Wi-Fi + Bluetooth Combo модулінің дизайны: Көлемді шығару алдындағы 8 шешім

Wi-Fi және Bluetooth аралас модульдерінің көпшілігі РЖ зертханасында сәтсіздікке ұшырамайды. Олар біріктіруде сәтсіздікке ұшырайды: Bluetooth соңғы нүктесін аштыққа ұшырататын ортақ автобус, металл кронштейннің астына салынған антенна төсемі, қосу кезінде жоғары ұсталған белдік түйреуіш немесе қайта ағынды профиль бір өтуді тым көп іске қосады. Бұл нұсқаулық 2,4 ГГц құрама модулінің кесте бойынша көлемді өндіріске жететінін анықтайтын сегіз шешімді қарастырады. Өлшенген деректер екі жеткізілім Realtek RTL8723 модулінен келеді : USB негізіндегі BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) және SDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ).

1. Деректер парағының тақырыбынан емес, хост интерфейсінен бастаңыз

Екі модуль де 150 Мбит/с дейінгі PHY жылдамдығымен IEEE 802.11b/g/n 1T1R ұсынады және екеуі де 20 МГц жиілікте 13 арнамен бірдей 2,4–2,4835 ГГц жолағын қамтиды. Шын мәнінде ерекшеленетін нәрсе - және сіздің схемаңызды анықтайтын нәрсе - модульдің хостпен қалай сөйлесетіні.

USB нұсқасы WLAN және Bluetooth бір ортақ USB 2.0 қосылымына қосады. Бұл бір хост порты, дифференциалдық жұптардың бір жиынтығы және қосылатын екінші контроллер жоқ дегенді білдіреді. Сәйкестік мынада: екі функция да бір портта тұрады және оның үзіліс және өткізу қабілеттілігі бюджетін бөліседі. Бөлшек камерада бір кабельді орналастыру әдетте екі қабатты тақта мен төрт қабатты тақта арасындағы айырмашылық болып табылады.

SDIO нұсқасы екі функцияны ажыратады: WLAN SDIO 2.0 жүйесінде жұмыс істейді (сол түйреуіштерді GSPI ретінде конфигурациялауға болады), ал Bluetooth аппараттық ағынды басқаруы бар тәуелсіз жоғары жылдамдықты UART жүйесінде жұмыс істейді. Ештеңе ортақ емес, сондықтан Wi-Fi өткізу қабілеті автобус деңгейінде Bluetooth трафигімен бәсекелеспейді — бірақ сізге SoC хостындағы қосалқы SDIO және UART ресурстары, сонымен қатар модуль ізіндегі шамамен 30 түйреуіш қажет (14-ке қарсы 44).

Практикалық ереже: егер SoC компьютеріңізде қосалқы USB хост порты болса және бос SDIO контроллері болмаса, USB модулін алыңыз; SDIO және UART әлдеқашан үзілген болса, SDIO модулін алыңыз және екі жолды тәуелсіз ұстаңыз.

USB: екі функция бір автобусты бөліседі. SDIO + UART: әр функцияның өз шинасы болады.

2. Өнім шын мәнінде жеткізілетін Bluetooth профилін таңдаңыз

Bluetooth - екі модуль бір-бірінен ең көп алшақтайтын және техникалық сипаттамалар жиі қате оқылатын жер.

BL-R8723BT1 қос режим : Bluetooth Classic v2.1 + EDR және төмен энергия v4.0, 1-сыныпта классикалық және 1.5-сыныпта LE жұмыс істейді. Өлшенген жіберу қуаты BR/EDR және LE үшін бірдей типтік 6 дБм (максимум 8 дБм), ал BR/EDR қабылдау сезімталдығы 0,1% BER кезінде -90 дБм. Егер сіздің өніміңіз дыбысты динамикке жіберсе, ескі телефон керек-жарақтарымен жұптасса немесе SPP стиліндегі деректер арнасы қажет болса, бұл пайдалану нұсқасы.

