使用藍牙網狀網絡進行設計:設備要求
發布時間:2023-03-09 責任編輯:lina
【導讀】話雖如此,這些功能也讓藍牙 Mesh 的(de)實(shi)現(xian)變(bian)得(de)有(you)點(dian)複(fu)雜(za)。如(ru)果(guo)讓(rang)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)師(shi)來(lai)處(chu)理(li)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)複(fu)雜(za)性(xing),那(na)麼(me)推(tui)出(chu)一(yi)款(kuan)產(chan)品(pin)將(jiang)需(xu)要(yao)數(shu)百(bai)人(ren)年(nian)的(de)努(nu)力(li)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai),物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)每(mei)個(ge)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)需(xu)要(yao)一(yi)組(zu)略(lve)有(you)不(bu)同(tong)的(de)外(wai)圍(wei)設(she)備(bei)和(he) CPU 處(chu)理(li)能(neng)力(li)。例(li)如(ru),如(ru)果(guo)您(nin)正(zheng)在(zai)設(she)計(ji)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)品(pin),有(you)些(xie)是(shi)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de),有(you)些(xie)是(shi)牆(qiang)上(shang)供(gong)電(dian)的(de),有(you)些(xie)是(shi)模(mo)擬(ni)密(mi)集(ji)型(xing)的(de),有(you)些(xie)則(ze)需(xu)要(yao)強(qiang)大(da)的(de)處(chu)理(li)能(neng)力(li)和(he)大(da)量(liang)數(shu)字(zi)外(wai)圍(wei)設(she)備(bei)。
Bluetooth Mesh 提供的所有強大功能使其成為安全的低功耗網絡,同時還提供出色的互操作性。
話雖如此,這些功能也讓藍牙 Mesh 的(de)實(shi)現(xian)變(bian)得(de)有(you)點(dian)複(fu)雜(za)。如(ru)果(guo)讓(rang)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)師(shi)來(lai)處(chu)理(li)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)複(fu)雜(za)性(xing),那(na)麼(me)推(tui)出(chu)一(yi)款(kuan)產(chan)品(pin)將(jiang)需(xu)要(yao)數(shu)百(bai)人(ren)年(nian)的(de)努(nu)力(li)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai),物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)每(mei)個(ge)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)需(xu)要(yao)一(yi)組(zu)略(lve)有(you)不(bu)同(tong)的(de)外(wai)圍(wei)設(she)備(bei)和(he) CPU 處(chu)理(li)能(neng)力(li)。例(li)如(ru),如(ru)果(guo)您(nin)正(zheng)在(zai)設(she)計(ji)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)產(chan)品(pin),有(you)些(xie)是(shi)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de),有(you)些(xie)是(shi)牆(qiang)上(shang)供(gong)電(dian)的(de),有(you)些(xie)是(shi)模(mo)擬(ni)密(mi)集(ji)型(xing)的(de),有(you)些(xie)則(ze)需(xu)要(yao)強(qiang)大(da)的(de)處(chu)理(li)能(neng)力(li)和(he)大(da)量(liang)數(shu)字(zi)外(wai)圍(wei)設(she)備(bei)。
gujiankaifatongchangshirenhexitongkaifaxiangmudetouzi。jishixitongbutong,ruguoshiyongdeguixiliebaochibubian,yixiegujiangongzuoyekeyikuashejizhongfushiyong。yinci,zaijinzhitiaozhahouweinindegechanpinxuanzeyigeshebei/平台非常重要,這樣您就可以限度地重用 IP 並利用現有固件。在本文中,我們將討論在為您的下一個藍牙網狀網絡應用選擇設備時必須考慮的一些要點。
