تصميم وحدة Wi-Fi + Bluetooth Combo: 8 قرارات قبل الإنتاج بكميات كبيرة

لا تفشل معظم وحدات Wi-Fi وBluetooth المجمعة في معمل الترددات اللاسلكية. لقد فشلوا في التكامل: ناقل مشترك يحرم نقطة نهاية Bluetooth، أو لوحة هوائي موضوعة تحت حامل معدني، أو دبوس حزام مثبت عاليًا أثناء التشغيل، أو ملف تعريف إعادة التدفق يقوم بتشغيل تمريرة واحدة أكثر من اللازم. يتناول هذا الدليل القرارات الثمانية التي تحدد ما إذا كانت وحدة التحرير والسرد 2.4 جيجا هرتز ستصل إلى حجم الإنتاج في الموعد المحدد. تأتي البيانات المقاسة من وحدتي Realtek RTL8723 للشحن: المستندة إلى USB BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) وSDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ).

1. ابدأ بواجهة المضيف، وليس عنوان ورقة البيانات

تقدم كلا الوحدتين IEEE 802.11b/g/n 1T1R بمعدل PHY يصل إلى 150 ميجابت في الثانية، وكلاهما يغطي نفس النطاق 2.4–2.4835 جيجاهرتز مع 13 قناة بتردد 20 ميجاهرتز. ما يختلف فعليًا - وما يحدد مخططك التخطيطي - هو كيفية تواصل الوحدة مع المضيف.

يضع إصدار USB شبكة WLAN وBluetooth على اتصال USB 2.0 مشترك واحد. وهذا يعني وجود منفذ مضيف واحد، ومجموعة واحدة من الأزواج التفاضلية، وعدم وجود وحدة تحكم ثانية لتمكينها. وتتمثل المفاضلة في أن كلتا الوظيفتين تعيشان على نفس المنفذ وتتشاركان في ميزانية المقاطعة وعرض النطاق الترددي. في كاميرا لوحة القيادة، عادة ما يكون ترتيب الكابل الفردي هذا هو الفرق بين اللوحة المكونة من طبقتين واللوحة المكونة من أربع طبقات.

يفصل إصدار SDIO بين الوظيفتين: تعمل شبكة WLAN على SDIO 2.0 (يمكن تكوين نفس الأطراف كـ GSPI)، بينما يعمل Bluetooth على UART مستقل عالي السرعة مع التحكم في تدفق الأجهزة. لا تتم مشاركة أي شيء، لذا فإن إنتاجية Wi-Fi لا تتنافس مع حركة مرور Bluetooth على مستوى الناقل - ولكنك تحتاج إلى موارد SDIO وUART احتياطية على شركة نفط الجنوب المضيفة، بالإضافة إلى ما يقرب من 30 دبوسًا إضافيًا على مساحة الوحدة (44 مقابل 14).

قاعدة عملية: إذا كان لدى SoC الخاص بك منفذ مضيف USB احتياطي ولا توجد وحدة تحكم SDIO مجانية، فاستخدم وحدة USB؛ إذا تم بالفعل كسر SDIO وUART، فاستخدم وحدة SDIO واحتفظ بالمسارين مستقلين.

USB: وظيفتان تشتركان في ناقل واحد. SDIO + UART: لكل وظيفة ناقلها الخاص.

2. اختر ملف تعريف Bluetooth الذي يشحنه منتجك فعليًا

البلوتوث هو المكان الذي تتباعد فيه الوحدتان كثيرًا، وحيث غالبًا ما تتم قراءة المواصفات بشكل خاطئ.

BL-R8723BT1 هو وضع مزدوج : Bluetooth Classic v2.1 + EDR مع Low Energy v4.0، مع التشغيل الكلاسيكي في الفئة 1 وLE في الفئة 1.5. تبلغ قدرة الإرسال المقاسة 6 ديسيبل ميلي واط نموذجيًا (8 ديسيبل ميلي واط كحد أقصى) لكل من BR/EDR وLE على حدٍ سواء، وتبلغ حساسية الاستقبال BR/EDR -90 ديسيبل ميلي واط عند نسبة BER بنسبة 0.1%. إذا كان منتجك يقوم ببث الصوت إلى مكبر الصوت، أو يقترن بملحق هاتف قديم، أو يحتاج إلى قناة بيانات بنمط SPP، فهذا هو البديل الذي يجب استخدامه.

