Поиск по сайту:

 


По базе:  

микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Статьи

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

Кабель в Краснодаре

Мероприятия:

День высокотехнологичных решений Arrow: SiC - технологии в преобразовании энергии



Семинар по решениям Analog Devices в области аналоговой электроники

XIII Международная специализированная выставка
Передовые Технологии Автоматизации. ПТА-Урал 2017 текст еще



Технология беспроводной связи BLUETOOTH в фокусе решений National Semiconductor

Необходимость 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.

Принцип построения Simply Blue
Рисунок 1. Принцип построения Simply Blue

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

Сертифицированные решения под версию стандарта Bluetooth 1.2 Семейство Simply Blue, сертифицированное под версию стандарта 1.1 Стандартные Bluetooth - устройства, сертифицированные под версию стандарта 1.1
Отличительные особенности:

Микромодуль LMX5452:

  • содержит контроллер управления радиосвязью и радиотрансивер на 2,4 ГГц;
  • соединяет управляющий (главный) процессор через интерфейс HCI с антенной;
  • технология КМОП 0,18 мкм;
  • встроенная программа управления интерфейсом с главным процессором;
  • дополнительный генератор 32,768 кГц для экономичных режимов;
  • чувствительность приемной антенны – 80 дБ;
  • класс мощности 2;
  • рабочее напряжение 2.5…3.6В;
  • ввод-вывод 1.6…3.6В;
  • синхронизация 10…20МГц;
  • потребление не более 43 мА;
  • поддержка 2 голосовых каналов;
  • корпус BGA-60 (6 мм x 9 мм ) ;
  • интерфейсы: УАПП (до 921.6 кбит/с, USB 2.0 ( 12 Мбит/с), I2C и SPI / Microwire, аудио-интерфейс AAI с внешним 8/13- разр. ИКМ-кодеком,
  • одновыводной радиоинтерфейс ( Rx / Tx ).

    Радиочастотный трансивер LMX5252 на частоту 2,4 ГГц:

  • соединяет процессор радиосвязи через интерфейс BlueRF с антенной;
  • поддержка большинства особенностей интегрированного радиотрансивера LMX5452;
  • рабочее напряжение 2.5…3.0В;
  • ввод - вывод 1.9…3.3 В ;
  • корпус LLP -36 (6мм x 6мм x 0.8мм).

  • Модуль последовательного порта Simply Blue LMX 9820А ( Bluetooth 1.1):

  • предварительно сертифицированный модуль последовательного порта Bluetooth;
  • простота использования набора команд высокого уровня ускоряет процесс интегрирования в приложение;
  • встроенные стек и профили Bluetooth для минимальной загрузки главного процессора;
  • встроенные флэш-память и ОЗУ;
  • ядро CompactRISC;
  • поддержка пикосети с многоточечной связью;
  • чувствительность приемника -81 дБм;
  • класс выходной мощности 2;
  • напряжение питания 2,85…3,6В;
  • потребление не более 68 мА;
  • 116-выв. корпус BGA с шагом выводов 1.0 мм;
  • малое посадочное место (10 x 14 x 2 мм);
  • УАПП (до 921,6 кбит/сек);
  • аудио-интерфейс AAI .

    Модуль последовательного порта Simply Blue LMX 9830 ( Bluetooth 2.0):

  • наследует многие особенности LMX 9820А, но с учетом требований 2.0;
  • корпус BGA 60 , шаг 0.8 мм;
  • малое посадочное место (6 x 9 x 1.2 мм ) .

  • СБИС трансивера диапазона 2,4ГГц LMX 5250, выполненного по технологии КМОП 0,25 мкм :

  • оптимизированная архитектура, которая требует только несколько внешних компонентов;
  • расширенное управление энергопотреблением и работа при напряжении 2В;
  • встроенная схема калибровки радиотракта для минимальных затрат времени на тестирование при производстве;
  • хорошая чувствительность для увеличения дальности связи;
  • последовательный интерфейс для передачи данных и команд управления;
  • поддержка уровней мощности класса 2 и 3;

    СБИС Bluetooth -процессора LMX 5100, выполненного по RISC - архитектуре:

  • специализированное «ядро» Bluetooth , которое существенно снижает требования к производительности Bluetooth -узла;
  • встроенные флэш-память и статическое ОЗУ позволяют реализовать полный спектр возможностей Bluetooth -узла без использования внешней памяти;
  • поддержка нескольких интерфейсов с главным процессором ( USB , УАПП, CAN , SPI и Microwire );
  • поддержка PCM (импульсно-кодовая модуляция) для подключения аудио-кодека;
  • совместно с LMX 5250 получается компактное и экономичное Bluetooth -решение;
  • 48-выв. корпуса для обеих СБИС.
  • Области применения:
  • Сотовые телефоны
  • Персональные цифровые помощники
  • Персональные компьютеры
  • Персональные цифровые помощники
  • Торговые терминалы
  • Системы сбора данных
  • Аудиомаршрутизаторы
  • Информационные приборы
  • Сотовые телефоны
  • Персональные компьютеры
  • Периферийные устройства
  • Персональные цифровые помощники
  • Цифровые камеры
  • 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:

    • Поддержка типов сегментных пакетов 1, 3 и 5;
    • 79-канальная схема генерации прыгающей частоты;
    • Быстрая скачкообразная перестройка частоты (1600 скачков/сек);
    • Управление энергопотреблением ;
    • Корреляция кодов доступа и восстановление сегментной синхронизации.

    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.

    Структурная схема модуля LMX9820A
    Рисунок 2. Структурная схема модуля LMX9820A

    Таблица 2. Режимы работы модуля LMX 9820 A

    Автоматический Командный Прозрачный Принудительный ведущий
  • модуль подключаемый и обнаруживаемый;
  • автоматически отвечает на сервисные запросы;
  • интерпретатор команд «слушает» команды и при необходимости конфигурирует линию связи;
  • поддерживается весь перечень команд ;
  • при подключении с другим устройством модуль отправляет ответ главному о том, где был подключен порт RFComm, и переходит к прозрачному режиму .
  • LMX 9820 A не проверяет секцию подключений по умолчанию во флэш-памяти;
  • при подключении с другим устройством переход к прозрачному режиму не выполняется, а продолжается интерпретирование данных, передаваемых по УАПП, как команд.
  • LMX 9820 A выполняет передачу данных из интерфейса УАПП непосредственно через линию связи Bluetooth .
  • после активизации модуль игнорирует данные УАПП, как команды конфигурации и управления;
  • используется только для организации двухточечной связи;
  • для выхода из режима необходимо отправить модулю сигнал UART _ BREAK .
  • LMX 9820 A действует как точка доступа для многоточечного соединения;
  • он принимает линию, если от подключенного устройства принято переключение роли «ведущий/подчиненный»;
  • после успешного осуществления связи LMX 9820 A будет ведущим и может организовать дополнительные входящие линии.
  • 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:

    • Reset _5100 и Reset _ b # - входы сброса контроллера радиосвязи и радиотрансивера с активным низким уровнем, соответственно. Как правило, они соединяются вместе и подключаются к главному процессору для управления инициализацией (см. рисунок 3).
    • Env 0 и Env 1 – выводы задания рабочей среды (см. рисунок 3).
    • ISEL 1, ISEL 2 – входы инициализации интерфейса УАПП (см. рисунок 3).
    • Lstat _0, Lstat _1, TX _ Switch _ P , Host _ wu - выходы состояния модуля и линии связи (см. [3, стр.15]).

    При передаче команд управления через УАПП используется следующий формат данных:

    Начальный разделитель Идентификатор типа пакета Код операции Длина данных Контрольная сумма Пакет данных Конечный разделитель
    1 байт 1 байт 1 байт 2 байт 1 байт N байт 1 байт
      ------------контрольная сумма------------      

    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]).

    Схема включения модуля LMX9820A
    Рисунок 3. Схема включения модуля LMX9820A

    Перечень ссылок:

    1. Веб-страница по технологии Bluetooth на сайте компании National Semiconductor
    2. Веб - страница по семейству Simply Blue National Semiconductor

    Документация:

      593 Kb Engl Документация на модуль LMX9820A
      Rus Описание LMX9820A





     
    Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
    тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
    ©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники