Wi-Fi + Bluetooth Birleşik Modül Tasarımı: Toplu Üretim Öncesi 8 Karar

Çoğu Wi-Fi ve Bluetooth birleşik modülü RF laboratuvarında arızalanmaz. Entegrasyonda başarısız oluyorlar: Bluetooth uç noktasını kapatan paylaşılan bir veri yolu, metal bir desteğin altına sıkıştırılmış bir anten pedi, açılış sırasında yüksekte tutulan bir kayış pimi veya bir geçişte çok fazla çalışan bir yeniden akış profili. Bu kılavuz, 2,4 GHz kombo modülün planlanan hacimde üretime ulaşıp ulaşmadığını belirleyen sekiz kararın üzerinden geçmektedir. Ölçülen veriler iki adet Realtek RTL8723 modülünden geliyor : USB tabanlı BL-R8723BT1 ( RTL8723BU-CG ) ve SDIO + UART BL-M8723CS1 ( RTL8723CS-CG ).

1. Veri sayfası başlığıyla değil, ana bilgisayar arayüzüyle başlayın

Her iki modül de 150 Mbps'ye kadar PHY hızıyla IEEE 802.11b/g/n 1T1R sunar ve her ikisi de 20 MHz'de 13 kanalla aynı 2,4–2,4835 GHz bandını kapsar. Aslında farklı olan ve şemanızı belirleyen şey, modülün ana bilgisayarla nasıl konuştuğudur.

USB sürümü, WLAN ve Bluetooth'u tek bir paylaşılan USB 2.0 bağlantısına yerleştirir. Bu, bir ana bilgisayar bağlantı noktası, bir dizi diferansiyel çift ve etkinleştirilecek ikinci denetleyicinin olmadığı anlamına gelir. Buradaki değiş tokuş, her iki işlevin de aynı bağlantı noktasında yaşaması ve kesme ve bant genişliği bütçesini paylaşmasıdır. Araç içi kamerada, bu tek kablo düzenlemesi genellikle iki katmanlı bir kart ile dört katmanlı bir kart arasındaki farktır.

SDIO sürümü iki işlevi birbirinden ayırır: WLAN, SDIO 2.0 üzerinde çalışır (aynı pinler GSPI olarak yapılandırılabilir), Bluetooth ise donanım akış kontrolüne sahip bağımsız, yüksek hızlı bir UART üzerinde çalışır. Hiçbir şey paylaşılmaz, bu nedenle Wi-Fi verimi, veri yolu düzeyinde Bluetooth trafiğiyle rekabet etmez - ancak ana bilgisayar SoC'sinde yedek SDIO ve UART kaynaklarına ve ayrıca modül ayak izinde yaklaşık 30 pime daha ihtiyacınız vardır (44'e karşı 14).

Pratik bir kural: SoC'nizde yedek bir USB ana bilgisayar bağlantı noktası varsa ve boş SDIO denetleyicisi yoksa USB modülünü alın; SDIO ve UART zaten bozulmuşsa, SDIO modülünü alın ve iki yolu bağımsız tutun.

USB: iki işlev bir veri yolunu paylaşır. SDIO + UART: her fonksiyonun kendi veri yolu vardır.

2. Ürününüzün gerçekte gönderdiği Bluetooth profilini seçin

Bluetooth, iki modülün en çok farklılaştığı ve özelliklerin çoğunlukla yanlış okunduğu yerdir.

BL-R8723BT1 çift modludur : Bluetooth Classic v2.1 + EDR, Low Energy v4.0 ile birlikte, Classic Sınıf 1'de ve LE Sınıf 1.5'te çalışır. Ölçülen iletim gücü, hem BR/EDR hem de LE için tipik olarak 6 dBm'dir (maksimum 8 dBm) ve BR/EDR alma hassasiyeti, %0,1 BER'de -90 dBm'dir. Ürününüz sesi bir hoparlöre aktarıyorsa, eski bir telefon aksesuarıyla eşleşiyorsa veya SPP tarzı bir veri kanalına ihtiyaç duyuyorsa kullanılacak model budur.

BL-M8723CS1 , yalnızca BLE'dir, Temel Spesifikasyon v4.1, Sınıf 1.5 olup, 3 dBm tipik ve 6 dBm maksimum iletim gücü ve %5 PER'de -90 dBm tipik LE alma duyarlılığına sahiptir. Klasik yığın ve ses yolu yoktur. Bu, geçici bir sınırlama değildir; bu bir maliyet ve güç kararıdır. Temel hazırlık, OTA tetikleyicileri, sensör telemetrisi veya bir telefon uygulamasına durum bağlantısı için BLE 4.1 yeterlidir ve asla kullanmayacağınız bir Klasik yığın için ödeme yapmaktan kaçınırsınız.