BL-M8723CS1 هو BLE فقط، المواصفات الأساسية v4.1، الفئة 1.5، مع 3 ديسيبل ميلي واط نموذجي و6 ديسيبل ميلي واط كحد أقصى لطاقة الإرسال، و-90 ديسيبل ميلي واط نموذجي LE يستقبل حساسية عند 5% لكل. لا يوجد مكدس كلاسيكي ولا يوجد مسار صوتي على الإطلاق. وهذا ليس عائقًا للعمل حوله - إنه قرار يتعلق بالتكلفة والقوة. من أجل التزويد، أو مشغلات OTA، أو القياس عن بعد للمستشعر، أو رابط الحالة إلى تطبيق الهاتف، يعد BLE 4.1 كافيًا، ويمكنك تجنب الدفع مقابل مكدس كلاسيكي لن تستخدمه أبدًا.

لا تحدد ميزة Bluetooth تم تعيينها من نظرة عامة على التسويق فقط. يتم نسخ سلاسل الإصدار بين المستندات؛ اتصل بفريقنا للحصول على وثيقة المواصفات الرسمية وبيانات اختبار التردد اللاسلكي للتحقق من صحتها.

3. قم بموازنة شجرة الطاقة حول ذروة التيار، وليس التيار المتوسط

تعمل كلتا الوحدتين من سكة رئيسية 3.3 فولت ± 0.2 فولت. يسحب BL-R8723BT1 بحد أقصى 400 مللي أمبير من تلك السكة المفردة؛ يسحب BL-M8723CS1 ما يصل إلى 450 مللي أمبير على السكة الرئيسية ويضيف سكة إدخال/إخراج منفصلة (VDIO) يمكن أن تكون إما 3.3 فولت ±0.2 فولت أو 1.8 فولت ±0.1 فولت. تعتبر سكة الإدخال/الإخراج المنفصلة مفيدة حقًا: يمكنك الاحتفاظ بمصدر تردد لاسلكي بقدرة 3.3 فولت أثناء مطابقة المستوى مباشرة مع شريحة SoC بقدرة 1.8 فولت، بدون مترجمين خارجيين على ستة SDIO وUART خطوط.

خطة لذروات الإرسال، وليس متوسطات المواصفات:

المصدر: جداول الاستهلاك الحالي من وثائق مواصفات الوحدة الرسمية، متاحة عند الطلب. تكون القيم نموذجية / قصوى في ظروف الاختبار المذكورة؛ أرقام اختبار التردد اللاسلكي، وليس متوسطات مستوى التطبيق.

ملاحظتان تستحقان التصميم حولهما. أولاً، تجذب وحدة SDIO بشكل ملحوظ إرسال 802.11b أكثر من وحدة USB (328 مللي أمبير مقابل 255 مللي أمبير في الذروة) لأنها تعمل عند 17 ديسيبل ميلي واط عبر جميع معدلات 11 بي، في حين تتم معايرة وحدة USB عند 15-17 ديسيبل ميلي واط اعتمادًا على المعدل. ثانيًا، تقع وحدة USB عند 130-135 مللي أمبير عند الاستقبال، أي ضعف وحدة SDIO تقريبًا، لأن جهاز الإرسال والاستقبال USB يظل نشطًا أثناء استماع الراديو. أما بالنسبة لجهاز محمول يعمل بالبطارية، فإن هذا الاختلاف ليس أكاديميًا.

إرشادات التخطيط: ضع مكثفًا ضخمًا بسعة 47-100 ميكروفاراد وزوجًا بسعة 10 ميكروفاراد بالإضافة إلى 0.1 ميكروفاراد على بعد بضعة مليمترات من VDD33، واحتفظ بتغذية 3.3 فولت على مساره أو مستواه الخاص، ولا تشارك الفرع مطلقًا مع المحركات أو المرحلات أو مشغل الإضاءة الخلفية. ستظهر خطوة تبلغ 328 مللي أمبير على سكة مشتركة كمشكلة في مجال التردد اللاسلكي والتي تبدو وكأنها خطأ في التخطيط.

4. تعامل مع لوحة الهوائي باعتبارها العنصر الأكثر خطورة على اللوحة

لا تشتمل أي من الوحدتين على هوائي. يتصل كلاهما بهوائي خارجي من خلال لوحة نصف فتحة (مقلعة)، مع VSWR محدد يبلغ 1.7 نموذجيًا و2.0 كحد أقصى لـ BL-R8723BT1، و2.1 كحد أقصى لـ BL-M8723CS1. ويعكس VSWR 2.0 بالفعل ما يقرب من 11% من الطاقة المسلمة؛ يعمل الهوائي الذي تم ضبطه بشكل سيئ على تحويل 17 ديسيبل من الطاقة الموصلة إلى طاقة مشعة أقل بشكل ملحوظ ويقصر النطاق.