在高層次上,任何藍牙網狀網絡應用程序的開發和部署都需要三個關鍵部分。這些作品是:
• 硬件
• 軟件/固件
• 移動應用
硬件
在(zai)為(wei)您(nin)的(de)藍(lan)牙(ya)網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)產(chan)品(pin)選(xuan)擇(ze)平(ping)台(tai)時(shi),步(bu)也(ye)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)步(bu)是(shi)調(tiao)查(zha)設(she)備(bei)功(gong)能(neng)。選(xuan)擇(ze)設(she)備(bei)時(shi)考(kao)慮(lv)長(chang)遠(yuan)很(hen)重(zhong)要(yao)。讓(rang)我(wo)們(men)舉(ju)個(ge)例(li)子(zi)來(lai)理(li)解(jie)為(wei)什(shen)麼(me)。圖(tu) 1 顯示了一個智能家居係統的示例。

圖 1:使用藍牙網狀網絡的智能家居係統示例。(:賽普拉斯)
正如您在這裏看到的,這個網絡中有各種設備,包括燈泡、風扇、恒溫器和百葉窗控製器。實際的智能家居可能會使用更多種類的藍牙 Mesh 產品,例如開關、調光器、占用傳感器、sashuiqikongzhiqideng。ruguoninzhengzaishejizhinengjiajuchanpin,ninkenengxuyaoshejishihesuoyouzhexieyingyongdechanpin。yinci,jishininzhengzaikaifazhinengkaiguanyingyongchengxu,duiqitachanpindefanweiyehenzhongyao。
這zhe些xie應ying用yong中zhong的de每mei一yi個ge都dou有you不bu同tong的de設she計ji要yao求qiu。其qi他ta領ling域yu也ye是shi如ru此ci,例li如ru樓lou宇yu自zi動dong化hua。理li想xiang情qing況kuang下xia,您nin的de設she計ji可ke以yi基ji於yu滿man足zu大da多duo數shu應ying用yong程cheng序xu要yao求qiu的de平ping台tai。此ci外wai,您nin應ying該gai能neng夠gou根gen據ju應ying用yong程cheng序xu升sheng級ji或huo降jiang級ji選xuan項xiang,而er無wu需xu完wan全quan重zhong新xin設she計ji固gu件jian。
讓我們看看在為您的藍牙網狀網絡應用程序開發選擇設備之前應該考慮的一些芯片特性/規格。
發射功率和接收靈敏度——任ren何he無wu線xian設she備bei的de重zhong要yao規gui格ge之zhi一yi是shi其qi發fa射she功gong率lv和he接jie收shou靈ling敏min度du。傳chuan輸shu功gong率lv和he接jie收shou靈ling敏min度du定ding義yi了le設she備bei的de鏈lian路lu預yu算suan以yi及ji設she備bei與yu網wang絡luo中zhong其qi他ta節jie點dian通tong信xin的de距ju離li。盡jin管guan藍lan牙ya Mesh 旨在擴展網絡範圍,但傳輸功率和接收靈敏度限製了網絡中各個節點之間的距離。
zhengruwomenzhiqiantidaode,bingfeimeigechanpindoushixiangtongde,bingqieyaoqiuyinyingyongchengxueryi。juyougenggaodefashegonglvyehuixiaohaogengduodedianliu。ninkenengxuyaoxianzhidianchigongdianyingyongdechuanshugonglv,yijiangdigonghaobingyanchangdianchishouming。wenduheshiduchuanganqi、zhinengkaiguandengyingyongtongchangyoudianchigongdian。zaizhexieqingkuangxiashiyongjiaodidefashegonglvkenengshiyoulide。lingyifangmian,qiangshanggongdiandeyingyongchengxukeyizhichigenggaodechuanshugonglvyikuozhanwangluofanwei。yinci,duiyuqiangshanggongdiandeyingyong,xuanzenenggouzhichigaoda 10 dBm 傳輸功率的設備非常重要。