Yalnızca pazarlamaya genel bakıştan yola çıkarak bir Bluetooth özelliği seti belirtmeyin. Sürüm dizeleri belgeler arasında kopyalanır; Doğrulama için resmi spesifikasyon belgesini ve RF test verilerini almak için ekibimizle iletişime geçin.

3. Güç ağacını ortalama akıma göre değil tepe akıma göre bütçeleyin

Her iki modül de 3,3 V ±0,2 V ana raydan çalışır. BL-R8723BT1 bu tek raydan maksimum 400 mA çeker; BL-M8723CS1, ana ray üzerinde 450 mA'ya kadar çeker ve 3,3 V ±0,2 V veya 1,8 V ±0,1 V olabilen ayrı bir I/O rayı (VDIO) ekler. Ayrı I/O rayı gerçekten kullanışlıdır: altı SDIO ve UART hattında harici çevirmenler olmadan doğrudan 1,8 V SoC ile seviye eşleme yaparken 3,3 V RF kaynağı tutabilirsiniz.

Spesifikasyon ortalamalarını değil iletim zirvelerini planlayın:

Kaynak: resmi modül spesifikasyon belgelerinden mevcut tüketim tabloları, istek üzerine temin edilebilir. Değerler belirtilen test koşullarında tipik / maksimumdur; RF testi rakamları, uygulama düzeyindeki ortalamalar değil.

Etrafında tasarlamaya değer iki gözlem. İlk olarak, SDIO modülü, 802.11b iletimde USB modülünden belirgin şekilde daha fazla çekim yapar (328 mA'ya karşılık 255 mA tepe noktası) çünkü tüm 11b hızlarında 17 dBm'de çalışır, USB modülü ise hıza bağlı olarak 15-17 dBm'de kalibre edilir. İkincisi, USB modülü alımda 130-135 mA'de bulunur, bu da SDIO modülünün kabaca iki katıdır çünkü USB alıcı-verici radyo dinlerken aktif kalır. Pille çalışan bir el cihazında bu fark akademik değildir.

Düzen kılavuzu: VDD33'ün birkaç milimetre yakınına 47–100 µF toplu kapasitör ve 10 µF artı 0,1 µF çifti yerleştirin, 3,3 V beslemeyi kendi izi veya düzleminde tutun ve dalı asla motorlar, röleler veya arka ışık sürücüsüyle paylaşmayın. Paylaşılan bir ray üzerindeki 328 mA'lik bir adım, bir düzen hatasına benzeyen RF duyarsızlığı sorunu olarak ortaya çıkacaktır.

4. Anten pedini tahtadaki en yüksek riskli öğe olarak değerlendirin

Her iki modül de anten içermez. Her ikisi de, BL-R8723BT1 için 1,7 tipik ve maksimum 2,0, BL-M8723CS1 için maksimum 2,1 belirlenmiş VSWR'ye sahip, yarım delikli (mazgallı) bir ped aracılığıyla harici bir antene bağlanır. 2,0'lık bir VSWR halihazırda iletilen gücün kabaca %11'ini yansıtıyor; Kötü ayarlanmış bir anten, 17 dBm iletilen gücü fark edilir derecede daha az yayılan güce dönüştürür ve menzili kısaltır.

Pratik kontrol listesi:

• Anten beslemesini, mekanik tasarımın izin verdiği ölçüde kısa, RF yolunda hiçbir saplama olmadan, hiçbir yol olmadan ve her iki tarafta toprak dikişi olmadan kontrollü 50 Ω'luk bir hat olarak yönlendirin.

• Anteni pilden, hoparlör mıknatısından, LCD esnekten ve topraklanmış metallerden uzak tutun. Metal bir brakete yerleştirilen 2,4 GHz anten, herhangi bir sürücü ayarının kurtarabileceğinden daha fazla menzili kaybeder.

• Muhafaza metalse, anteni dışına taşıyın ve IPEX'ten SMA'ya pigtail kullanın; ardından bağlantı bütçesini hesaplarken kablo ve konnektör kaybını hesaba katın.

• Modülü bir tezgah üzerinde değil, gerçek muhafazayla doğrulayın. Nihai plastik, pil ve kablo yönlendirmesi ile yapılan ışınım testi önemli olan tek ölçümdür.

İletilen iletim gücü hız başına kalibre edilir, dolayısıyla etkili yayılma performansı modüle olduğu kadar antene de bağlıdır. EVM'nin kullanılabilir çıkışı sınırladığı 802.11b ve 802.11g 6 Mb/sn'de 17 dBm ve yüksek verimli MCS7 hızlarında 14–15 dBm bekleyin:

Resmi spesifikasyona göre anten pedinden güç iletin. Referans için hassasiyet: BL-R8723BT1'de -92 dBm (11b 1 Mbps) ve -66 dBm (HT40 MCS7) ; -93 dBm ve -66 dBm BL-M8723CS1'de .

Beslemeyi kısa tutun ve metal, akü ve koruyucu kutulardan uzak tutun; anten metal bir muhafazanın dışında durduğunda bağlantı bütçesine pigtail kaybını ekleyin.

5. Birlikte yaşamayı umuda değil, uygulamaya tasarlayın

2,4 GHz birleşik modülde WLAN ve Bluetooth arasında paylaşılan bir radyo bulunur. Sürücü, radyoyu ikisi arasında zaman dilimine ayırır; bu iyi çalışır ancak ücretsiz değildir: eşzamanlı yük altında, toplam WLAN verimi düşer ve Bluetooth gecikmesi artar. Bu, bu mimari için normal ve beklenen bir davranıştır, bir kusur değildir.

Bu konuda ne yapılmalı: Trafik profilini erken tanımlayın ve buna göre test edin. Bir telefonun BLE üzerinden provizyon yaptığı 1080p IPC akışı için, kare kaybını teker teker değil, her ikisi çalışırken ölçün. POS terminali için, bir BLE tarayıcısı bağlıyken bir ödeme işlemini test edin. Ses ürünün bir parçasıysa, ses bağlantısını ve WLAN kanal planını birbirinden haberdar edin; 20 MHz genişliğe sahip kanal 1, 6 ve 11, HT40'tan daha fazla yer bırakır.

İki mimari seçeneği, ürün yazılımı dahil edilmeden önce sorunu azaltır: kullanım durumunun izin verdiği durumlarda (daha kısa, planlanmış bağlantı olayları) Klasik yerine BLE kullanın ve mekanik tasarım size bir seçenek sunuyorsa Wi-Fi ve Bluetooth antenlerini aynı muhafazaya yerleştirmekten kaçının.

6. Düzen donmadan hemen önce kontrol ve kayış pimlerini alın

SDIO tabanlı tasarımların çoğunlukla yeniden üretildiği yer burasıdır. BL-M8723CS1'de birkaç pin ikili işlevler taşır ve bir pin, bir açılış kayışı taşır:

• CHIP_EN (pin 35), VDD33'e 100 kΩ dahili çekmeli aktif-düşük sıfırlamadır. Erişilebilir bırakın veya tanımlanmış bir açılış gecikmesi ile bir ana bilgisayar GPIO'sundan sürün; anahtarlama rayının yakınında yüzmesine izin vermeyin.

• WL_DIS# (pim 12), WLAN işlevini aşağı çeker ve düşük hızda çalıştırıldığında SDIO arayüzünü devre dışı bırakır; radyo kapalı durumu için kullanışlıdır. BT_DIS# (pin 34) Bluetooth için aynısını yapar. Veri sayfası bayraklarının etkileşimine dikkat edin: her iki pin de onaylanmadığında tüm çipin sıfırlanma durumunu da açıklar, bu nedenle herhangi birini kalıcı olarak bağlamak yerine bu pinleri ana bilgisayardan çıkarın.

• GPIO1 (pim 25), dahili olarak 100 kΩ kadar alçak çekilen bir kayış pimidir ve açılış sırasında yukarıya çekilmemelidir. Ana bilgisayarınız bu ağı kullanıyorsa, modül başlatılana kadar yüksek Z'de tutun; buradaki bir seviye değiştirici veya harici bir çekme, izlenmesi çok zor olan aralıklı bir önyükleme hatası üretecektir.

• LPO (pim 24), doğru düşük güç zamanlaması için harici bir 32 kHz veya RTC saatini alabilir; GPIO6 ve yüksek hızlı UART RTS çıkışı ile paylaşılır, bu nedenle hangi işleve ihtiyacınız olduğuna erken karar verin.

• Pim 41 dahili olarak diğer topraklama pinlerine bağlıdır, dolayısıyla bağlantısız bırakılabilir veya normal çalışmayı etkilemeden uygulama devrenizde UART_CTS için kullanılabilir; 44 pinli bir alanın mevcut bir ped dizisine sığması gerektiğinde kullanışlıdır.

