|
Поиск по сайту: |
|
По базе: |
 |
| Главная страница > Статьи | |||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технология беспроводной связи BLUETOOTH в фокусе решений National SemiconductorНеобходимость иметь связь преследует нас повсюду: дома, на работе, в процессе игры. Пионерские разработки по беспроводной связи Bluetooth компании National Semiconductor очень успешно пересекаются с нашими целеустремлениями. С помощью полного спектра решений, от высококачественных, оптимизированных интегральных схем до завершенных опорных разработок, решение задачи беспроводной связи становится простым и быстрым, не принуждая пользователя к глубокому изучению протоколов радиосвязи, а менеджеров проектов к необходимости сертификации радиочастотного тракта. Собственно обзору Bluetooth-решений National Semiconductor и посвящена данная статья… Старт данной технологии дал ряд компаний, обслуживающих рынки компьютерного и телекоммуникационного оборудования ( Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia). В мае 1998 года они официально представили специальную рабочую группу (SIG - Special Interest Group), перед которой была поставлена задача внедрения новой технологии беспроводной связи. Название технологии Bluetooth заслуга отнюдь далеко не дантистов, а слава датского короля викингов Гарольда Блютуса (Harald Bluetooth), жившего в 910-940-х годах, за объединение Дании и Норвегии. Таким образом, полагалось, что технология Bluetooth призвана объединять, в частности, компьютерный мир и мир портативной электроники. В состав рабочей группы вскоре вошли 3 COM / Palm , Axis Communication , Motorola , Compaq , Dell , Qualcomm , Lucent Technologies , UK Limited , Xircom , а в настоящее время более 1400 компаний занимаются развитием открытой технологии Bluetooth. В отличие от конкурирующей технологии инфракрасной связи IrDA (Infrared Direct Access), которая обеспечивает связь по принципу "точка-точка" в зоне прямой видимости, технология Bluetooth дополнительно поддерживает возможность многоточечной связи и, при этом, не требует прямой видимости. Устройства, поддерживающие стандарт Bluetooth, работают в нелицензируемом частотном диапазоне 2,45 ГГц ISM (Industrial, Scientific, Medical - промышленный, научный и медицинский диапазон) и способны передавать данные на скорости до 1 Мбит/с, на расстоянии до 10 метров, поддерживается возможность передачи голоса. Стандарт Bluetooth подразумевает использование технологии FHSS - скачкообразную перестройку частоты (1600 скачков/секунду) с расширением спектра. При работе передатчик переходит с одной рабочей частоты на другую, используя для этого псевдослучайный алгоритм. Для полнодуплексной передачи используется дуплексный режим с временным разделением (TDD). Поддерживается изохронная и асинхронная передача данных, а также легко достигается связь с TCP/IP. Каждое устройство имеет уникальный 48-битовый сетевой адрес, совместимый с форматом стандарта локальных сетей IEEE 802. Особенностью устройств на основе стандарта Bluetooth также является способность соединяться друг с другом, формируя так называемые пикосети ( piconet ), в каждую из которых может входить до 256 устройств: одно из них является ведущим (Master), еще семь - подчиненными (Slave), а остальные находятся в дежурном режиме. Пикосети могут перекрываться, при этом, к ресурсам ведомых устройств может быть осуществлен доступ. Перекрывающиеся пикосети могут образовать распределенную сеть, через которую могут передаваться данные. В настоящее время для разработчиков технология Bluetooth доступна в виде конструктивно завершенных модулей или микросхем, которые выпускаются рядом известных фирм, например, Ericsson, Fujitsu , Atmel и др. Однако, в фокус данной статьи попала компания National Semiconductor , которая выпускает модули Bluetooth, соответствующие различным версиям одноименного стандарта. Основными причинами такого внимания к продукции National Semiconductor являются простота и высокая скорость освоения предлагаемых модулей, а также их высокая серийноспособность. Производитель гарантирует удовлетворить любые запросы по серийности, при этом, учитывает постоянное расширение рынка устройств на основе технологии Bluetooth [1]. Обзор предложения National Semiconductor В состав предложения National Semiconductor входят небольшое количество элементов, которые можно разделить на три группы: модули Bluetooth, сертифицированные под требования стандарта версии 1.2; семейство Simply Blue и стандартный набор микросхем, отвечающих требованиям стандарта Bluetooth версии 1.1. Подробная сравнительная характеристика данных групп дана в таблице 1.