القائمة المرجعية العملية:

• قم بتوجيه تغذية الهوائي كخط متحكم فيه بقطر 50 أوم، وبأقصر ما يسمح به التصميم الميكانيكي، بدون أي قاعدات أو فتحات في مسار التردد اللاسلكي، وخياطة أرضية على طول كلا الجانبين.

• احتفظ بالهوائي بعيدًا عن البطارية، ومغناطيس السماعة، وشاشة LCD المرنة، وأي معدن مؤرض. يفقد هوائي 2.4 جيجا هرتز الموضوع على دعامة معدنية نطاقًا أكبر مما يمكن لأي إعداد تشغيل أن يستعيده.

• إذا كانت العلبة معدنية، فحرك الهوائي خارجها واستخدم ضفيرة IPEX-to-SMA - ثم قم بحساب فقدان الكابل والموصل عند حساب ميزانية الارتباط.

• قم بالتحقق باستخدام العلبة الفعلية، وليس باستخدام الوحدة الموجودة على المقعد. يعد الاختبار المشع باستخدام المواد البلاستيكية النهائية والبطارية والكابلات هو القياس الوحيد المهم.

تتم معايرة طاقة الإرسال الموصلة حسب المعدل، وبالتالي فإن الأداء المشع الفعال يعتمد على الهوائي بقدر ما يعتمد على الوحدة. توقع 17 ديسيبل مللي واط على 802.11b و802.11g بسرعة 6 ميجابت في الثانية، و14-15 ديسيبل مللي واط على معدلات MCS7 عالية الإنتاجية حيث يحد EVM من الإخراج القابل للاستخدام:

نقل الطاقة على لوحة الهوائي، من المواصفات الرسمية. الحساسية كمرجع: -92 ديسيبل مللي واط (11b 1 ميجابت في الثانية) و-66 ديسيبل مللي واط (HT40 MCS7) على BL-R8723BT1 ؛ -93 ديسيبل و-66 ديسيبل ميلي واط على BL-M8723CS1.

أبقِ التغذية قصيرة وخالية من العلب المعدنية والبطارية والدرع؛ أضف خسارة الضفيرة إلى ميزانية الارتباط عندما يجلس الهوائي خارج حاوية معدنية.

5. تصميم التعايش في التطبيق، وليس في الأمل

تحتوي وحدة التحرير والسرد 2.4 جيجا هرتز على راديو واحد مشترك بين WLAN وBluetooth. يقوم برنامج التشغيل بتقطيع الراديو بين الاثنين، وهو ما يعمل بشكل جيد ولكنه ليس مجانيًا: في ظل التحميل المتزامن، ينخفض ​​إجمالي إنتاجية شبكة WLAN ويزيد زمن وصول Bluetooth. وهذا هو السلوك الطبيعي والمتوقع لهذه البنية، وليس عيبًا.

ما يجب فعله حيال ذلك: حدد ملف تعريف حركة المرور مبكرًا واختبره. بالنسبة لتدفق IPC بدقة 1080 بكسل أثناء توفير الهاتف عبر BLE، قم بقياس فقدان الإطار أثناء تشغيل كليهما، وليس واحدًا في كل مرة. بالنسبة لمحطة نقطة البيع، اختبر معاملة الدفع أثناء توصيل الماسح الضوئي BLE. إذا كان الصوت جزءًا من المنتج، فاحرص على إبقاء رابط الصوت وخطة قناة WLAN على دراية ببعضهما البعض - تترك القنوات 1 و6 و11 بعرض 20 ميجاهرتز مساحة أكبر من HT40.

هناك خياران للهندسة المعمارية يعملان على تقليل المشكلة قبل تضمين البرامج الثابتة: استخدم BLE بدلاً من Classic حيث تسمح حالة الاستخدام (أحداث اتصال مجدولة وأقصر)، وتجنب وضع هوائيات Wi-Fi وBluetooth في نفس المكان إذا كان التصميم الميكانيكي يمنحك الاختيار.