支持 Mesh 的de設she備bei應ying該gai能neng夠gou為wei電dian池chi供gong電dian的de應ying用yong程cheng序xu支zhi持chi較jiao低di的de傳chuan輸shu功gong率lv,並bing為wei牆qiang上shang供gong電dian的de應ying用yong程cheng序xu支zhi持chi較jiao高gao的de傳chuan輸shu功gong率lv。選xuan擇ze一yi個ge設she備bei係xi列lie是shi個ge好hao主zhu意yi,它ta可ke以yi在zai相xiang似si的de占zhan地di麵mian積ji和he相xiang似si的de資zi源yuan中zhong提ti供gong不bu同tong的de發fa射she功gong率lv選xuan項xiang。這zhe允yun許xu您nin僅jin更geng改gai BOM 而無需對布局進行任何更改,從而簡化新產品的設計並加快上市時間。
使用集成功率放大器 (IPA) 通常支持更高的發射功率。然而,IPA 需要額外付費。為降低 BOM 成本,開發人員可以為電池供電應用切換到具有較低傳輸功率的低成本設備(如果有這樣的選項)。例如,為了滿足這一要求,賽普拉斯提供了支持高達 +4 dBm 發射功率的CYW20819和另一個支持高達 10 dBm 發射功率的器件CYW20820 ,采用具有相同功能集的引腳兼容封裝。
功耗——bixuduimeizhongyingyongdegonghaojinxingzaixidetiaozha,wulunshiqiangshanggongdianhaishidianchigongdian。weileshichanpinhuanbao,jianguanjigouyizhizaishijiayali,yaoqiujishishiyongbishigongdianshebeiyeyaojiangdigonghao。ruguonindechanpinbufuheguidingdegonghaoyaoqiu,ninkenengwufaxiaoshougaichanpin。
zaizhakanshebeidegonghaoshi,bixujianzhagezhongyinsu。shouxianshifashehejieshouqijiandewuxiandiangonghao。daduoshulanyawangzhuangwangluojiedianchixusaomiaoshujubao。yinci,zhexieshebeijihu 100% 的時間都處於接收模式,這使得接收器功耗成為在為 Mesh 應用選擇設備時要考慮的重要參數之一。
考慮到充當中繼的 Mesh 設she備bei必bi須xu轉zhuan發fa接jie收shou到dao的de消xiao息xi,傳chuan輸shu功gong耗hao是shi另ling一yi個ge重zhong要yao規gui範fan。必bi須xu在zai設she備bei支zhi持chi的de傳chuan輸shu功gong率lv下xia檢jian查zha傳chuan輸shu功gong耗hao。與yu在zai較jiao高gao發fa射she功gong率lv下xia使shi用yong時shi相xiang比bi,某mou些xie設she備bei在zai較jiao低di發fa射she功gong率lv下xia往wang往wang表biao現xian更geng好hao。
供(gong)應(ying)商(shang)在(zai)其(qi)設(she)備(bei)中(zhong)支(zhi)持(chi)不(bu)同(tong)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)模(mo)式(shi)。了(le)解(jie)您(nin)的(de)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)什(shen)麼(me)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao),這(zhe)樣(yang)您(nin)就(jiu)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)設(she)備(bei)可(ke)能(neng)處(chu)於(yu)活(huo)動(dong)模(mo)式(shi)和(he)其(qi)他(ta)低(di)功(gong)耗(hao)模(mo)式(shi)的(de)時(shi)間(jian)準(zhun)確(que)估(gu)算(suan)平(ping)均(jun)功(gong)耗(hao)。
處理能力——選擇具有良好處理能力的設備通常是個好主意。LED 燈泡等一些應用可能需要根據用戶請求快速處理和修改 LED 狀態(開/關或顏色)。由於設備在其低功耗模式下消耗的功率,因此使用更快的 CPU 可以快速完成任務。因此,設備可以進入休眠更長時間,從而降低平均總功耗。
內存– 閃存和 RAM 大小要求因所選應用而異。找到一個提供靈活內存占用的產品係列非常重要。Mesh 實shi現xian應ying該gai允yun許xu應ying用yong程cheng序xu代dai碼ma在zai具ju有you不bu同tong內nei存cun占zhan用yong的de設she備bei之zhi間jian移yi植zhi,而er無wu需xu任ren何he額e外wai的de努nu力li。這zhe使shi您nin可ke以yi為wei需xu要yao較jiao少shao內nei存cun的de應ying用yong程cheng序xu選xuan擇ze成cheng本ben較jiao低di的de設she備bei。此ci外wai,一yi些xie設she備bei有you ROM 來存儲藍牙堆棧和外圍驅動程序。這釋放了 Flash 供應用程序使用。這意味著具有內部 ROM 和閃存的設備通常更適合藍牙 Mesh 產品。