BL-M8723CS1 тек BLE үшін, Core спецификациясы v4.1, 1.5 класы, әдеттегі 3 дБм және 6 дБм максималды жіберу қуаты және -90 дБм типтік LE қабылдау сезімталдығы PER 5%. Классикалық стек және аудио жолы мүлде жоқ. Бұл жұмыс істеуге шектеу емес - бұл шығындар мен қуат шешімі. Қамтамасыз ету, OTA триггерлері, сенсорлық телеметрия немесе телефон қолданбасына күй сілтемесі үшін BLE 4.1 жеткілікті және сіз ешқашан пайдаланбайтын классикалық стек үшін ақы төлеуден аулақ боласыз.

Тек маркетингтік шолудан Bluetooth мүмкіндіктері жинағын көрсетпеңіз. Нұсқа жолдары құжаттар арасында көшіріледі; валидация үшін ресми спецификация құжатын және РЖ сынақ деректерін алу үшін біздің топқа хабарласыңыз.

3. Қуат ағашын орташа ток емес, ең жоғары токтың айналасында бюджеттеңіз

Екі модуль де 3,3 В ± 0,2 В негізгі рельстен жұмыс істейді. BL-R8723BT1 сол жалғыз рельстен максимум 400 мА тартады; BL-M8723CS1 негізгі рельсте 450 мА дейін тартады және 3,3 В ±0,2 В немесе 1,8 В ± 0,1 В болуы мүмкін бөлек енгізу/шығару рельсін (VDIO) қосады. Жеке енгізу/шығару рельсі шынымен пайдалы: сіз 3,3 В RF қорын a1-деңгейіне сәйкестендірмей-ақ, сыртқы кернеумен тікелей ұстап тұруға болады. алты SDIO және UART желісі.

Орташа сипаттамаларды емес, тарату шыңдарын жоспарлаңыз:

Дереккөз: сұраныс бойынша қолжетімді модуль спецификациясының ресми құжаттарындағы ағымдағы тұтыну кестелері. Белгіленген сынақ жағдайларында мәндер типтік / максимум болып табылады; Қолданба деңгейіндегі орташа мәндер емес, RF-сынағы көрсеткіштері.

Айналада жобалауға тұрарлық екі бақылау. Біріншіден, SDIO модулі 802.11b беруде USB модуліне қарағанда (255 мА шыңына қарсы 328 мА) айтарлықтай көбірек тартады, себебі ол барлық 11b жылдамдықтары бойынша 17 дБм жұмыс істейді, ал USB модулі жылдамдыққа байланысты 15–17 дБм калибрленген. Екіншіден, USB модулі қабылдауда 130–135 мА, SDIO модулін шамамен екі есе көбейтеді, себебі USB қабылдағыш радио тыңдаған кезде белсенді болып қалады. Батареямен жұмыс істейтін портативті құрылғыда бұл айырмашылық академиялық емес.

Орналасу бойынша нұсқаулық: 47–100 мкФ көлемді конденсаторды және 10 мкФ плюс 0,1 мкФ жұпты VDD33 бірнеше миллиметріне орналастырыңыз, 3,3 В беруді өз ізімен немесе жазықтықта ұстаңыз және тармақты ешқашан қозғалтқыштармен, релемен немесе артқы жарық драйверімен бөліспеңіз. Ортақ рельстегі 328 мА қадам орналасу ақауы сияқты көрінетін РЖ сезімталдығы мәселесі ретінде көрсетіледі.

4. Антенна тақтасын тақтадағы ең қауіпті элемент ретінде қарастырыңыз

Ешбір модульде антенна жоқ. Екеуі де BL-R8723BT1 үшін 1,7 әдеттегі VSWR және 2,0 максимум, BL-M8723CS1 үшін 2,1 максимум көрсетілген VSWR мәні бар жарты саңылау (қалыптастырылған) тақта арқылы сыртқы антеннаға қосылады. VSWR 2.0 қазірдің өзінде жеткізілетін қуаттың шамамен 11% көрсетеді; нашар бапталған антенна 17 дБм өткізілетін қуатты айтарлықтай аз сәулелену қуатқа айналдырады және диапазонды қысқартады.

Практикалық бақылау тізімі:

• Антенна берілісін басқарылатын 50 Ом желі ретінде, механикалық дизайн рұқсат еткендей қысқа етіп, саңылаусыз, RF жолында жолдарсыз және екі жағынан жерге тігіссіз бағыттаңыз.

• Антеннаны батареядан, динамик магнитінен, СКД иілгішінен және кез келген жерге тұйықталған металдан алыс ұстаңыз. Металл кронштейнге қойылған 2,4 ГГц антенна кез келген драйвер параметрі қалпына келтіре алатын ауқымнан көбірек ауқымды жоғалтады.

• Қоршау металл болса, антеннаны оның сыртына жылжытыңыз және IPEX-SMA пигтейлін пайдаланыңыз — содан кейін байланыс бюджетін есептеген кезде кабель мен қосқыштың жоғалуын ескеріңіз.

• Орындықтағы модульмен емес, нақты қоршаумен растаңыз. Соңғы пластмассалармен, аккумулятормен және кабельді бағыттаумен радиациялық тестілеу маңызды жалғыз өлшем болып табылады.

Өткізілетін тарату қуаты жылдамдық бойынша калибрленген, сондықтан тиімді сәулелену өнімділігі модуль сияқты антеннаға байланысты. 802.11b және 802.11g 6 Мбит/с үшін 17 дБм және EVM пайдалануға болатын шығысты шектейтін MCS7 жоғары өткізу жылдамдығында 14–15 дБм күтіңіз:

Ресми спецификациядан алынған қуатты антенна алаңында жіберіңіз. Анықтама үшін сезімталдық: құрылғысында -92 дБм (11б 1 Мбит/с) және -66 дБм (HT40 MCS7) BL-R8723BT1 ; құрылғысында -93 дБм және -66 дБм BL-M8723CS1 .

Беруді қысқа және металлдан, аккумулятордан және қалқаннан тазартыңыз; антенна металл қораптың сыртында тұрғанда, сілтеме бюджетіне шұңқыр шығынын қосыңыз.

5. Бірлескен өмір сүруді үмітке емес, қолданбаға жобалаңыз

2,4 ГГц құрама модулінде WLAN және Bluetooth арасында ортақ бір радио бар. Драйвер радионы екеуінің арасында уақыт бөледі, ол жақсы жұмыс істейді, бірақ бос емес: бір мезгілде жүктелген кезде WLAN жиынтық өткізу қабілеті төмендейді және Bluetooth кідірісі артады. Бұл ақау емес, осы архитектура үшін қалыпты және күтілетін әрекет.

Бұл туралы не істеу керек: трафик профилін ерте анықтаңыз және оған қарсы сынап көріңіз. Телефон BLE арқылы қамтамасыз етілген кезде IPC ағыны 1080p үшін кадрдың жоғалуын бір уақытта емес, екеуі де жұмыс істеп тұрған кезде өлшеңіз. POS терминалы үшін BLE сканері қосылған кезде төлем транзакциясын тексеріңіз. Егер дыбыс өнімнің бөлігі болса, аудио сілтемесі мен WLAN арнасының жоспарын бір-бірінен хабардар етіңіз — ені 20 МГц 1, 6 және 11 арналары HT40-қа қарағанда көбірек орын қалдырады.

Микробағдарлама қосылмай тұрып, екі архитектуралық таңдау мәселені азайтады: пайдалану жағдайы мүмкіндік беретін жерде Classic емес, BLE пайдаланыңыз (қысқарақ, жоспарланған қосылым оқиғалары) және механикалық дизайн таңдау мүмкіндігін беретін болса, Wi-Fi және Bluetooth антенналарын бір жерге қоймаңыз.

6. Орналасу қатып қалмас бұрын басқару және белдік түйреуіштерін алыңыз

Мұнда SDIO негізіндегі конструкциялар жиі қайта айналдырылады. BL-M8723CS1 құрылғысында бірнеше түйреуіш қос функцияларды, ал біреуі қосулы бауды тасымалдайды:

• CHIP_EN (35 істікшелі) - VDD33 дейін 100 кОм ішкі тартуы бар белсенді-төмен қалпына келтіру. Оны қол жетімді қалдырыңыз немесе оны қосу кідірісі анықталған GPIO хостынан жүргізіңіз; оның коммутациялық рельстің жанында қалқып кетуіне жол бермеңіз.

