【BlueNRG-LP （STSW-BNRGLP-Mesh）的藍(lán)牙Mesh協(xié)議棧目前可供下載。】

BlueNRG-LP：開頭第一步

STEVAL-IDB011V1評(píng)估板和更新的BlueNRG軟件

【STEVAL-IDB011V1】 過(guò)程工程團(tuán)隊(duì)選擇藍(lán)牙SoC的過(guò)程往往非常復(fù)雜。許多因素可能會(huì)影響決策，從成本到過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)、性能和易用性。因此，為了幫助團(tuán)隊(duì)更快地評(píng)估BlueNRG-LP，我們還發(fā)布了軟件和開發(fā)工具的更新。例如，開發(fā)人員可以將新的STEVAL-IDB011V1 BlueNRG-LP評(píng)估板與BlueNRG Navigator GUI一起使用。該軟件可以上傳應(yīng)用示例，從而幫助管理人員了解我們新SoC的功能。 BlueNRG Navigator GUI提供的演示項(xiàng)目數(shù)量相當(dāng)可觀。

通過(guò)這20個(gè)左右的應(yīng)用程序，開發(fā)人員可以快速測(cè)試SoC連接多達(dá)128個(gè)器件的能力。他們也可以嘗試通過(guò)廣播八個(gè)頻道而不是傳統(tǒng)的三個(gè)頻道來(lái)擴(kuò)展廣播報(bào)文。類似地，其中一個(gè)項(xiàng)目可以帶來(lái)更高的吞吐量，而另一個(gè)項(xiàng)目則可以提供更長(zhǎng)距離的遠(yuǎn)程功能。因此，通過(guò)這么多應(yīng)用程序啟動(dòng)程序，工程師們可以大大加快概念驗(yàn)證。

意法半導(dǎo)體還發(fā)布了新版BlueNRG電流消耗工具。該實(shí)用程序通過(guò)展現(xiàn)一個(gè)令人信服的圖形結(jié)果來(lái)證明我們新器件的低功耗能力，從而影響決策者。開發(fā)人員也可以將在先前BlueNRG SoC上運(yùn)行的代碼移植到新器件上，來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程僅僅是從Cortex-M0轉(zhuǎn)移到Cortex-M0+，因此相對(duì)比較簡(jiǎn)單。

了解新的工業(yè)和技術(shù)挑戰(zhàn)在選擇藍(lán)牙SoC時(shí)，工程師們會(huì)關(guān)注影響其行業(yè)的最新趨勢(shì)。工業(yè)應(yīng)用必須能將更多的傳感器節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)關(guān)。音頻處理能力變得越來(lái)越重要。而且藍(lán)牙SoC必須能夠提供更多的處理能力，同時(shí)保持物料的低成本和低功耗。迎接這些挑戰(zhàn)絕非易事，它需要在無(wú)線收發(fā)器和微控制器兩個(gè)層面上進(jìn)行優(yōu)化。事實(shí)上，僅一次性連接128臺(tái)器件這一點(diǎn)在當(dāng)今世界上已是獨(dú)一無(wú)二的了，但這還不夠。我們知道工程師會(huì)問(wèn)兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：“這些連接有多穩(wěn)定？”以及“我能用它們來(lái)做什么？”答案在于BlueNRG-LP如何實(shí)現(xiàn)更大的功率、更好的安全性、更高的效率和更低的成本。

BlueNRG-LP：更強(qiáng)大、更安全、更高效的連接

高速

從事工業(yè)應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)必須克服范圍或數(shù)據(jù)速率方面的重大限制。例如，有些系統(tǒng)必須覆蓋難以置信的長(zhǎng)距離。這種應(yīng)用程序的一個(gè)例子是，可以連接到整個(gè)智能工廠中無(wú)數(shù)個(gè)電路板的網(wǎng)關(guān)。另一方面，其他器件必須能快速傳輸大量數(shù)據(jù)，例如在固件更新期間。新的ST-SoC能同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)。通過(guò)LE 2M PHY，BlueNRG LP可以達(dá)到2Mbps的數(shù)據(jù)速率。。相比之下，先前的BlueNRGSoC中的LE 1M PHY只能達(dá)到1Mbps的數(shù)據(jù)速率。能夠?qū)崿F(xiàn)更快的傳輸，部分原因是數(shù)據(jù)長(zhǎng)度擴(kuò)展帶來(lái)的更大的有效負(fù)載，正如我們?cè)贐lueNRG-2N博文中所解釋的，以及藍(lán)牙5.0固有的帶寬增加。

