Wi-Fi + Bluetooth 콤보 모듈 설계: 대량 생산 전 8가지 결정

대부분의 Wi-Fi 및 Bluetooth 콤보 모듈은 RF 연구소에서 실패하지 않습니다. 통합 시 실패합니다. Bluetooth 엔드포인트를 고갈시키는 공유 버스, 금속 브래킷 아래에 끼워진 안테나 패드, 전원을 켤 때 높이 고정된 스트랩 핀 또는 한 패스를 너무 많이 실행하는 리플로우 프로필. 이 가이드에서는 2.4GHz 콤보 모듈이 일정에 따라 대량 생산에 도달하는지 여부를 결정하는 8가지 결정을 안내합니다. 측정된 데이터는 Realtek RTL8723 모듈 에서 제공됩니다.USB 기반 BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) 및 SDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ) 의 두 가지

1. 데이터시트 헤드라인이 아닌 호스트 인터페이스부터 시작하십시오.

두 모듈 모두 최대 150Mbps의 PHY 속도를 갖춘 IEEE 802.11b/g/n 1T1R을 제공하며, 두 모듈 모두 20MHz에서 13개 채널로 동일한 2.4~2.4835GHz 대역을 커버합니다. 실제로 다른 점과 회로도를 결정하는 점은 모듈이 호스트와 통신하는 방식입니다.

USB 버전은 WLAN과 Bluetooth를 하나의 공유 USB 2.0 연결에 통합합니다. 이는 하나의 호스트 포트, 하나의 차동 쌍 세트 및 활성화할 두 번째 컨트롤러가 없음을 의미합니다. 단점은 두 기능이 모두 동일한 포트에 존재하며 인터럽트 및 대역폭 예산을 공유한다는 것입니다. 대시캠에서 단일 케이블 배열은 일반적으로 2층 보드와 4층 보드의 차이입니다.

SDIO 버전은 두 가지 기능을 분리합니다. WLAN은 SDIO 2.0(동일한 핀을 GSPI로 구성 가능)에서 실행되는 반면, Bluetooth는 하드웨어 흐름 제어 기능이 있는 독립적인 고속 UART에서 실행됩니다. 아무것도 공유되지 않으므로 Wi-Fi 처리량은 버스 수준에서 Bluetooth 트래픽과 경쟁하지 않습니다. 하지만 호스트 SoC에 여분의 SDIO 및 UART 리소스가 필요하고 모듈 설치 공간에 핀이 약 30개 더 필요합니다(44개 대 14개).

실용적인 규칙: SoC에 여분의 USB 호스트 포트가 있고 무료 SDIO 컨트롤러가 없다면 USB 모듈을 사용하세요. SDIO와 UART가 이미 분리된 경우 SDIO 모듈을 선택하고 두 경로를 독립적으로 유지하십시오.

USB: 두 가지 기능이 하나의 버스를 공유합니다. SDIO + UART: 각 기능은 자체 버스를 갖습니다.

2. 제품이 실제로 배송하는 Bluetooth 프로필을 선택하세요.

Bluetooth는 두 모듈이 가장 많이 갈라지는 부분이며 사양이 가장 자주 잘못 읽히는 부분입니다.

BL-R8723BT1은 듀얼 모드입니다 : Bluetooth Classic v2.1 + EDR과 Low Energy v4.0, Classic은 Class 1에서 작동하고 LE는 Class 1.5에서 작동합니다. 측정된 전송 전력은 BR/EDR 및 LE 모두에서 일반적으로 6dBm(최대 8dBm)이고 BR/EDR 수신 감도는 0.1% BER에서 -90dBm입니다. 귀하의 제품이 오디오를 스피커로 스트리밍하거나 기존 휴대폰 액세서리와 페어링하거나 SPP 스타일 데이터 채널이 필요한 경우 사용할 수 있는 변형입니다.

BL-M8723CS1 은 BLE 전용, 핵심 사양 v4.1, 클래스 1.5로, 일반 3dBm, 최대 전송 전력 6dBm, 5% PER에서 -90dBm 일반 LE 수신 감도를 제공합니다. 클래식 스택도 없고 오디오 경로도 전혀 없습니다. 이는 해결에 대한 제한이 아니라 비용 및 전력 결정입니다. 프로비저닝, OTA 트리거, 센서 원격 측정 또는 전화 앱에 대한 상태 링크의 경우 BLE 4.1이면 충분하며 절대 사용하지 않을 클래식 스택에 대한 비용을 지불할 필요가 없습니다.

마케팅 개요만으로 Bluetooth 기능 세트를 지정하지 마십시오. 버전 문자열은 문서 간에 복사됩니다. 검증을 위한 공식 사양 문서와 RF 테스트 데이터를 얻으려면 당사 팀에 문의하세요.

3. 평균 전류가 아닌 피크 전류를 기준으로 전력 트리 예산을 책정합니다.

두 모듈 모두 3.3V ±0.2V 메인 레일에서 실행됩니다. BL-R8723BT1은 단일 레일에서 최대 400mA를 끌어옵니다. BL-M8723CS1은 메인 레일에서 최대 450mA를 소비하고 3.3V ±0.2V 또는 1.8V ±0.1V일 수 있는 별도의 I/O 레일(VDIO)을 추가합니다. 별도의 I/O 레일은 정말 유용합니다. 6개의 SDIO 및 UART 라인에서 외부 변환기 없이 1.8V SoC에 직접 레벨 매칭하면서 3.3V RF 공급을 유지할 수 있습니다.

사양 평균이 아닌 최대 전송량에 대한 계획:

출처: 요청 시 제공되는 공식 모듈 사양 문서의 전류 소비량 표. 값은 명시된 테스트 조건에서의 일반/최대값입니다. 애플리케이션 수준 평균이 아닌 RF 테스트 수치입니다.

설계할 가치가 있는 두 가지 관찰입니다. 첫째, SDIO 모듈은 모든 11b 속도에서 17dBm으로 실행되는 반면 USB 모듈은 속도에 따라 15~17dBm으로 보정되므로 USB 모듈보다 802.11b 전송에서 눈에 띄게 더 많은 전력을 소비합니다(328mA 대 255mA 피크). 둘째, USB 모듈의 수신 전력은 130~135mA로 SDIO 모듈의 대략 두 배입니다. 라디오가 청취하는 동안 USB 트랜시버가 활성 상태를 유지하기 때문입니다. 배터리로 작동되는 휴대용 장치에서는 이러한 차이가 학술적인 것이 아닙니다.

레이아웃 지침: 47~100μF 벌크 커패시터와 10μF + 0.1μF 쌍을 VDD33의 몇 밀리미터 내에 배치하고, 자체 트레이스 또는 평면에 3.3V 피드를 유지하고, 모터, 계전기 또는 백라이트 드라이버와 분기를 공유하지 마십시오. 공유 레일의 328mA 단계는 레이아웃 오류처럼 보이는 RF 디센스 문제로 나타납니다.

4. 안테나 패드는 보드에서 가장 위험한 품목으로 취급하십시오.

두 모듈 모두 안테나를 포함하지 않습니다. 둘 다 하프 홀(성형) 패드를 통해 외부 안테나에 연결되며, 지정된 VSWR은 일반 1.7, BL-R8723BT1의 경우 최대 2.0, BL-M8723CS1의 경우 최대 2.1입니다. 2.0의 VSWR은 이미 전달된 전력의 약 11%를 반영합니다. 잘못 조정된 안테나는 17dBm의 전도성 전력을 눈에 띄게 적은 방사 전력으로 전환하고 범위를 단축시킵니다.

실용적인 체크리스트:

• 안테나 피드를 기계적 설계가 허용하는 한 짧게 제어된 50Ω 라인으로 라우팅하고, RF 경로에 스터브나 비아가 없고 양쪽을 따라 접지 스티칭합니다.

• 안테나를 배터리, 스피커 자석, LCD 플렉스 및 접지된 금속에서 멀리 두십시오. 금속 브래킷에 배치된 2.4GHz 안테나는 드라이버 설정이 복구할 수 있는 것보다 더 많은 범위를 잃습니다.

• 인클로저가 금속인 경우 안테나를 외부로 옮기고 IPEX-SMA 피그테일을 사용한 다음 링크 예산을 계산할 때 케이블 및 커넥터 손실을 고려하십시오.

• 벤치에 있는 모듈이 아닌 실제 엔클로저를 사용하여 검증하십시오. 최종 플라스틱, 배터리 및 케이블 라우팅을 사용한 방사 테스트가 중요한 유일한 측정입니다.

전도 전송 전력은 속도별로 보정되므로 효과적인 방사 성능은 모듈 못지않게 안테나에 따라 달라집니다. 802.11b 및 802.11g 6Mbps에서는 17dBm, EVM이 사용 가능한 출력을 제한하는 높은 처리량 MCS7 속도에서는 14~15dBm이 예상됩니다.

공식 사양에 따라 안테나 패드에서 전력을 전송합니다. 참조 감도: 에서 -92dBm(11b 1Mbps) 및 -66dBm(HT40 MCS7) BL-R8723BT1 ; 에서 -93dBm 및 -66dBm BL-M8723CS1 .

피드를 짧게 유지하고 금속, 배터리 및 쉴드 캔을 제거하십시오. 안테나가 금속 인클로저 외부에 있을 때 링크 버짓에 피그테일 손실을 추가합니다.

5. 희망이 아닌 애플리케이션에 공존을 디자인하라

2.4GHz 콤보 모듈에는 WLAN과 Bluetooth 간에 공유되는 하나의 무선이 있습니다. 드라이버는 둘 사이의 무선을 시간 분할합니다. 이는 잘 작동하지만 무료는 아닙니다. 동시 로드 시 총 WLAN 처리량이 떨어지고 Bluetooth 대기 시간이 늘어납니다. 이는 결함이 아니라 이 아키텍처에서 정상적이고 예상되는 동작입니다.

해결 방법: 트래픽 프로필을 조기에 정의하고 이에 대해 테스트합니다. 전화기가 BLE를 통해 프로비저닝하는 동안 1080p를 스트리밍하는 IPC의 경우 한 번에 하나씩 실행하는 것이 아니라 두 가지를 모두 실행하면서 프레임 손실을 측정합니다. POS 단말기의 경우 BLE 스캐너가 연결된 상태에서 결제 거래를 테스트해 보세요. 오디오가 제품의 일부인 경우 오디오 링크와 WLAN 채널 계획이 서로 인식되도록 유지하십시오. 폭이 20MHz인 채널 1, 6, 11은 HT40보다 더 많은 공간을 확보합니다.

두 가지 아키텍처 선택을 통해 펌웨어가 포함되기 전에 문제를 줄일 수 있습니다. 사용 사례가 허용하는 경우(더 짧고 예약된 연결 이벤트) 클래식 대신 BLE를 사용하고, 기계 설계에서 선택할 수 있는 경우 Wi-Fi 및 Bluetooth 안테나를 동일한 차단 장치에 배치하지 마십시오.

6. 레이아웃이 고정되기 직전에 제어 핀과 스트랩 핀을 확보하세요.

SDIO 기반 설계가 가장 자주 다시 회전되는 곳이 바로 여기입니다. BL-M8723CS1에서는 여러 핀이 이중 기능을 수행하고 하나는 전원 공급 스트랩을 수행합니다.

• CHIP_EN(핀 35)은 VDD33에 대한 100kΩ 내부 풀업을 갖춘 액티브 로우 리셋입니다. 액세스 가능한 상태로 두거나 정의된 전원 켜기 지연을 통해 호스트 GPIO에서 구동합니다. 스위칭 레일 근처에 뜨지 않도록 하십시오.

• WL_DIS#(핀 12)는 낮은 수준으로 구동될 때 WLAN 기능을 중단하고 SDIO 인터페이스를 비활성화합니다. 이는 하드 무선 꺼짐 상태에 유용합니다. BT_DIS#(핀 34)은 Bluetooth에서도 동일한 기능을 수행합니다. 데이터시트 플래그의 상호 작용에 유의하십시오. 또한 두 핀이 모두 해제될 때 전체 칩 재설정 상태를 설명하므로 핀 중 하나를 영구적으로 묶는 대신 호스트에서 이러한 핀을 구동하십시오.

• GPIO1(핀 25)은 스트랩 핀이며 내부적으로 100kΩ만큼 낮게 풀링되며 전원을 켜는 동안 높게 풀링되어서는 안 됩니다. 호스트가 이 네트를 구동하는 경우 모듈이 부팅될 때까지 하이-Z를 유지하십시오. 여기서 레벨 시프터 또는 외부 풀업은 추적하기 매우 어려운 간헐적인 부팅 오류를 생성합니다.

• LPO(핀 24)는 정확한 저전력 타이밍을 위해 외부 32kHz 또는 RTC 클록을 사용할 수 있습니다. GPIO6 및 고속 UART RTS 출력과 공유되므로 필요한 기능을 조기에 결정하세요.

• 핀 41은 내부적으로 다른 접지 핀에 연결되어 있으므로 정상적인 작동에 영향을 주지 않고 연결되지 않은 상태로 두거나 애플리케이션 회로의 UART_CTS에 사용할 수 있습니다. 44핀 설치 공간이 기존 패드 어레이에 맞아야 할 때 편리합니다.

USB 모듈은 더 간단합니다. 핀 4의 32.768kHz 저전력 클록 입력과 원격 깨우기에 사용되는 DEVICE_WAKE_HOST 및 HOST_WAKE_DEVICE 쌍입니다. 제품이 호스트가 시작한 일시 중단 해제에 의존하는 경우 두 가지를 모두 연결하고 드라이버가 예상하는 극성을 확인하십시오.

먼저 Rails를 실행하고 CHIP_EN을 해제한 다음 호스트가 열거하도록 합니다. 전원을 켜는 동안 GPIO1 high-Z를 유지합니다.

7. 작동 범위를 실내가 아닌 인클로저에 맞추십시오.

BL-M8723CS1의 정격은 -20°C ~ +70°C입니다. BL-R8723BT1의 정격은 -10°C ~ +70°C입니다. Both are specified for 10–95% RH non-condensing. 10°C 차이는 다른 올바른 선택을 가장 자주 실격시키는 사양 중 하나입니다. 추운 기후 시장에서 앞유리에 장착된 대시캠은 -10°C 미만의 온도를 볼 수 있으며 USB 변형은 정격 범위를 벗어납니다. 로봇 청소기나 실내 POS 단말기는 절대 그렇지 않습니다.

상한선은 동등한 존중을 받을 가치가 있습니다. 직사광선에 노출된 밀봉된 IP 카메라 하우징이나 TV 아래에 쌓인 셋톱 박스는 주변 온도를 40°C 이상으로 높일 수 있습니다. 실내 온도가 아닌 모듈의 공기 온도를 측정하고, 70°C 천장에 맞게 설계하는 대신 여유를 두고 열 설계를 낮추십시오.

8. 제조, 보관 및 인증 범위를 제한합니다.

사양에 늦게 등장하여 뒤늦게 놀라움을 불러일으키는 세 가지 항목:

리플로우. Both modules specify a peak of 250 °C maximum and no more than two reflow passes. 보드를 재작업하거나 두 번째 조립 단계를 추가할 때 일반적으로 발생하는 세 번째 통과는 사양을 벗어나며, 실패 모드는 테스트가 아닌 몇 달 후 한계 RF 또는 BLE 링크로 나타납니다.

보관 및 취급. BL-R8723BT1 defines a -45 °C to +85 °C storage range, a 12-month window from vacuum packing, and a 72-hour window after the bag is opened. If the humidity indicator has changed color, bake at 60 °C for 24 hours once before soldering. Both modules are ESD-sensitive devices and need standard handling precautions on the line.

인증. RF 및 EMC 범위는 배송하는 시장과 호스트 인클로저에 따라 다릅니다. 모듈 인증서는 완제품에 자동으로 적용되지 않습니다. 특정 모델 및 시장에 대한 최신 테스트 보고서를 얻고 해당 보고서를 생산에 사용되는 정확한 펌웨어 및 안테나 구성과 일치시키려면 당사에 문의하십시오. 국내 요건과 수출 요건이 다를 수 있습니다.

나란히 선택 테이블

드라이버 및 플랫폼 범위

두 모듈 모두 대부분의 IPC, POS 및 어플라이언스 설계가 실제로 제공하는 Linux 및 Android에 대한 공급업체 드라이버 지원과 함께 Realtek 실리콘을 기반으로 구축되었습니다. The USB variant additionally carries Windows support, useful for peripheral and dongle-style products. 커널 버전을 커밋하기 전에 FAE 팀과 함께 정확한 드라이버 패키지를 확인하십시오. 일반적으로 RF 성능이 아닌 드라이버 준비 상태가 일정을 이동시킵니다.

• 각 칩에 대한 맞춤형 모듈 개발: 핀아웃 수정, 설치 공간 크기 조정, 안테나 옵션(온보드 세라믹, IPEX 커넥터, 하프패드) 및 펌웨어 매개변수 조정.

RTL8723BU-CG 및 RTL8723CS-CG 플랫폼 개요는 칩 수준의 차이점, 대량 생산 애플리케이션 사례 및 맞춤형 개발 범위를 다룹니다. 그만큼 ~!phoenix_var279_0!~ ~!phoenix_var279_1!~

FAQ

다음 단계

회로도 페이지와 기계적 제약 조건(안테나 위치, 인클로저 재질, 호스트 인터페이스, 대상 작동 범위)을 보내주시면 당사 애플리케이션 팀이 레이아웃에 필요한 핀 수준 변경 사항을 포함하여 각 모듈에 대한 적합성 평가를 보내드립니다. 샘플, 데이터시트 및 레이아웃 검토 요청.

본 기사의 모든 성능 데이터는 참고용으로 일반적인 값입니다. 전체 사양 문서, 테스트 보고서 및 설계 리소스는 요청 시 제공됩니다.