• WL_DIS# (12-пин) WLAN функциясын төмен түсіреді және төмен қозғалғанда SDIO интерфейсін өшіреді — қатты радио өшіру күйі үшін пайдалы. BT_DIS# (34-пин) Bluetooth үшін де солай істейді. Деректер парағы жалаушаларының өзара әрекеттесуіне назар аударыңыз: ол сонымен қатар екі түйреуіш десерттелген кезде тұтас чипті қалпына келтіру күйін сипаттайды, сондықтан олардың кез келгенін біржолата байлаудың орнына бұл түйреуіштерді хосттан шығарыңыз.

• GPIO1 (25 істікшелі) белдік түйреуіш болып табылады, ішкі 100 кОм төмен тартылады және қуат қосу кезінде жоғары тартылмауы керек. Егер сіздің хостыңыз осы желіні басқарса, модуль жүктелгенше оны Z деңгейінде ұстаңыз — деңгей ауыстырғышы немесе мұндағы сыртқы тартылу үзік-үзік жүктеу ақаулығын тудырады, оны қадағалау өте қиын.

• LPO (24 істікшелі) төмен қуат уақытын дәл анықтау үшін сыртқы 32 кГц немесе RTC сағатын қабылдай алады; ол GPIO6 және жоғары жылдамдықты UART RTS шығысымен ортақ пайдаланылады, сондықтан қай функция қажет екенін ертерек шешіңіз.

• 41 істікшелі басқа жерге қосу түйреуіштеріне ішке қосылған, сондықтан оны қосылмай қалдыруға немесе қалыпты жұмысына әсер етпестен қолданба тізбегінде UART_CTS үшін пайдалануға болады — 44 істікшелі із бар төсем массивіне сәйкес келуі керек болғанда ыңғайлы.

USB модулі қарапайымырақ: 4-ші істікшедегі 32,768 кГц төмен қуатты сағаттық кіріс, сонымен қатар қашықтан ояту үшін пайдаланылатын DEVICE_WAKE_HOST және HOST_WAKE_DEVICE жұбы. Егер сіздің өніміңіз тоқтата тұру кезіндегі хосттың оятуына сүйенсе, екеуін де жалғаңыз және драйвер күткен полярлықты растаңыз.

Алдымен рельстер, содан кейін CHIP_EN шығарыңыз, содан кейін хост санауға мүмкіндік беріңіз. Қуатты қосу арқылы GPIO1 high-Z деңгейін сақтаңыз.

7. Жұмыс ауқымын бөлмеге емес, қоршауға сәйкестендіріңіз

BL-M8723CS1 бағасы -20 °C пен +70 °C; BL-R8723BT1 бағасы -10 °C пен +70 °C. Екеуі де 10–95% RH конденсацияланбау үшін белгіленген. 10 °C айырмашылығы басқаша дұрыс таңдауды жиі жоққа шығаратын бір сипаттама болып табылады: салқын климаттық нарықта жел әйнегіне орнатылған сызба камерасы -10 °C-тан төмен температураны көреді, ал USB нұсқасы ондағы белгіленген диапазоннан тыс болады — робот шаңсорғыш немесе ішкі POS терминалы ешқашан болмайды.

Жоғарғы шек бірдей құрметке лайық. Тікелей күн сәулесінде жабылған IP камера корпусы немесе теледидар астына жинақталған приставка жергілікті ортаны 40 °C-тан жоғары итеруі мүмкін. Бөлмедегі температураны емес, модульдегі ауа температурасын өлшеңіз және термиялық дизайнды 70 °C төбеге қатысты жобалаудың орнына маржамен төмендетіңіз.

