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智汉科技推业界最低功耗蓝牙BLE模块,为无源物联网设备通信提供可能

作者:智汉科技 日期:2022-08-09 15:52:24 点击数:279

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  随着万物互联时代的到来,物与物之间的连接方式也在不断发展和更新。如果说,传感器是物联网的触觉,那么,无线通信就是物联网的神经系统,将遍布物联网的传感器连接起来。那么,以蓝牙为代表的超低功耗无线通讯技术就是这神经系统其中之一。

  蓝牙技术最早由爱立信公司在1995年正式提出,蓝牙技术联盟(SIG)随后于1998年设立,负责制定和维护蓝牙技术标准。蓝牙技术标准在24年间从1.0版本演变成为当前最新的5.3版本,前后共经历了12次升级,最大传输速度也由723.1Kbit/s增加至3Mbit/s,蓝牙技术呈现出快速升级迭代的趋势。

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  蓝牙4.0版本的发布,是低功耗蓝牙标准的首次登场,这项标准使得蓝牙功耗大幅减少,标志着蓝牙技术从经典蓝牙(BT)阶段进入低功耗蓝牙阶段。低功耗蓝牙技术凭借其低功耗、低成本、低延迟、连接快和可组网的综合优势,逐步取代了传统的经典蓝牙技术,成为了数据传输、位置服务、设备网络等应用场景的主流解决方案。


低功耗蓝牙的应用

  根据低功耗蓝牙的特性,我们大致可以了解到它的应用领域及发展方向。低功耗蓝牙发布后,基于这项技术的产品就像雨后春笋一样冒出来并迅速增长,智能穿戴产品就是首当其冲的应用,紧接着就是智能家居(蓝牙灯泡、智能窗帘和门锁等)和医疗健康产品(血压计、血糖仪和呼吸机等产品),然后防丢器、Beacon的出现。特别是围绕着iPhone移动终端开发的周边产品越来越多,而且应用也是千奇百怪。

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   低功耗蓝牙产品大致可以分为两大类:一类是由手机移动终端控制或接收数据信息的产品,例如蓝牙玩具和智能手环。第二类就是脱离手机智能终端的主从机蓝牙产品,例如蓝牙键鼠、人员定位标签和基站。但是透过手机终端蓝牙通信的产品还是占据主导。

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   低功耗蓝牙能降低设备的整体功耗,但不能说明设备就得是低功耗设备。就以智能灯泡和新能源汽车为例,智能灯泡由有线电源供电,汽车的无钥匙进入系统以车载电源供电,对于功耗要求不高。而使用低功耗蓝牙技术的大部分设备对功耗的要求还是比较高的,它们大都是以电池供电,例如智能穿戴式设备、电子锁、鼠标等。

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了解低功耗蓝牙模块的功耗,可以看低功耗蓝牙的五个工作状态设置:

  1、发起连接状态:主动发起连接;

  2、连接状态:已经连接;

  3、扫描状态:主动寻找正在广播的设备;

  4、待机状态:没有连接任何设备,没有传输和发送数据;

  5、广播状态:周期性广播状态。

按照上述的五个工作状态,可以知道以中小型锂电池或纽扣供电,并工作一直保持周期性扫描和广播状态的设备是对功耗要求极低的。这类应用主要就是Beacon、蓝牙门锁和超小型无源物联网设备。


目前的低功耗蓝牙方案模组

   现在已经发展到蓝牙5的规范了,蓝牙5的传输速率、传输距离被进一步提升,功耗进一步降低。蓝牙5相对于4.2版本,传输速度是其2倍,有效传输距离是其4倍,且功耗再次降低,工作电流达到mA乃至uA级别,待机电流降至uA乃至nA级别。这些都是蓝牙底层程序协议决定的。真正能体现低功耗,就跟芯片的电路设计、材料和工艺有关,不同的芯片厂商,它们的芯片功耗也是不同的。所以有用户抱怨目前的低功耗蓝牙芯片或方案模组还是很难满足他的项目需求。

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Atmosic推出业界超低功耗蓝牙芯片

   随着越来越多轻巧型智能互联设备出现,传统的低功耗蓝牙解决方案似乎适用程度越来越不能满足,市场对设备的电池寿命和工作年限也提出了更高的要求,因此人们急需找到一系列新的技术和路径来减少设备对电池的依赖,甚至实现永久续航和无电池蓝牙物联网的发展。

   正是有一家芯片公司对实现超低功耗的蓝牙技术情有独钟,它们凭借在射频设计中独特的见解和专长,发布了业界为之轰动的超低功耗蓝牙解决方案:M2系列芯片。这家公司的名字叫做谋思科技(ATMOSIC)。

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   Atmosic之所以能开发出如此低功耗的蓝牙解决方案,是因为Atmosic成功研发的两种关键创新技术——超低功耗射频、射频唤醒,以实现最低功耗,并彻底降低物联网应用对电池的依赖。

  在现有蓝牙低功耗技术的基础上,通过Atmosic的技术和解决方案可以将产品功耗降低至原来的1/3-1/5。


智汉科技开发出业界最低功耗模块

  目前,在大陆市场能看到的Atmosic模组,仅有深圳市智汉科技有限公司(RF Crazy®)开发的超低功耗蓝牙模块RC2202A。它是基于Atmosic M2系列蓝牙无线平台设计的高性能、超低功耗、低成本模块。模块融合了多项创新功能,这些功能对于延长网络边缘连接的IoT产品的电池寿命具有重大实用性。

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  RC2202A内置智汉科技的开发的从机透传程序软件,用户使用此透传模块可自行配置普通BLE模式、BeaconEddystone模式,支持AT指令调整蓝牙连接间隔,控制不同的转发速率;还能调整发射功率、修改广播间隔、修改串口波特率等参数。在对RC2202模块进行实际测试,测得功耗为以下数据:

事件

平均电流

测试条件/备注

休眠功耗

0.85μA


广播

22.5μA

广播周期 200 ms

广播

9.68μA

广播周期 500 ms

广播

5.06μA

广播周期 1000 ms

广播

3.13μA

广播周期 2000 ms

连接事件

125.66μA

连接周期 50 ms

连接事件

96.9μA

连接周期 100 ms



总结来讲,这款RC2202A模块可以帮助客户解决四个方面的痛点。

1、消除经常换电池的麻烦,提产品的使用体验;

2、进一步降低总体解决方案的拥有成本和使用成本;

3、让产品设计的复杂性大幅下降,同时也为设计本身提供更高的可能性;

4、针对特定的关键应用场景提高电池的可靠性。


总结

超低功耗物联网技术应用将会越来越多,智汉科技将持续为客户带来更多超低功耗无线技术解决方案,这些解决方案也将应用在越来越多的物联网设备中,如遥控器、键盘、可穿戴设备、耳机、信标、传感器、家庭自动化和医疗器械等等,放眼未来,智汉科技通过提供创新的技术和解决方案,减少物联网设备对电池的依赖,支持中国绿色经济的发展。相信超低功耗蓝牙解决方案将有更广阔的市场空间。



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