6. احصل على دبابيس التحكم والحزام مباشرة قبل تجميد التخطيط

هذا هو المكان الذي يتم فيه إعادة تصميم التصميمات المستندة إلى SDIO في أغلب الأحيان. في BL-M8723CS1، تحمل عدة دبابيس وظائف مزدوجة ويحمل أحدهما حزام التشغيل:

• CHIP_EN (دبوس 35) عبارة عن إعادة ضبط منخفضة نشطة مع سحب داخلي 100 كيلو أوم إلى VDD33. اتركه في متناول اليد أو قم بقيادته من جهاز GPIO مضيف مع تأخير محدد في التشغيل؛ لا تدعها تطفو بالقرب من سكة التبديل.

• يقوم WL_DIS# (دبوس 12) بسحب وظيفة WLAN إلى الأسفل وتعطيل واجهة SDIO عند القيادة على مستوى منخفض - وهو أمر مفيد في حالة إيقاف تشغيل الراديو الصعبة. BT_DIS# (الرقم 34) يفعل نفس الشيء بالنسبة للبلوتوث. لاحظ التفاعل الذي تشير إليه ورقة البيانات: فهو يصف أيضًا حالة إعادة تعيين الشريحة بأكملها عندما يتم إلغاء تثبيت كلا الطرفين، لذا قم بقيادة هذه الأطراف من المضيف بدلاً من ربط أي منهما بشكل دائم.

• GPIO1 (دبوس 25) عبارة عن دبوس حزام، يتم سحبه داخليًا إلى مستوى منخفض بمقدار 100 كيلو أوم، ويجب عدم سحبه إلى أعلى أثناء التشغيل. إذا كان مضيفك يقود هذه الشبكة، فاحتفظ بها على مستوى عالٍ حتى يتم تشغيل الوحدة - سيؤدي تغيير المستوى أو السحب الخارجي هنا إلى حدوث فشل متقطع في التمهيد يصعب تتبعه.

• يمكن أن يستغرق LPO (دبوس 24) ساعة خارجية تبلغ 32 كيلو هرتز أو ساعة RTC للحصول على توقيت دقيق للطاقة المنخفضة؛ تتم مشاركتها مع GPIO6 ومخرج UART RTS عالي السرعة، لذا قرر مبكرًا الوظيفة التي تحتاجها.

• يتم توصيل الطرف 41 داخليًا بمنافذ أرضية أخرى، لذلك يمكن تركه غير متصل أو استخدامه لـ UART_CTS في دائرة التطبيق الخاصة بك دون التأثير على التشغيل العادي - وهو سهل الاستخدام عندما يتعين أن تتناسب مساحة 44 سنًا مع مجموعة لوحات موجودة.

وحدة USB أبسط: إدخال ساعة منخفضة الطاقة بتردد 32.768 كيلو هرتز على السن 4، بالإضافة إلى زوج DEVICE_WAKE_HOST وHOST_WAKE_DEVICE المستخدم للتنبيه عن بعد. إذا كان منتجك يعتمد على التنبيه الذي بدأه المضيف من التعليق، فقم بتوصيل كليهما وتأكد من القطبية المتوقعة من قبل برنامج التشغيل الخاص بك.

ريلز أولاً، ثم حرر CHIP_EN، ثم اسمح للمضيف بالتعداد. حافظ على GPIO1 عالي Z أثناء التشغيل.

7. قم بمطابقة نطاق التشغيل مع العلبة، وليس مع الغرفة

تم تصنيف BL-M8723CS1 من -20 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية؛ تم تصنيف BL-R8723BT1 من -10 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية. تم تحديد كلاهما بنسبة 10-95% من الرطوبة النسبية غير المكثفة. إن فرق 10 درجات مئوية هو المواصفات الوحيدة التي غالبًا ما تستبعد الاختيار الصحيح: كاميرا لوحة القيادة المثبتة على الزجاج الأمامي في سوق ذات مناخ بارد ستشهد درجات حرارة أقل من -10 درجة مئوية، ويكون متغير USB خارج نطاقه المقدر هناك - لن تكون مكنسة كهربائية روبوتية أو محطة نقطة بيع داخلية أبدًا.

الحد الأعلى يستحق الاحترام المتساوي. يمكن أن يؤدي وضع كاميرا IP محكمة الغلق تحت أشعة الشمس المباشرة، أو جهاز فك التشفير المكدس أسفل جهاز تلفزيون، إلى دفع درجة الحرارة المحيطة المحلية إلى ما يزيد عن 40 درجة مئوية. قم بقياس درجة حرارة الهواء في الوحدة، وليس درجة حرارة الغرفة، وقم بتخفيض تصميمك الحراري مقابل سقف 70 درجة مئوية بهامش بدلاً من التصميم عليه.