遠(yuǎn)距離

LE 2M PHY的另一大功能是Bluetooth 5.0所帶來(lái)的更大覆蓋范圍。遺憾的是，許多工程師往往低估了它的潛力，因?yàn)樗麄兒鲆暳诉@一遠(yuǎn)程功能。BlueNRG-LP使用的是LE編碼PHY，在不需要額外的功率放大器的情況下，能連接兩個(gè)距離更大的藍(lán)牙器件。意法半導(dǎo)體在真實(shí)世界測(cè)試中，使用了現(xiàn)有的開發(fā)板和應(yīng)用程序，達(dá)到了1.3公里（0.8英里）的長(zhǎng)距離。 能夠?qū)崿F(xiàn)距離的增加，原因在于LE編碼PHY使用了前向糾錯(cuò)，它可以向每個(gè)數(shù)據(jù)包添加冗余比特。但是，數(shù)據(jù)冗余會(huì)導(dǎo)致帶寬降低（125kbps）。另一個(gè)有助于避免干擾的特色是信道選擇算法#2 （CSA #2）。

CSA#1只能在37個(gè)頻道之間跳頻，而CSA#2有65535個(gè)頻道可供選擇。這么大的選擇空間有助于避免干擾和多徑衰落效應(yīng)。無(wú)論是附近有很多器件，還是它們之間的距離很遠(yuǎn)，CSA#2都能提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。最終，之所以能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸，是因?yàn)樗{(lán)牙5.0能夠更好地處理在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)不可避免地干擾信號(hào)的背景噪聲。 鏈路預(yù)算從事藍(lán)牙應(yīng)用的工程師往往會(huì)進(jìn)行鏈路預(yù)算分析，這是一種幫助他們預(yù)測(cè)整體性能的設(shè)計(jì)輔助工具。簡(jiǎn)言之，它確保設(shè)計(jì)者能夠預(yù)見到具體問(wèn)題，例如信號(hào)強(qiáng)度不足，無(wú)法到達(dá)接收器。在大多數(shù)教材中，鏈接預(yù)算分析使用以下等式：接收電平（dBm）=發(fā)射功率（dBm）+增益（dB）?損耗（dB）。然而，工程師們現(xiàn)在使用的數(shù)據(jù)表幾乎總是給出發(fā)射功率（TX）和接收器的靈敏度級(jí)別|鏈路預(yù)算（dB） | = TX功率（dBm）–靈敏度級(jí)別（dBm）。 BlueNRG-LP的發(fā)射功率可以達(dá)到+8 dBm（可編程，單位調(diào)整幅度為1 dBm），接收靈敏度在125 kbps時(shí)為-104 dBm，在1 Mbps時(shí)為-97 dBm。因此，新的STSoC擁有業(yè)界最大的鏈路預(yù)算，高達(dá)112 dB和105 dB。因此，與鏈路預(yù)算較低的器件相比，工程師可以在相同的功耗下預(yù)期得到更好的性能。 阻止黑客

【構(gòu)建參考應(yīng)用程序】 安全性是工程師在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)關(guān)注的另一個(gè)重要方面。消費(fèi)者對(duì)保護(hù)隱私和免受威脅的問(wèn)題更加敏感。因此，構(gòu)建藍(lán)牙系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)會(huì)研究保護(hù)用戶和數(shù)據(jù)的功能。BlueNRG-LP為這些關(guān)鍵的工程挑戰(zhàn)提供了答案。其中之一是安全的引導(dǎo)加載程序，它會(huì)在啟動(dòng)固件之前檢查固件的簽名。這樣的措施可以防止rootkit或低級(jí)攻擊。開發(fā)人員還可以通過(guò)禁用SWD和UART訪問(wèn)來(lái)保護(hù)Flash。同樣，1KB的內(nèi)存是一次性可編程的，可保證其完整性。因此，從理論上講，取得器件訪問(wèn)權(quán)限的黑客將無(wú)法克隆或修改其內(nèi)容。

更高的計(jì)算吞吐量和更低的功耗

【BlueNRG-LP】

開發(fā)人員必須找到能增強(qiáng)性能、準(zhǔn)確性和用戶體驗(yàn)的方法。為了解決這一挑戰(zhàn)，工程師們往往會(huì)選擇具有更高計(jì)算吞吐量的器件。然而，許多藍(lán)牙終端產(chǎn)品必須具有低功耗以保持電池壽命。因此，工程師需要找到一種方法來(lái)調(diào)和這些看似矛盾的要求。 BlueNRG-LP為這一挑戰(zhàn)提供了新的解決方案。由于其更高的頻率和更強(qiáng)大的架構(gòu)，SoC現(xiàn)在支持更復(fù)雜的算法。這些基于MEMS和語(yǔ)音庫(kù)的進(jìn)程在嵌入式系統(tǒng)中非常普遍。此外，意法半導(dǎo)體還提供了一個(gè)免費(fèi)的經(jīng)Bluetooth-SIG認(rèn)證的Mesh協(xié)議棧。因此，它能輕易覆蓋大面積并連接高達(dá)126個(gè)躍點(diǎn)或32000個(gè)節(jié)點(diǎn)。

