Zasnova kombiniranega modula Wi-Fi + Bluetooth: 8 odločitev pred serijsko proizvodnjo

Večina kombiniranih modulov Wi-Fi in Bluetooth ne odpove v RF laboratoriju. Ne uspejo pri integraciji: skupno vodilo, ki izprazni končno točko Bluetooth, antenska blazinica, spravljena pod kovinski nosilec, zatič traku, ki je med vklopom visoko dvignjen, ali profil reflow teče en prehod preveč. V tem priročniku je predstavljenih osem odločitev, ki določajo, ali kombinirani modul 2,4 GHz doseže serijsko proizvodnjo po načrtu. Izmerjeni podatki prihajajo iz dveh dobavljenih modulov Realtek RTL8723 : na osnovi USB BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) in SDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ).

1. Začnite z gostiteljskim vmesnikom, ne z naslovom podatkovnega lista

Oba modula nudita IEEE 802.11b/g/n 1T1R s hitrostjo PHY do 150 Mbps in oba pokrivata isti pas 2,4–2,4835 GHz s 13 kanali pri 20 MHz. Tisto, kar se dejansko razlikuje - in tisto, kar odloča o vaši shemi - je, kako se modul pogovarja z gostiteljem.

Različica USB postavi WLAN in Bluetooth na eno skupno povezavo USB 2.0. To pomeni ena gostiteljska vrata, en niz diferencialnih parov in nobenega drugega krmilnika, ki bi ga lahko omogočili. Kompromis je v tem, da obe funkciji živita na istih vratih in si delita svoj proračun za prekinitve in pasovno širino. V kameri na armaturni plošči je ta razporeditev z enim kablom običajno razlika med dvoslojno in štirislojno ploščo.

Različica SDIO ločuje dve funkciji: WLAN deluje na SDIO 2.0 (iste zatiče je mogoče konfigurirati kot GSPI), medtem ko Bluetooth deluje na neodvisnem hitrem UART s strojnim nadzorom pretoka. Nič ni v skupni rabi, zato prepustnost Wi-Fi ne tekmuje s prometom Bluetooth na ravni vodila - vendar potrebujete rezervna sredstva SDIO in UART na gostiteljskem SoC-ju ter približno 30 dodatnih zatičev na odtisu modula (44 proti 14).

Praktično pravilo: če ima vaš SoC prosta gostiteljska vrata USB in nima prostega krmilnika SDIO, vzemite modul USB; če sta SDIO in UART že pokvarjena, vzemite modul SDIO in ohranite obe poti neodvisni.

USB: dve funkciji si delita eno vodilo. SDIO + UART: vsaka funkcija dobi svoje vodilo.

2. Izberite profil Bluetooth, ki ga vaš izdelek dejansko pošilja

Bluetooth je tisto, kjer se dva modula najbolj razlikujeta in kjer so specifikacije najpogosteje napačno prebrane.

BL-R8723BT1 je dvojni način : Bluetooth Classic v2.1 + EDR skupaj z Low Energy v4.0, pri čemer Classic deluje v razredu 1 in LE v razredu 1.5. Izmerjena oddajna moč je značilna 6 dBm (največ 8 dBm) za BR/EDR in LE, sprejemna občutljivost BR/EDR pa je -90 dBm pri 0,1 % BER. Če vaš izdelek pretaka zvok v zvočnik, se združi s staro dodatno opremo za telefon ali potrebuje podatkovni kanal v slogu SPP, je to različica za uporabo.

BL-M8723CS1 je samo BLE, osnovna specifikacija v4.1, razred 1.5, s 3 dBm tipično in 6 dBm največjo oddajno močjo ter -90 dBm tipično sprejemno občutljivostjo LE pri 5 % PER. Ni klasičnega sklada in sploh ni zvočne poti. To ni omejitev, ki jo je treba zaobiti – gre za odločitev glede stroškov in moči. Za zagotavljanje, sprožilce OTA, senzorsko telemetrijo ali statusno povezavo do telefonske aplikacije zadostuje BLE 4.1 in izognete se plačilu za klasični sklad, ki ga ne boste nikoli uporabili.

Ne določajte nabora funkcij Bluetooth zgolj iz trženjskega pregleda. Nizi različic se kopirajo med dokumenti; stopite v stik z našo ekipo, da pridobite uradni specifikacijski dokument in podatke o RF testu za potrditev.

3. Načrtujte drevo moči okoli koničnega toka, ne povprečnega toka

Oba modula delujeta iz glavnega vodila 3,3 V ±0,2 V. BL-R8723BT1 črpa največ 400 mA iz te posamezne tirnice; BL-M8723CS1 črpa do 450 mA na glavnem vodilu in doda ločeno V/I vodilo (VDIO), ki je lahko bodisi 3,3 V ±0,2 V ali 1,8 V ±0,1 V. Ločeno V/I vodilo je resnično uporabno: ohranite lahko 3,3 V RF napajanje, medtem ko raven ujemate neposredno z 1,8 V SoC, brez zunanjih prevajalnikov šest SDIO in UART linij.

Načrtujte konice prenosa, ne povprečja specifikacij:

Vir: tabele tokovne porabe iz uradnih dokumentov s specifikacijami modulov, na voljo na zahtevo. Vrednosti so tipične / maksimalne pri navedenih testnih pogojih; Številke RF-testa, ne povprečja na ravni aplikacije.

Dve ugotovitvi, vredni oblikovanja. Prvič, modul SDIO črpa opazno več pri prenosu 802.11b kot modul USB (328 mA v primerjavi z vrhom 255 mA), ker deluje pri 17 dBm pri vseh hitrostih 11b, medtem ko je modul USB kalibriran na 15–17 dBm, odvisno od hitrosti. Drugič, modul USB ima 130–135 mA pri sprejemu, kar je približno dvakrat več kot modul SDIO, ker oddajnik USB ostane aktiven, medtem ko radio posluša. Pri ročnem računalniku z baterijskim napajanjem ta razlika ni akademska.

Navodila za razporeditev: postavite kondenzator s kapaciteto 47–100 µF in par 10 µF plus 0,1 µF znotraj nekaj milimetrov od VDD33, dovod 3,3 V naj bo na lastni trasi ali ravnini in nikoli ne delite veje z motorji, releji ali gonilnikom za osvetlitev ozadja. Korak 328 mA na skupni tirnici se bo pokazal kot težava z gostoto RF, ki je videti kot napaka v postavitvi.

4. Z antensko blazinico ravnajte kot z najnevarnejšim predmetom na tabli

Noben modul ne vključuje antene. Oba se povežeta z zunanjo anteno prek ploščice s polovičnimi luknjami (zobčaste) z določenim VSWR 1,7 tipično in največ 2,0 za BL-R8723BT1, največ 2,1 za BL-M8723CS1. VSWR 2,0 že odraža približno 11 % oddane moči; slabo uglašena antena spremeni 17 dBm prevodne moči v opazno manjšo sevano moč in skrajša doseg.

Praktični kontrolni seznam:

• Antenski dovod napeljite kot nadzorovano 50 Ω linijo, tako kratko, kot to omogoča mehanska zasnova, brez čepov, brez prehodov na RF poti in z ozemljenimi šivi vzdolž obeh strani.

• Antene ne približujte bateriji, magnetu za zvočnike, flex LCD-ju in kakršni koli ozemljeni kovini. Antena 2,4 GHz, postavljena na kovinski nosilec, izgubi več dosega, kot ga lahko povrne katera koli nastavitev gonilnika.

• Če je ohišje kovinsko, premaknite anteno izven njega in uporabite pletenico IPEX-SMA — nato upoštevajte izgubo kabla in konektorja, ko izračunate proračun povezave.

• Preverite z dejanskim ohišjem, ne z modulom na klopi. Testiranje sevanja s končno plastiko, baterijo in napeljavo kabla je edina pomembna meritev.

Prevedena oddajna moč je kalibrirana glede na hitrost, tako da je efektivna sevana zmogljivost odvisna od antene in modula. Pričakujte 17 dBm pri 802.11b in 802.11g 6 Mbps ter 14–15 dBm pri hitrostih MCS7 z visoko prepustnostjo, kjer EVM omejuje uporaben izhod:

Oddajna moč na antenski plošči, iz uradne specifikacije. Referenčna občutljivost: -92 dBm (11b 1 Mbps) in -66 dBm (HT40 MCS7) na BL-R8723BT1 ; -93 dBm in -66 dBm na BL-M8723CS1.

Naj bo dovod kratek in brez kovinskih, baterijskih in ščitnih pločevink; Če antena stoji zunaj kovinskega ohišja, proračunu za povezavo dodajte izgubo na pletenici.

5. Oblikujte sobivanje v aplikaciji, ne v upanju

2,4 GHz kombinirani modul ima en radio, ki si ga delita WLAN in Bluetooth. Gonilnik časovno razdeli radio med obema, kar deluje dobro, vendar ni zastonj: pri sočasni obremenitvi skupna prepustnost WLAN pade in zakasnitev Bluetootha se poveča. To je normalno in pričakovano vedenje za to arhitekturo, ne pa napaka.

Kaj storiti glede tega: zgodaj določite prometni profil in ga preizkusite. Za IPC pretakanje 1080p, medtem ko telefon uporablja prek BLE, izmerite izgubo okvirja, ko tečeta oba, ne enega za drugim. Za terminal POS preizkusite plačilno transakcijo, ko je priključen skener BLE. Če je zvok del izdelka, poskrbite, da bosta zvočna povezava in načrt kanalov WLAN med seboj seznanjena — kanal 1, 6 in 11 s širino 20 MHz puščajo več prostora kot HT40.

Dve arhitekturni izbiri zmanjšata težavo, preden je vključena vdelana programska oprema: uporabite BLE namesto klasične, kjer to dopušča primer uporabe (krajši, načrtovani dogodki povezave) in se izogibajte postavitvi anten Wi-Fi in Bluetooth v isto varovalko, če vam mehanska zasnova omogoča izbiro.

6. Pridobite zatiče za nadzor in jermen tik pred zamrznitvijo postavitve

To je kraj, kjer se modeli, ki temeljijo na SDIO, najpogosteje ponovno vrtijo. Na BL-M8723CS1 več zatičev opravlja dvojno funkcijo, eden pa nosi trak za vklop:

• CHIP_EN (nožica 35) je aktivna nizka ponastavitev s 100 kΩ notranjim dvigom na VDD33. Pustite ga dostopnega ali ga poganjajte iz gostiteljskega GPIO z definirano zakasnitvijo vklopa; ne pustite, da lebdi blizu stikalne tirnice.

• WL_DIS# (nožica 12) potegne funkcijo WLAN navzdol in onemogoči vmesnik SDIO, ko je nastavljen na nizko raven - uporabno za stanje trdega izklopa radia. BT_DIS# (pin 34) naredi enako za Bluetooth. Upoštevajte interakcijo z zastavicami podatkovnega lista: opisuje tudi stanje ponastavitve celotnega čipa, ko sta oba zatiča odstranjena, zato te zatiče potisnite iz gostitelja, namesto da enega od njiju trajno povežete.

• GPIO1 (nožica 25) je zatič za trak, ki je notranje vlečen nizko za 100 kΩ in se med vklopom ne sme povleči visoko. Če vaš gostitelj poganja to mrežo, naj bo visok Z, dokler se modul ne zažene - menjalnik nivoja ali zunanji vlečni element bo povzročil občasno napako pri zagonu, ki jo je zelo težko izslediti.

• LPO (pin 24) lahko sprejme zunanjo uro 32 kHz ali RTC za natančno merjenje časa nizke porabe; deli ga z GPIO6 in hitrim izhodom UART RTS, zato se zgodaj odločite, katero funkcijo potrebujete.

• Pin 41 je interno povezan z drugimi ozemljitvenimi nožicami, tako da ga lahko pustite nepovezanega ali uporabite za UART_CTS v vašem aplikacijskem vezju, ne da bi to vplivalo na normalno delovanje – priročno, ko se mora 44-pinski odtis prilegati obstoječemu nizu ploščic.

Modul USB je enostavnejši: 32,768 kHz nizkoenergijski vhod na pin 4 ter par DEVICE_WAKE_HOST in HOST_WAKE_DEVICE, ki se uporabljata za oddaljeno bujenje. Če se vaš izdelek zanaša na prebujanje, ki ga sproži gostitelj, iz prekinitve, povežite oba in potrdite polarnost, ki jo pričakuje vaš gonilnik.

Najprej Rails, nato sprostite CHIP_EN, nato pa pustite gostitelju oštevilčenje. Ohranite GPIO1 visoko-Z do vklopa.

7. Območje delovanja uskladite z ohišjem, ne s prostorom

BL-M8723CS1 je ocenjen na -20 °C do +70 °C; BL-R8723BT1 je ocenjen na -10 °C do +70 °C. Oba sta določena za 10–95 % RH brez kondenzacije. Razlika 10 °C je tista specifikacija, ki najpogosteje diskvalificira sicer pravilno izbiro: kamera na armaturni plošči, nameščena na vetrobranskem steklu na trgu z mrzlim podnebjem, bo videla temperature pod -10 °C, različica USB pa je tam zunaj svojega ocenjenega območja - robotski sesalnik ali notranji terminal POS nikoli ne bosta.

Zgornja meja si zasluži enako spoštovanje. Zaprto ohišje kamere IP na neposrednem soncu ali sprejemnik, nameščen pod televizorjem, lahko dvigne lokalno okolje precej nad 40 °C. Izmerite temperaturo zraka na modulu, ne sobne temperature, in zmanjšajte svojo toplotno zasnovo glede na strop 70 °C z rezervo, namesto da načrtujete nanjo.

8. Zaklenite obseg proizvodnje, skladiščenja in certificiranja

Trije elementi, ki se pojavijo pozno v specifikaciji in povzročijo pozna presenečenja:

Reflow. Oba modula določata vrh največ 250 °C in ne več kot dva pretoka. Tretji prehod - pogost, ko je plošča predelana ali je dodan drugi korak sestavljanja - je izven specifikacije, način napake pa se pojavi kot obrobna povezava RF ali BLE nekaj mesecev kasneje, ne pri preizkusu.

Skladiščenje in rokovanje. BL-R8723BT1 določa območje shranjevanja od -45 °C do +85 °C, 12-mesečno obdobje od vakuumskega pakiranja in 72-urno obdobje po odprtju vrečke. Če je indikator vlažnosti spremenil barvo, pred spajkanjem enkrat pecite pri 60 °C 24 ur. Oba modula sta napravi, občutljivi na ESD, in zahtevata standardne previdnostne ukrepe pri rokovanju na liniji.

Certificiranje. Obseg RF in EMC je odvisen od trga, na katerega pošiljate, in od ohišja gostitelja – certifikat modula ne zajema samodejno končnega izdelka. Obrnite se na nas, da pridobite trenutna poročila o preskusih za določen model in trg ter poročilo uskladite z natančno vdelano programsko opremo in konfiguracijo antene, ki se uporablja v proizvodnji. Domače in izvozne zahteve se lahko razlikujejo.

Vzporedna izbirna tabela

Povzetek iz naših uradnih specifikacijskih dokumentov, na voljo na zahtevo.

Pokritost voznika in platforme

Oba modula sta zgrajena na siliciju Realtek s podporo za gonilnike proizvajalca za Linux in Android, kar je večina modelov IPC, POS in naprav. Različica USB dodatno podpira Windows, kar je uporabno za periferne naprave in izdelke v obliki ključkov. Preden potrdite različico jedra, potrdite natančen paket gonilnikov z našo ekipo FAE – pripravljenost gonilnika, ne zmogljivost RF, je običajno tisto, kar premakne urnik.

Kakšno podporo lahko pričakujete pred in po oblikovalski zmagi

• Standardni moduli v vzorčnih količinah, plus uradni specifikacijski dokumenti, definicije zatičev in referenčne sheme na zahtevo.

• Pregled postavitve vašega SDIO ali USB usmerjanja, zaščite antene in napajalnega drevesa, preden sprostite ploščo.

• Razvoj modula po meri na katerem koli čipu: sprememba pin-outa, spreminjanje velikosti odtisa, možnosti antene (vgrajena keramika, priključek IPEX, polpad) in nastavitev parametrov vdelane programske opreme.

• Dokumentacijska podpora za pot certificiranja, ki jo načrtujete.

Če je vaš projekt še v fazi arhitekture, naš Pregled platforme RTL8723BU-CG in RTL8723CS-CG zajema razlike na ravni čipov, primere aplikacij za množično proizvodnjo in obseg razvoja po meri; the Portfelj modulov Wi-Fi 2,4 GHz navaja druge možnosti, združljive s pini, v tem razredu.

pogosta vprašanja

Naslednji korak

Pošljite nam svojo stran s shemami in mehanske omejitve — lokacijo antene, material ohišja, gostiteljski vmesnik in ciljno območje delovanja — in naša aplikacija bo vrnila oceno ujemanja za kateri koli modul, vključno s spremembami na ravni nožic, ki so potrebne za vašo postavitev. Zahtevajte vzorce, podatkovni list in pregled postavitve.

Vsi podatki o zmogljivosti v tem članku so tipične vrednosti za referenco. Celotni dokumenti s specifikacijami, poročila o preskusih in viri za oblikovanje so na voljo na zahtevo.