8. Өндіріс, сақтау және сертификаттау саласын бұғаттау

Техникалық сипаттамада кеш пайда болатын және кеш күтпеген жағдайларды тудыратын үш элемент:

Қайта ағын. Екі модуль максимум 250 °C шыңын көрсетеді және қайта ағынның екі өтуінен аспайды. Үшінші өту — тақта қайта өңделген кезде немесе екінші құрастыру қадамы қосылғанда жиі кездеседі — спецификациядан тыс және сәтсіздік режимі сынақ кезінде емес, бірнеше айдан кейін шекті RF немесе BLE сілтемесі ретінде пайда болады.

Сақтау және өңдеу. BL-R8723BT1 -45 °C пен +85 °C сақтау ауқымын, вакуумды ораудан бастап 12 айлық терезені және қап ашылғаннан кейін 72 сағаттық терезені анықтайды. Ылғалдылық индикаторының түсі өзгерсе, дәнекерлеу алдында бір рет 60 °C температурада 24 сағат пісіріңіз. Екі модуль де ESD-сезімтал құрылғылар және желіде стандартты өңдеу сақтық шараларын қажет етеді.

Сертификаттау. РЖ және EMC ауқымы сіз тасымалдайтын нарыққа және негізгі қоршауға байланысты — модуль сертификаты дайын өнімді автоматты түрде қамтымайды. Белгілі бір модель мен нарыққа арналған ағымдағы сынақ есептерін алу және есепті өндірісте қолданылатын нақты микробағдарлама және антенна конфигурациясына сәйкестендіру үшін бізге хабарласыңыз. Ішкі және экспорттық талаптар әртүрлі болуы мүмкін.

Қатар таңдау кестесі

Ресми спецификациялық құжаттарымыздың қысқаша мазмұны сұрау бойынша қолжетімді.

Драйвер мен платформаны қамту

Екі модуль де Linux және Android үшін жеткізушінің драйверін қолдауы бар Realtek кремнийінде құрастырылған, бұл көптеген IPC, POS және құрылғы дизайндары шын мәнінде жеткізіледі. USB нұсқасында қосымша Windows қолдауы бар, ол перифериялық және кілт стиліндегі өнімдер үшін пайдалы. Ядро нұсқасын жасамас бұрын, нақты драйвер бумасын біздің FAE тобымен растаңыз — әдетте кестені жылжытатын RF өнімділігі емес, драйвердің дайындығы.

Дизайн жеңгенге дейін және одан кейін қандай қолдау күтуге болады

• Үлгі көлемдеріндегі стандартты модульдер, сонымен қатар ресми спецификациялық құжаттар, түйреуіш анықтамалары және сұрау бойынша анықтамалық схемалар.

• Тақтаны босатпай тұрып SDIO немесе USB маршрутизациясы, антеннаны өшіру және қуат ағашының орналасуын шолу.

• Кез келген чипте теңшелетін модульді әзірлеу: пин-out модификациясы, іздің өлшемін өзгерту, антенна опциялары (борттық керамика, IPEX қосқышы, жартылай тақта) және микробағдарлама параметрлерін баптау.

• Жоспарлап отырған сертификаттау жолының құжаттамалық қолдауы.

Егер сіздің жобаңыз әлі сәулет сатысында болса, біздің RTL8723BU-CG және RTL8723CS-CG платформасына шолу чип деңгейіндегі айырмашылықтарды, жаппай өндірісті қолдану жағдайларын және пайдаланушы әзірлеу ауқымын қамтиды; the 2,4 ГГц Wi-Fi модулі портфолиосы осы сыныптағы басқа PIN-үйлесімді опцияларды тізімдейді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Келесі қадам

Бізге схемалық бетті және механикалық шектеулерді жіберіңіз - антеннаның орналасуы, қоршау материалы, хост интерфейсі және мақсатты жұмыс ауқымы - және біздің қолданбалар тобы кез келген модуль үшін сәйкестік бағасын қайтарады, оның ішінде орналасуыңызға қажетті пин деңгейіндегі өзгерістер. Үлгілерді, деректер кестесін және орналасуды шолуды сұраңыз.

Осы мақаладағы барлық өнімділік деректері анықтама үшін әдеттегі мәндер болып табылады. Толық спецификациялық құжаттар, сынақ есептері және дизайн ресурстары сұрау бойынша қол жетімді.