官方网站

  可穿戴设备对规划人员的空间节约和低功耗优化才能要求可谓是严苛之极。每平方毫米都很重要,每糟蹋一毫安都会致使

  本文评论了可穿戴设备的无线衔接怎么作业,以及怎么装备无线接口以最大程度地削减电池耗费。然后,具体介绍了来自DialogSemiconductor 的无线芯片,并评论了怎么给可穿戴设备正确装备蓝牙衔接。

  消费类可穿戴设备一般会衔接到运转由制造商所开发运用的移动设备。尽管可穿戴设备能够独立于所衔接的移动设备进行操作,但最常见的操作方法是当移动设备处于衔接范围内时,以设定的时刻距离与移动设备进行同步。这种同步不需求实时进行,这是功耗优化的要害因素。

  例如,可穿戴健身设备与运用同步数据,包含记载的心率、步数和随时刻改变的距离数据。即便用户正在训练,这些数据也不用实时同步。一到五秒的更新距离便能够承受,而且该距离一般可由用户进行装备。此外,可穿戴设备还会从移动设备接纳提示,包含来电和短信。这些提示是按需进行的,仅在需求时产生。

  规划人员能够运用多种无线接口来衔接可穿戴设备,可是出于互操作性的考虑,很少有接口可与蓝牙竞赛,蓝牙供给了可穿戴设备与移动设备之间的直接衔接。当移动设备超出范围时,也可运用Wi-Fi将可穿戴设备衔接到互联网。然后,能够将可穿戴设备装备成衔接到公共网络或任何其他授权拜访的网络。这样就能够双向交流数据。例如,数据能够经过 Wi-Fi 网络从可穿戴设备传输至可穿戴设备制造商的云中,然后再经过蜂窝网络从云中发送至移动设备。一起,移动设备能够将相关本地情况以及电子邮件或文本告诉更新至可穿戴设备。

  Wi-Fi 由于额定的功耗和本钱而在可穿戴设备中很少见,而且可穿戴设备简直总是在配对的移动设备邻近,因而本文将要点介绍蓝牙。

  蓝牙开始开发用于点对点衔接,数据流的传输速率为每秒 1 到 3 兆比特 (Mb/s)。今日,这种原始的蓝牙规范被称为蓝牙 3.0 或经典蓝牙。尽管这些前期的蓝牙版别适用于传输音频和多媒体文件,但它们的规划关于间歇性、低数据速率、低功耗操控信号和传感器数据来说过于耗电。人们针对后边这些运用开发了蓝牙 4.0。

  现在,蓝牙 4.0 被广泛称为低功耗蓝牙 (LE),数据传输速度可低至每秒 125 千位 (Kb/s)。此外,低功耗蓝牙芯片大部分时刻都处于休眠方法,直到需求时才会耗费很小的功耗。这非常合适运用小电池的低功耗可穿戴设备。

  要在可穿戴设备上完结低功耗蓝牙无线电,开发人员能够运用集成了无线电的微操控器,也能够运用外部无线电。体系要求决议了哪种才是最低功耗的挑选。

  例如,假如将低功耗蓝牙无线电作为外设集成到微操控器中,则能够节约名贵的印刷电路板空间。可是,这需求至少对微操控器进行部分供电,以便无线电外设能够作业。

  或许,也能够将低功耗蓝牙无线电置于微操控器外部。尽管这需求额定的印刷电路板空间,但它的长处是只需求使无线电芯片处于活动状况,而微操控器能够处于低功耗方法。此外,这还会带来完结可穿戴设备模块化规划办法的额定优势。这将答应在新规划中替换更强壮的主机微操控器,而将低功耗蓝牙无线电芯片坚持不变。由于不需求将蓝牙无线电和仓库编码到微操控器中,因而还能够加快规划周期。

  可穿戴设备所用的外部蓝牙芯片应具有与微操控器的简略接口,该接口不会显着增加功耗,还应该能够将微操控器从休眠状况唤醒。Dialog Semiconductor 的 DA14585 蓝牙 SoC 便是一种合适可穿戴设备的器材。

  DA14585 依据一个Arm® Cortex®-M0 中心,具有 128 千字节 (KB) 的出厂编程ROM。该器材还包含用于定制的 64 KB 一次可编程 (OTP)存储器。这样就能为 DA14585 开发定制的蓝牙运用固件。该固件也能够拜访其他片上外设,包含:

  DA14585 还集成了 2.4 GHz 收发器、基带处理器及合格的低功耗蓝牙5.0 仓库,以最大程度削减开发人员花在学习蓝牙半导体规划细节上的时刻。该器材一起支撑多达八个低功耗蓝牙衔接,但可穿戴设备一般只需求一个。

  该芯片能够运用UART、SPII2C接口衔接到微操控器。尽管该器材包含用于主机通讯的默许固件,但为了完结更高效的可穿戴体系规划,Dialog 支撑开发人员运用片上 OTP 来自界说主机通讯。UART 经过硬件流量操控支撑高达 1 Mb/s 的数据速率,因而主机微操控器有必要支撑兼容的 UART 接口。

  此外,DA14585 还很细巧。它选用 34 引脚 WLCSP 封装,尺度仅为 5 毫米 (mm) x 5 mm,占用的电路板基底面很小。其厚度为 0.9 mm,非常合适超薄型可穿戴设备。