外設——正如我們之前提到的,不同的應用可能需要不同的外設。例如,智能燈泡可能需要三個或四個脈寬調製器 (PWM) 用於 RGB/RGBW LED 控製,一個模數轉換器 (ADC) 使用熱敏電阻測量溫度,以及一個 I2C 接口用作被動紅外 (PIR) 傳感器控製器接口。另一方麵,恒溫器需要一個 ADC heyigedianyuanguanlimokuailaizhichidigonghaomoshi。zaiweinindechanpinxuanzepingtaishi,tayouzhuyuliechusuoyouyingyongchengxudeqianzaiwaiweishebeixuqiu,bingquedingshihetamendeshebei。
擴展溫度和工業溫度支持——鑒於 LED 和 AC-DC 子係統的高功率耗散,某些應用(例如照明)需要支持擴展溫度(高達 +105° C)。因此,選擇一個能夠提供工業級和擴展溫度級產品的器件係列非常重要。
軟件
軟件是一個非常重要的部分,必須進行調查。對於軟件,我們不僅指 IDE 和工具鏈,還指底層軟件開發工具包 (SDK)。IDE 必須易於使用,例如常用的基於 Eclipse 的 IDE。
SDK 需要特別注意。Bluetooth Mesh 有多種模型和節點類型。特定模型和節點類型的使用取決於應用程序。對於符合藍牙 Mesh 資格的產品,底層模型和節點類型也必須符合資格。一些供應商並未對所有藍牙 Mesh 型號和節點類型進行。如果應用程序需要一個不合格的模型,則開發人員有責任完成整個資格過程。這需要開發人員徹底了解藍牙 Mesh 規範,並在資格過程中投入額外的金錢和時間。Mesh 芯片供應商有責任抽象出這種複雜性並提供完全符合藍牙 Mesh 標準的解決方案。因此,在為您的藍牙網狀網絡應用程序選擇設備之前,
確定支持所有網格模型和節點類型的設備後,找出可用的參考代碼示例。代碼示例使用您以前從未使用過的新技術啟動開發。
移動應用
物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)理(li)念(nian)是(shi)連(lian)接(jie)事(shi)物(wu),以(yi)便(bian)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)訪(fang)問(wen)它(ta)們(men)。幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)都(dou)需(xu)要(yao)移(yi)動(dong)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu),基(ji)於(yu)藍(lan)牙(ya)網(wang)狀(zhuang)網(wang)絡(luo)的(de)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)。無(wu)論(lun)是(shi)燈(deng)泡(pao)控(kong)製(zhi)還(hai)是(shi)從(cong)天(tian)氣(qi)監(jian)測(ce)站(zhan)讀(du)取(qu)溫(wen)度(du),用(yong)戶(hu)都(dou)希(xi)望(wang)使(shi)用(yong)手(shou)機(ji)訪(fang)問(wen)和(he)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)。為(wei)此(ci),芯(xin)片(pian)供(gong)應(ying)商(shang)必(bi)須(xu)為(wei)其(qi)藍(lan)牙(ya) Mesh 產品提供 iOS 和 Android 移動應用程序。
理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia),為(wei)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)提(ti)供(gong)源(yuan)代(dai)碼(ma),以(yi)便(bian)您(nin)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)自(zi)定(ding)義(yi)以(yi)適(shi)應(ying)您(nin)的(de)品(pin)牌(pai)和(he)產(chan)品(pin)特(te)定(ding)的(de)修(xiu)改(gai)。如(ru)果(guo)芯(xin)片(pian)供(gong)應(ying)商(shang)不(bu)提(ti)供(gong)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu),您(nin)將(jiang)需(xu)要(yao)從(cong)頭(tou)開(kai)始(shi)開(kai)發(fa)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)。每(mei)個(ge)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)的(de)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)可(ke)能(neng)超(chao)過(guo) 20 萬美元,這還不包括對產品上市時間的影響。
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