然而，除了有更高的頻率和更多的內(nèi)存外，BlueNRG LP的特點(diǎn)是比先前的版本擁有更低的功耗。其傳輸峰值電流為4.3 mA（0dBm），而BlueNRG-2需要8.3mA（-2dBm）。類似地，新器件在RX（靈敏度級(jí)別）中的峰值為3.4 mA，而上一代需要7.7 mA?？臻e時(shí)，功耗的改善也很顯著。BlueNRG-LP在能保留RAM全部?jī)?nèi)容的“深度睡眠”模式下僅需0.6 μA。然而，BlueNRG-2盡管保留了更少的RAM，還需要9.5μA。所有這些改進(jìn)都證明了我們最新的硅優(yōu)化和改進(jìn)的實(shí)現(xiàn)。

BlueNRG-LP：更高性價(jià)比的設(shè)計(jì)

降低物料成本連接到128臺(tái)器件的能力是獨(dú)一無(wú)二的，BlueNRG-LP解決了許多技術(shù)難題。然而，一些工程師更多地關(guān)注總體成本。因此，新的SoC必須擁有可以降低物料成本的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是將12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（或16位抽樣濾波器）與8個(gè)輸入通道串行。與以前的SoCs相比，精度的提高意味著BlueNRG-LP現(xiàn)在可以有一個(gè)可編程增益放大器。PGA將音頻信號(hào)從0dB放大到30 dB，從而允許使用模擬麥克風(fēng)。與數(shù)字麥克風(fēng)相比，模擬麥克風(fēng)性價(jià)比更高，從而確保更低的物料成本。

另一種提高系統(tǒng)性價(jià)比的方法是減少外部器件的數(shù)量。因此，我們將BlueNRG-LP設(shè)計(jì)成能嵌入更多的元件并簡(jiǎn)化PCBs。例如，新的SoC現(xiàn)在有6個(gè)負(fù)載電容。這樣，設(shè)計(jì)師就可以使用高速晶振，而無(wú)需將外部電容焊接到PCB上。BlueNRG-LP還集成了射頻平衡-不平衡變壓器，這意味著工程師不再需要專用的平衡-不平衡變壓器。這也意味著新器件只有一個(gè)射頻單端輸出引腳，簡(jiǎn)化了布局。最后，SoC的SMPS具有更高的時(shí)鐘。因此，設(shè)計(jì)師可以使用更小、性價(jià)比更高的電感。

合適的價(jià)格當(dāng)工程師們尋找藍(lán)牙SoC，并證明他們的選擇符合需求等級(jí)時(shí)，較低的單價(jià)是至關(guān)重要的。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)并保持BlueNRG-LP的性價(jià)比，意法半導(dǎo)體堅(jiān)持使用256KB的閃存。新器件的藍(lán)牙協(xié)議棧通常需要80 KB到100 KB。因此，開發(fā)人員有120KB來(lái)設(shè)計(jì)他們的應(yīng)用程序，這對(duì)于大多數(shù)用例來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。 如果設(shè)計(jì)需要更大的存儲(chǔ)空間，更強(qiáng)大的計(jì)算能力，或是專門的外圍器件，他們自然會(huì)傾向于BlueNRG-2N和專用的主機(jī)MCU。

我們進(jìn)一步優(yōu)化了我們的定價(jià)結(jié)構(gòu)，提供了三種類型的封裝。QFN32有20個(gè)GPIO，而QFN48和WLCSP49分別有32個(gè)和26個(gè)。此外，我們還提供了只有一半RAM的BlueNRG-LP型號(hào)。因此，只需要32 KB和更少引腳的團(tuán)隊(duì)無(wú)需支付更多的費(fèi)用。同樣，我們提供了最高可達(dá)85oC的型號(hào)，相同型號(hào)也可達(dá)到105oC。工業(yè)設(shè)計(jì)更傾向于使用后者，而其他人會(huì)選擇前者來(lái)節(jié)省開支。

原文標(biāo)題：【技術(shù)貼】ST首款藍(lán)牙LE 5.2 SoC產(chǎn)品BlueNRG-LP可支持多達(dá)128個(gè)連接

文章出處：【微信公眾號(hào)：意法半導(dǎo)體IPG】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

責(zé)任編輯：haq