  低功耗蓝牙中心和仓库完全符合蓝牙规范 v5.0。若将仓库放置在 DA14585 而不是微操控器中,一个长处是当蓝牙规范更新时,Dialog 只需更新 DA14585 中的仓库。可穿戴设备仍将照常运转,而开发人员能够挑选更新主机微操控器运用固件,以运用规范中的任何更改。

  Dialog Semiconductor 的 DA14585 只需衔接很少的外部元器材。它完结了完好的蓝牙 v5.0 中心和无线电,因而开发人员无需了解构建蓝牙半导体处理计划的细节。

  蓝牙无线电只需衔接少数外部元器材。它支撑全部蓝牙设备类和数据包类型。此外,还能够封闭无线电以节约能源。Cortex-M0 中心将其视为 AHB 总线外设。

  DA14585 上的蓝牙中心有两种作业方法:活动和深度休眠。在活动方法下,经过蓝牙无线衔接纳发无线电;深度休眠方法则会禁用中心,并有挑选地断开无线电电源。由于可穿戴设备充其量是挨近实时的设备,因而为了节约电量,能够对中心和无线电进行编程,以处理守时休眠和唤醒事情。

  例如,能够将蓝牙中心编程为进入深度休眠一段时刻,然后唤醒到活动状况,办理发给用户或关于用户的任何音讯或告诉(即电子邮件、心率更新),然后再返回到深度休眠方法。此周期的长短由开发人员决议。中心处于深度休眠方法的时刻越长,节约的电池电量就越多;可是,深度休眠时刻过长也会导致蓝牙音讯推迟。要削减推迟并缩短呼应时刻,可对中心进行编程,延伸活动方法下的时刻,但这会耗费更多电量。开发人员应测验不同的深度休眠和活动方法周期,以优化功耗与呼应时刻,然后供给最佳用户体会。

  DA14585 的主 Arm Cortex-M0 处理器支撑四种功耗方法:活动、休眠、扩展休眠和深度休眠。请注意,请勿将这些功耗方法与蓝牙中心的功耗方法混杂——当 Arm 内核和外设本身处于扩展休眠方法时,蓝牙中心能够处于活动方法。

  在活动方法下,Arm 内核和外设均通电并处于活动状况。在激活蓝牙数据衔接期间,DA14585 便处于此方法。在活动方法下,DA14585 由 3 伏电源供电,设备在接纳数据时耗费 5.3 毫安 (mA)电流,而在发送数据时耗费 4.9 mA 电流。

  在休眠方法下,Arm 内核闲暇,但保存其状况。这样,当蓝牙处于活动状况时而 Arm 内核正在等候传输完结以便对数据进行反响,就能节约电量。休眠方法下的电流耗费因激活的外设而异。

  在扩展休眠方法下,Arm 内核及所选外设均处于闲暇状况。当蓝牙中心本身处于深度休眠方法以及蓝牙长时刻不活动时,可运用此方法节约电量。蓝牙外设和主机接口能够处于活动状况,而且二者均可在检测到活动时经过中止唤醒 Arm 内核。此方法耗费的电量很少。在扩展休眠方法下,DA14585 保存 64 KBRAM,耗费 3.3 微安 (µA) 电流。

  Arm 和外设的最低功耗方法是深度休眠方法。该方法将封闭全部功用,包含蓝牙无线电。假如用户决议封闭蓝牙而且不需求任何 DA14585 外设,则此方法很有用。在深度休眠方法下,DA14585 耗费的电流可低至 610 纳安 (nA),或许,假如需求保存 16 KB RAM,则仅耗费 1.4 µA 电流。

  在根本操作中,依据 DA14585 的可穿戴设备的蓝牙中心大部分时刻处于深度休眠方法,而 Arm 处于休眠或扩展休眠方法。然后,蓝牙中心会以设定的距离守时唤醒进入活动方法,以检查无线数据,一起 Arm 内核会唤醒至活动方法,并与主机微操控器进行数据通讯。传输完结后,蓝牙中心进入深度休眠,而 Arm 内核则进入休眠或扩展休眠方法。这供给了一种自动和牢靠的移动设备衔接,一起还节约了电能。

  Dialog Semiconductor 的 DA14585 根本评价板经过USB接口衔接到 PC,其间包含了开发人员测验和调试设备微操控器驱动程序及运用固件所需的全部。

  DA14585 根本开发套件支撑经过 USB 接口进行全面调试。该套件由来自MicrochipTechnology 并运用外部程序闪存的主机微操控器进行操控。微操控器的运用固件能够经过 USB 接口加载到闪存中。开发人员能够加载套件随附的样例程序,并运用这些程序与另一个蓝牙设备(例如 PC)进行交互。然后能够加载和调试开发人员的定制固件。

  可穿戴设备的规划人员需求优化规划,以最低的功耗供给最佳的用户体会,一起还要考虑开发时刻和本钱。无线接口或许会耗费很大一部分的功耗预算,可是可经过细心挑选接口及其完结方法来大幅减轻这一担负。

  如上所述,结合运用主机微操控器与外部蓝牙芯片,能够加快开发速度,无需从头开始规划蓝牙接口即可让开发人员打造出可穿戴设备。恰当运用低功耗方法能够延伸可穿戴设备的电池寿数,一起保证牢靠作业。

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