Reka Bentuk Modul Kombo Wi-Fi + Bluetooth: 8 Keputusan Sebelum Pengeluaran Volume

Kebanyakan modul kombo Wi-Fi dan Bluetooth tidak gagal dalam makmal RF. Mereka gagal dalam penyepaduan: bas kongsi yang menyebabkan titik akhir Bluetooth kebuluran, pad antena yang terselit di bawah pendakap logam, pin tali dipegang tinggi semasa menghidupkan kuasa, atau profil aliran semula menjalankan satu laluan terlalu banyak. Panduan ini menerangkan lapan keputusan yang menentukan sama ada modul kombo 2.4 GHz mencapai pengeluaran volum mengikut jadual. Data yang diukur datang daripada dua modul penghantaran Realtek RTL8723 : berasaskan USB BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) dan SDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ).

1. Mulakan dengan antara muka hos, bukan tajuk lembaran data

Kedua-dua modul menawarkan IEEE 802.11b/g/n 1T1R dengan kadar PHY sehingga 150 Mbps, dan kedua-duanya meliputi jalur 2.4–2.4835 GHz yang sama dengan 13 saluran pada 20 MHz. Apa yang sebenarnya berbeza — dan perkara yang menentukan skema anda — ialah cara modul bercakap dengan hos.

Versi USB meletakkan WLAN dan Bluetooth pada satu sambungan USB 2.0 yang dikongsi. Ini bermakna satu port hos, satu set pasangan pembezaan, dan tiada pengawal kedua untuk didayakan. Pertukarannya ialah kedua-dua fungsi hidup pada port yang sama dan berkongsi bajet gangguan dan lebar jalurnya. Dalam sesondol pemuka, susunan kabel tunggal itu biasanya perbezaan antara papan dua lapisan dan papan empat lapisan.

Versi SDIO memisahkan dua fungsi: WLAN berjalan pada SDIO 2.0 (pin yang sama boleh dikonfigurasikan sebagai GSPI), manakala Bluetooth berjalan pada UART berkelajuan tinggi bebas dengan kawalan aliran perkakasan. Tiada apa-apa yang dikongsi, jadi daya tampung Wi-Fi tidak bersaing dengan trafik Bluetooth di peringkat bas — tetapi anda memerlukan sumber SDIO dan UART ganti pada SoC hos, ditambah kira-kira 30 lagi pin pada jejak modul (44 berbanding 14).

Peraturan praktikal: jika SoC anda mempunyai port hos USB ganti dan tiada pengawal SDIO percuma, ambil modul USB; jika SDIO dan UART sudah dipecahkan, ambil modul SDIO dan pastikan kedua-dua laluan itu bebas.

USB: dua fungsi berkongsi satu bas. SDIO + UART: setiap fungsi mendapat bas sendiri.

2. Pilih profil Bluetooth yang sebenarnya dihantar oleh produk anda

Bluetooth ialah tempat kedua-dua modul paling banyak menyimpang, dan di mana spesifikasi paling kerap salah baca.

BL-R8723BT1 ialah dwi-mod : Bluetooth Klasik v2.1 + EDR bersama-sama dengan Tenaga Rendah v4.0, dengan Klasik beroperasi dalam Kelas 1 dan LE dalam Kelas 1.5. Kuasa hantaran yang diukur ialah 6 dBm biasa (maksimum 8 dBm) untuk BR/EDR dan LE sama, dan BR/EDR menerima sensitiviti ialah -90 dBm pada 0.1% BER. Jika produk anda menstrim audio ke pembesar suara, berpasangan dengan aksesori telefon lama atau memerlukan saluran data gaya SPP, ini ialah varian untuk digunakan.

BL-M8723CS1 ialah BLE sahaja, Spesifikasi Teras v4.1, Kelas 1.5, dengan 3 dBm tipikal dan kuasa hantar maksimum 6 dBm, dan -90 dBm LE tipikal menerima sensitiviti pada 5% PER. Tiada tindanan Klasik dan tiada laluan audio sama sekali. Itu bukan batasan untuk mengatasinya — ia adalah keputusan kos dan kuasa. Untuk peruntukan, pencetus OTA, telemetri penderia atau pautan status ke apl telefon, BLE 4.1 adalah mencukupi dan anda mengelak daripada membayar untuk tindanan Klasik yang anda tidak akan pernah gunakan.

Jangan nyatakan set ciri Bluetooth daripada gambaran keseluruhan pemasaran sahaja. Rentetan versi disalin antara dokumen; hubungi pasukan kami untuk mendapatkan dokumen spesifikasi rasmi dan data ujian RF untuk pengesahan.

3. Bajetkan pokok kuasa di sekitar arus puncak, bukan arus purata

Kedua-dua modul dijalankan dari rel utama 3.3 V ±0.2 V. BL-R8723BT1 menarik maksimum 400 mA daripada rel tunggal itu; BL-M8723CS1 menarik sehingga 450 mA pada rel utama dan menambah rel I/O (VDIO) berasingan yang boleh sama ada 3.3 V ±0.2 V atau 1.8 V ±0.1 V. Rel I/O yang berasingan benar-benar berguna: anda boleh menyimpan penterjemah 3.3 V 3.3 V secara langsung pada RF So 1.8 tanpa padanan pada bekalan RF pada paras a-C. Talian SDIO dan UART.

Rancang untuk puncak penghantaran, bukan purata spesifikasi:

Sumber: jadual penggunaan semasa daripada dokumen spesifikasi modul rasmi, tersedia atas permintaan. Nilai adalah tipikal / maksimum pada keadaan ujian yang dinyatakan; Angka ujian RF, bukan purata peringkat aplikasi.

Dua pemerhatian yang patut direka bentuk. Pertama, modul SDIO menarik lebih banyak dalam penghantaran 802.11b daripada modul USB (328 mA berbanding puncak 255 mA) kerana ia berjalan pada 17 dBm merentasi semua kadar 11b, manakala modul USB ditentukur pada 15-17 dBm bergantung pada kadar. Kedua, modul USB terletak pada 130–135 mA dalam penerimaan, kira-kira dua kali ganda modul SDIO, kerana pemancar USB kekal aktif semasa radio mendengar. Pada pegang tangan berkuasa bateri, perbezaan itu bukan akademik.

Panduan susun atur: letakkan kapasitor pukal 47–100 µF dan sepasang 10 µF tambah 0.1 µF dalam beberapa milimeter VDD33, simpan suapan 3.3 V pada jejak atau satahnya sendiri, dan jangan sekali-kali berkongsi cawangan dengan motor, geganti atau pemacu lampu latar. Langkah 328 mA pada rel kongsi akan muncul sebagai masalah desens RF yang kelihatan seperti kerosakan susun atur.

4. Anggap pad antena sebagai item berisiko tertinggi pada papan

Kedua-dua modul tidak termasuk antena. Kedua-duanya bersambung ke antena luaran melalui pad separuh lubang (castellated), dengan VSWR yang ditentukan 1.7 tipikal dan 2.0 maksimum untuk BL-R8723BT1, 2.1 maksimum untuk BL-M8723CS1. VSWR 2.0 sudah mencerminkan kira-kira 11% daripada kuasa yang dihantar; antena yang ditala dengan buruk menukarkan 17 dBm kuasa yang dikendalikan kepada kuasa yang ketara kurang sinaran dan memendekkan julat.

Senarai semak praktikal:

• Halakan suapan antena sebagai talian 50 Ω terkawal, sesingkat yang dibenarkan oleh reka bentuk mekanikal, tanpa stub, tiada vias dalam laluan RF, dan jahitan tanah di sepanjang kedua-dua sisi.

• Pastikan antena bersih daripada bateri, magnet pembesar suara, lentur LCD dan sebarang logam yang dibumikan. Antena 2.4 GHz yang diletakkan pada pendakap logam kehilangan lebih banyak julat daripada mana-mana tetapan pemandu boleh pulih.

• Jika penutup adalah logam, alihkan antena ke luarnya dan gunakan kuncir IPEX-ke-SMA — kemudian ambil kira kehilangan kabel dan penyambung apabila anda mengira belanjawan pautan.

• Sahkan dengan kandang sebenar, bukan dengan modul di atas bangku simpanan. Ujian sinaran dengan penghalaan plastik, bateri dan kabel terakhir adalah satu-satunya ukuran yang penting.

Kuasa penghantaran yang dikendalikan ditentukur mengikut kadar, jadi prestasi terpancar yang berkesan bergantung pada antena sama seperti pada modul. Jangkakan 17 dBm pada 802.11b dan 802.11g 6 Mbps dan 14–15 dBm pada kadar MCS7 pemprosesan tinggi yang EVM mengehadkan output yang boleh digunakan:

Menghantar kuasa pada pad antena, daripada spesifikasi rasmi. Sensitiviti untuk rujukan: -92 dBm (11b 1 Mbps) dan -66 dBm (HT40 MCS7) pada BL-R8723BT1 ; -93 dBm dan -66 dBm pada BL-M8723CS1.

Pastikan suapan pendek dan bersih daripada tin logam, bateri dan perisai; tambah kehilangan kuncir pada belanjawan pautan apabila antena terletak di luar kepungan logam.

5. Reka bentuk kewujudan bersama ke dalam aplikasi, bukan ke dalam harapan

Modul kombo 2.4 GHz mempunyai satu radio yang dikongsi antara WLAN dan Bluetooth. Pemandu memotong masa radio antara kedua-duanya, yang berfungsi dengan baik tetapi tidak percuma: di bawah beban serentak, agregat penurunan daya pemprosesan WLAN dan kependaman Bluetooth meningkat. Itu adalah tingkah laku biasa dan dijangka untuk seni bina ini, bukan kecacatan.

Perkara yang perlu dilakukan mengenainya: tentukan profil trafik lebih awal dan uji terhadapnya. Untuk penstriman IPC 1080p semasa telefon menyediakan BLE, ukur kehilangan bingkai dengan kedua-duanya berjalan, bukan satu demi satu. Untuk terminal POS, uji transaksi pembayaran semasa pengimbas BLE disambungkan. Jika audio adalah sebahagian daripada produk, pastikan pautan audio dan pelan saluran WLAN sedar antara satu sama lain — saluran 1, 6 dan 11 dengan lebar 20 MHz meninggalkan lebih banyak ruang daripada HT40.

Dua pilihan seni bina mengurangkan masalah sebelum perisian tegar terlibat: gunakan BLE dan bukannya Klasik di mana kes penggunaan membenarkan (peristiwa sambungan yang lebih pendek dan berjadual), dan elakkan meletakkan antena Wi-Fi dan Bluetooth dalam tempat yang sama jika reka bentuk mekanikal memberi anda pilihan.

6. Dapatkan pin kawalan dan tali sejurus sebelum susun atur dibekukan

Di sinilah reka bentuk berasaskan SDIO paling kerap diputar semula. Pada BL-M8723CS1, beberapa pin membawa dwi fungsi dan satu membawa tali penghidup:

• CHIP_EN (pin 35) ialah tetapan semula aktif-rendah dengan tarikan dalaman 100 kΩ ke VDD33. Biarkan ia boleh diakses atau pandunya daripada GPIO hos dengan kelewatan kuasa hidup yang ditentukan; jangan biarkan ia terapung berhampiran rel pensuisan.

• WL_DIS# (pin 12) menarik fungsi WLAN ke bawah dan melumpuhkan antara muka SDIO apabila dipacu rendah — berguna untuk keadaan radio mati keras. BT_DIS# (pin 34) melakukan perkara yang sama untuk Bluetooth. Perhatikan interaksi bendera lembaran data: ia juga menerangkan keadaan tetapan semula cip keseluruhan apabila kedua-dua pin dinyahtegaskan, jadi halau pin ini daripada hos dan bukannya mengikat salah satu daripadanya secara kekal.

• GPIO1 (pin 25) ialah pin tali, ditarik rendah secara dalaman sebanyak 100 kΩ, dan tidak boleh ditarik tinggi semasa menghidupkan kuasa. Jika hos anda memacu jaring ini, pastikan ia tinggi-Z sehingga modul telah dibut - peralihan tahap atau penarik luar di sini akan menghasilkan kegagalan but sekejap yang sangat sukar untuk dikesan.

• LPO (pin 24) boleh mengambil jam 32 kHz atau RTC luaran untuk pemasaan kuasa rendah yang tepat; ia dikongsi dengan GPIO6 dan keluaran UART RTS berkelajuan tinggi, jadi tentukan lebih awal fungsi yang anda perlukan.

• Pin 41 disambungkan secara dalaman kepada pin tanah lain, jadi ia boleh dibiarkan tidak disambungkan atau digunakan untuk UART_CTS dalam litar aplikasi anda tanpa menjejaskan operasi biasa — berguna apabila jejak 44-pin perlu memuatkan tatasusunan pad sedia ada.

Modul USB adalah lebih ringkas: input jam kuasa rendah 32.768 kHz pada pin 4, serta pasangan DEVICE_WAKE_HOST dan HOST_WAKE_DEVICE yang digunakan untuk bangun jauh. Jika produk anda bergantung pada bangun yang dimulakan oleh hos daripada penggantungan, wayar kedua-duanya dan sahkan kekutuban yang dijangkakan oleh pemandu anda.

Rel dahulu, kemudian lepaskan CHIP_EN, kemudian biarkan hos menghitung. Pastikan GPIO1 tinggi-Z melalui kuasa hidup.

7. Padankan julat pengendalian dengan kepungan, bukan dengan bilik

BL-M8723CS1 dinilai -20 °C hingga +70 °C; BL-R8723BT1 dinilai -10 °C hingga +70 °C. Kedua-duanya ditentukan untuk 10–95% RH bukan pemeluwapan. Perbezaan 10 °C ialah satu spesifikasi yang paling kerap membatalkan pilihan yang sebaliknya betul: sesondol pemuka yang dipasang pada cermin depan dalam pasaran iklim sejuk akan melihat suhu di bawah -10 °C, dan varian USB berada di luar julat penarafannya di sana — vakum robot atau terminal POS dalaman tidak akan pernah ada.

Had atas berhak mendapat penghormatan yang sama. Perumahan kamera IP tertutup di bawah sinar matahari langsung, atau kotak set atas yang disusun di bawah TV, boleh menolak ambien setempat melebihi 40 °C. Ukur suhu udara pada modul, bukan suhu bilik, dan kurangkan reka bentuk terma anda terhadap siling 70 °C dengan margin dan bukannya mereka bentuk padanya.

8. Mengunci skop pembuatan, penyimpanan dan pensijilan

Tiga item yang muncul lewat dalam spesifikasi dan menyebabkan kejutan lewat:

Aliran semula. Kedua-dua modul menentukan puncak maksimum 250 °C dan tidak lebih daripada dua laluan aliran semula. Pas ketiga — biasa apabila papan diolah semula atau langkah pemasangan kedua ditambahkan — berada di luar spesifikasi, dan mod kegagalan muncul sebagai pautan RF atau BLE marginal beberapa bulan kemudian, bukan pada ujian.

Penyimpanan dan pengendalian. BL-R8723BT1 mentakrifkan julat storan -45 °C hingga +85 °C, tetingkap 12 bulan daripada pembungkusan vakum dan tetingkap 72 jam selepas beg dibuka. Jika penunjuk kelembapan telah berubah warna, bakar pada suhu 60 °C selama 24 jam sekali sebelum pematerian. Kedua-dua modul adalah peranti sensitif ESD dan memerlukan langkah berjaga-jaga pengendalian standard pada talian.

Pensijilan. Skop RF dan EMC bergantung pada pasaran yang anda hantar, dan pada kepungan hos — sijil modul tidak meliputi produk siap secara automatik. Hubungi kami untuk mendapatkan laporan ujian semasa untuk model dan pasaran tertentu, dan padankan laporan dengan konfigurasi perisian tegar dan antena yang tepat yang digunakan dalam pengeluaran. Keperluan domestik dan eksport mungkin berbeza.

Meja pilihan sebelah menyebelah

Ringkasan daripada dokumen spesifikasi rasmi kami, tersedia atas permintaan.

Pemacu dan liputan platform

Kedua-dua modul dibina pada silikon Realtek dengan sokongan pemacu vendor untuk Linux dan Android, yang sebenarnya dihantar oleh kebanyakan reka bentuk IPC, POS dan perkakas. Varian USB juga membawa sokongan Windows, berguna untuk produk persisian dan gaya dongle. Sebelum anda membuat versi kernel, sahkan pakej pemacu yang tepat dengan pasukan FAE kami — kesediaan pemandu, bukan prestasi RF, biasanya yang menggerakkan jadual.

Apakah sokongan yang anda boleh jangkakan sebelum dan selepas reka bentuk menang

• Modul standard dalam kuantiti sampel, serta dokumen spesifikasi rasmi, definisi pin dan skema rujukan atas permintaan.

• Semakan reka letak SDIO atau penghalaan USB anda, penyimpan antena dan pepohon kuasa sebelum anda melepaskan papan.

• Pembangunan modul tersuai pada kedua-dua cip: pengubahsuaian pin keluar, saiz semula tapak, pilihan antena (seramik atas-papan, penyambung IPEX, separuh pad) dan penalaan parameter perisian tegar.

• Sokongan dokumentasi untuk laluan pensijilan yang anda rancang.

Jika projek anda masih di peringkat seni bina, kami Gambaran keseluruhan platform RTL8723BU-CG dan RTL8723CS-CG merangkumi perbezaan tahap cip, kes aplikasi pengeluaran besar-besaran dan skop pembangunan tersuai; yang Portfolio modul Wi-Fi 2.4 GHz menyenaraikan pilihan serasi pin lain dalam kelas ini.

Soalan Lazim

Langkah seterusnya

Hantarkan halaman skematik dan kekangan mekanikal anda kepada kami — lokasi antena, bahan kepungan, antara muka hos dan julat pengendalian sasaran — dan pasukan aplikasi kami akan mengembalikan penilaian yang sesuai untuk mana-mana modul, termasuk perubahan peringkat pin yang diperlukan untuk reka letak anda. Minta sampel, lembaran data dan semakan reka letak.

Semua data prestasi dalam artikel ini adalah nilai biasa untuk rujukan. Dokumen spesifikasi penuh, laporan ujian dan sumber reka bentuk tersedia atas permintaan.