8. تأمين نطاق التصنيع والتخزين وإصدار الشهادات

ثلاثة عناصر تظهر متأخرة في المواصفات وتتسبب في مفاجآت متأخرة:

إنحسر. تحدد كلتا الوحدتين ذروة تبلغ 250 درجة مئوية كحد أقصى ولا تزيد عن تمريرتين لإعادة التدفق. المرور الثالث - وهو أمر شائع عند إعادة صياغة اللوحة أو إضافة خطوة تجميع ثانية - يقع خارج المواصفات، ويظهر وضع الفشل كرابط RF أو BLE هامشي بعد أشهر، وليس قيد الاختبار.

التخزين والمناولة. يحدد BL-R8723BT1 نطاق تخزين من -45 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونافذة لمدة 12 شهرًا من التعبئة المفرغة، ونافذة لمدة 72 ساعة بعد فتح الكيس. إذا تغير لون مؤشر الرطوبة، قم بالخبز عند درجة حرارة 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة مرة واحدة قبل اللحام. كلتا الوحدتين عبارة عن أجهزة حساسة لـ ESD وتحتاج إلى احتياطات معالجة قياسية على الخط.

شهادة. يعتمد نطاق الترددات اللاسلكية (RF) والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC) على السوق الذي تشحن إليه وعلى حاوية المضيف - لا تغطي شهادة الوحدة المنتج النهائي تلقائيًا. اتصل بنا للحصول على تقارير الاختبار الحالية للطراز والسوق المحددين، ومطابقة التقرير بالتكوين الدقيق للبرنامج الثابت والهوائي المستخدم في الإنتاج. يمكن أن تختلف المتطلبات المحلية ومتطلبات التصدير.

جدول الاختيار جنبًا إلى جنب

ملخص من وثائق المواصفات الرسمية لدينا، متاح عند الطلب.

تغطية السائق والمنصة

تم بناء كلتا الوحدتين على سيليكون Realtek مع دعم برنامج تشغيل البائع لنظامي التشغيل Linux وAndroid، وهو ما يتم شحنه فعليًا في معظم تصميمات IPC وPOS والأجهزة. يحمل متغير USB أيضًا دعم Windows، وهو مفيد للمنتجات الطرفية والدونجل. قبل الالتزام بإصدار kernel، تأكد من حزمة برنامج التشغيل الدقيقة مع فريق FAE لدينا - عادةً ما يكون جاهزية السائق، وليس أداء التردد اللاسلكي، هو ما يحرك الجدول الزمني.

ما هو الدعم الذي يمكنك توقعه قبل وبعد الفوز بالتصميم؟

• الوحدات القياسية بكميات العينات، بالإضافة إلى وثائق المواصفات الرسمية وتعريفات الدبوس والخطط المرجعية عند الطلب.

• مراجعة تخطيط توجيه SDIO أو USB الخاص بك، وإبعاد الهوائي وشجرة الطاقة قبل تحرير اللوحة.

• تطوير وحدة مخصصة على أي من الرقاقتين: تعديل الدبوس، وتغيير حجم البصمة، وخيارات الهوائي (السيراميك الموجود على اللوحة، وموصل IPEX، ونصف الوسادة)، وضبط معلمات البرامج الثابتة.

• دعم التوثيق لمسار الشهادة الذي تخطط له.

إذا كان مشروعك لا يزال في مرحلة الهندسة المعمارية، فلدينا نظرة عامة على منصة RTL8723BU-CG وRTL8723CS-CG تغطي الاختلافات على مستوى الرقاقة، وحالات تطبيق الإنتاج الضخم ونطاق التطوير المخصص؛ ال تسرد محفظة وحدة Wi-Fi بتردد 2.4 جيجا هرتز الخيارات الأخرى المتوافقة مع الدبوس في هذه الفئة.

التعليمات

الخطوة التالية

أرسل إلينا صفحتك التخطيطية والقيود الميكانيكية - موقع الهوائي، ومواد العلبة، وواجهة المضيف، ونطاق التشغيل المستهدف - وسيقوم فريق التطبيق لدينا بإرجاع تقييم مناسب لأي من الوحدتين، بما في ذلك التغييرات على مستوى الدبوس اللازمة للتخطيط الخاص بك. طلب عينات وورقة بيانات ومراجعة للتخطيط.

كافة بيانات الأداء الواردة في هذه المقالة هي قيم نموذجية يمكن الرجوع إليها. تتوفر وثائق المواصفات الكاملة وتقارير الاختبار وموارد التصميم عند الطلب.