В состав первой группы входят микромодуль LMX 5452 и радиотрансивер LMX 5252. Они в первую очередь ориентированы на приложения с высокими техническими характеристиками, малым размером, низкой стоимостью и, при этом, с малым энергопотреблением. При их разработке National стремился сделать их «лучшими в своем классе» по простоте проектирования, системной интеграции и высокой серийности производства. Одной из целей, которую постоянно преследует компания National Semiconductor, является обеспечение простоты применения технологии Bluetooth в целевой системе. Как результат достижения данной цели стало появление нового семейства модулей Simply Blue [2]. Каждый модуль данного семейства содержит полностью интегрированный протокольный стек Bluetooth, специализированные прикладные профили, а также интерпретатор команд высокого уровня (см. рисунок 1). Реализация набора команд высокого уровня позволяет конечному пользователю избавиться от необходимости экспертизы Bluetooth. Кроме того, за счет интегрирования всего стека и всех профилей Bluetooth достигается незначительность загрузки главного процессора, что высвобождает процессорное время на решение прикладных задач, а также исключается необходимость переноса технологии Bluetooth в авторизированную операционную систему главного процессора. Для упрощения и ускорения этапов проектирования на основе модулей Simply Blue , выпускается разносторонний набор для проектирования, включающий демонстрационные платы и детализированную техническую документацию. В состав стандартных Bluetooth -устройств входят две интегральные схемы радиочастотного трансивера и Bluetooth -процессора, выполненного по RISC -архитектуре. ИС характеризуются гибкостью, экономичностью и производством по КМОП - технологии. Они обладают лучшим среди конкурирующих аналогов значением отношения производительность/мА на у.е. стоимости. Таблица 1. Состав предложения Bluetooth-устройств компании National Semiconductor
Далее остановимся на более подробном рассмотрении основ построения и функционирования одного более перспективного модуля LMX 9820А[3] семейства Simply Blue , ввиду высокой простоты работы с ним (через команды высокого уровня), высокой гибкости (множество режимов работы, профилей, способов построения сети), отсутствия необходимости сертификации и др. На рисунке 2 представлена структурная схема модуля последовательного порта Bluetooth LMX9820A, выполненного на основе архитектуры 16-разрядного процессора CompactRISC ™ и технологии Digital Smart Radio . Он интегрирует радиочастотный трансивер, контроллер управления радиосвязью и память на подложке FR 4. В состав модуля входят все необходимые программные и аппаратные компоненты для получения завершенного решения, которое начинается с антенны, интегрирует верхние и нижние слои стека Bluetooth , поддерживает слои поддержки приложения ( GAP , SDAP и SPP ) и завершается интерфейсом связи с управляющим (главным) процессором ( HCI ). LMX9820A характеризуется малым посадочным местом (10.1 x 14.1 x 2.0 мм), что существенно упрощает проектирование компактных систем. Кроме того , LMX9820A является предварительно сертифицированным решением . Благодаря этому достигается быстрота вывода конечной системы на рынок, при этом, гарантируется высокая степень совместимости и взаимодействия. Функции управления радиосвязью и линией связи выполнены на основе 16-разрядного процессора CompactRISC и процессора управления линией связи ( LMP ). Данные процессоры работают со встроенными флэш-памятью и ОЗУ под управлением встроенного программного кода, который отвечает за выполнение всех Bluetooth-функций. LMP удовлетворяет требованиям Bluetooth версии 1.1 и выполняет следующие функции:
Интегрированный стек верхнего слоя предварительно квалифицирован и содержит следующие протокольные слои: L2CAP, RFComm,SDP. Встроенная программа обеспечивает полную автономность LMX 9820 A , исключая необходимость применения внешнего модуля с протокольным слоем Bluetooth . LMX9820A поддерживает следующие профили : Generic Access Profile (GAP), Service Discovery Application Profile (SDAP) и Serial Port Profile (SPP). Встроенные профили могут использоваться как интерфейсы с дополнительными профилями, выполняемые в главном процессоре. LMX9820A содержит конфигурируемую сервисную базу данных для ответа на запросы с поддерживаемыми профилями. Модуль может работать как в подчиненных, так и в ведущем режимах работы (см. таблицу 2). В подчиненном режиме модуль работает автоматически, исключая необходимость внешнего блока управления. В прозрачном режиме работы данные, передаваемые через УАПП, не требуют представления в специальном формате и не воспринимаются интерпретатором команд. В режиме ведущего предлагается простой, но гибкий интерфейс для стандартных Bluetooth -операций, в т.ч. запрос, обнаружение службы и связь по последовательному порту. Встроенная программа поддерживает работу с максимум тремя подчиненными.
Таблица 2. Режимы работы модуля LMX 9820 A
Память LMX 9820 A содержит 256 кбайт программируемой флэш-памяти, которая может использоваться, как для хранения программы, так и для хранения данных (констант). Флэш-память также содержит адрес ( BDADDR ) контроллера информационного доступа (MAC), совместимого с IEEE 802. За счет поддержки внутрисистемного программирования ISP пользователь может изменить содержимое флэш-памяти, как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации. Для хранения переменных и организации буферов данных в LMX 9820 A также встроено ОЗУ. Порт управления и транспорта LMX9820A содержит один универсальный асинхронный приемопередатчик (УАПП). Он поддерживает 8-разрядный формат данных с опциональным паритетом и одним или двумя стоп-битами. Скорость связи генерируется внутренне и программируется в процессе запуска. Альтернативно настройки скорости связи могут быть считаны из внутренней памяти. УАПП может работать на следующих скоростях: 2.4, 4.8, 7.2, 9.6, 19.2, 38.4, 57.6, 115.2, 230.4, 460.8 и 921.6 кбит/с. С помощью сигналов RTS , CTS поддерживается аппаратное управление передаваемым потоком. Вспомогательные порты:
При передаче команд управления через УАПП используется следующий формат данных:
Подробности по идентификаторам и кодам операций можно узнать в [3, стр. 27-31]. В заключение предлагается ознакомиться с типовой схемой включения модуля LMX 9820 A (см. рисунок 3). В ней для согласования с антенной установлен блокировочный конденсатор 6,8 пФ, хотя в зависимости от сопротивления выбранной антенны он может и не понадобиться. Очень важно, чтобы на плате с LMX 9820 A были корректно выполнены общие слои и фильтрация питания. Рекомендуется установить фильтрующие конденсаторы 10 пФ и 0,01 мкФ, как можно более близко к выводам питания ( H 2 и H 12). Цепи синхронизации также должны быть максимально близкими к модулю. Параметры нагрузочных конденсаторов Ct 1, Ct 2 зависят от параметров выбранного кварцевого резонатора (методика определения приведена в документации [3, стр.18]).
Перечень ссылок: Документация:
 Главная - Микросхемы - DOC - ЖКИ - Источники питания - Электромеханика - Интерфейсы - Программы - Применения - Статьи |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