USB modülü daha basittir: pim 4'te 32,768 kHz düşük güçlü saat girişi artı uzaktan uyandırma için kullanılan DEVICE_WAKE_HOST ve HOST_WAKE_DEVICE çifti. Ürününüz, askıya alma işleminden ana bilgisayar tarafından başlatılan uyandırma işlemine dayanıyorsa, her ikisini de kablolayın ve sürücünüzün beklediği polariteyi doğrulayın.

Önce Rails'i kullanın, ardından CHIP_EN'i bırakın, ardından ana bilgisayarın numaralandırmasına izin verin. Açılış boyunca GPIO1'i yüksek Z'de tutun.

7. Çalışma aralığını odaya değil muhafazaya göre ayarlayın

BL-M8723CS1 -20 °C ila +70 °C arasında derecelendirilmiştir; BL-R8723BT1, -10 °C ile +70 °C arasında derecelendirilmiştir. Her ikisi de yoğunlaşmayan %10–95 bağıl nem için belirtilmiştir. 10 °C'lik fark, normalde doğru olan bir seçimi çoğunlukla geçersiz kılan bir özelliktir: Soğuk iklim pazarında ön cama monte edilen bir araç kamerası -10 °C'nin altındaki sıcaklıkları görecektir ve USB modeli oradaki nominal aralığının dışındadır; bir robot süpürgesi veya bir iç mekan POS terminali asla olmayacaktır.

Üst sınır eşit derecede saygıyı hak eder. Doğrudan güneş ışığına maruz kalan kapalı bir IP kamera muhafazası veya bir TV'nin altına yerleştirilmiş bir set üstü kutu, yerel ortamı 40 °C'nin oldukça üzerine çıkarabilir. Oda sıcaklığını değil, modüldeki hava sıcaklığını ölçün ve termal tasarımınızı tasarlamak yerine 70 °C'lik tavana göre azaltın.

8. Üretim, depolama ve sertifikasyon kapsamını kilitleyin

Spesifikasyonun sonlarında ortaya çıkan ve geç sürprizlere neden olan üç öğe:

Yeniden akıt. Her iki modül de maksimum 250 °C'lik bir zirve belirtir ve ikiden fazla yeniden akış geçişi yapılmaz. Bir kart yeniden işlendiğinde veya ikinci bir montaj adımı eklendiğinde yaygın olan üçüncü geçiş, spesifikasyonun dışındadır ve hata modu, testte değil, aylar sonra marjinal bir RF veya BLE bağlantısı olarak görünür.

Depolama ve taşıma. BL-R8723BT1, -45 °C ila +85 °C saklama aralığını, vakumlu paketlemeden itibaren 12 aylık bir pencereyi ve torba açıldıktan sonra 72 saatlik bir pencereyi tanımlar. Nem göstergesinin rengi değiştiyse lehimlemeden önce bir kez 60 °C'de 24 saat pişirin. Her iki modül de ESD'ye duyarlı cihazlardır ve hatta standart kullanım önlemleri gerektirir.

Sertifikasyon. RF ve EMC kapsamı, gönderdiğiniz pazara ve ana bilgisayar muhafazasına bağlıdır; bir modül sertifikası otomatik olarak bitmiş bir ürünü kapsamaz. Belirli bir model ve pazar için güncel test raporlarını almak ve raporu, üretimde kullanılan donanım yazılımı ve anten konfigürasyonuyla tam olarak eşleştirmek için bizimle iletişime geçin. Yurtiçi ve ihracat gereksinimleri farklılık gösterebilir.

Yan yana seçim tablosu

Talep üzerine resmi spesifikasyon belgelerimizin özeti mevcuttur.

Sürücü ve platform kapsamı

Her iki modül de, çoğu IPC, POS ve cihaz tasarımının gerçekte sunduğu Linux ve Android için satıcı sürücü desteğine sahip Realtek silikon üzerine inşa edilmiştir. USB varyantı ayrıca çevre birimleri ve donanım kilidi tarzı ürünler için yararlı olan Windows desteğini de taşır. Bir çekirdek sürümünü onaylamadan önce, FAE ekibimizle tam sürücü paketini onaylayın; genellikle zamanlamayı yönlendiren RF performansı değil, sürücünün hazırlığıdır.

Tasarımın kazanılmasından önce ve sonra ne gibi destek bekleyebilirsiniz?

• Numune adetlerindeki standart modüllerin yanı sıra talep üzerine resmi spesifikasyon belgeleri, pin tanımları ve referans şemaları.

• Kartı bırakmadan önce SDIO veya USB yönlendirmenizin, anten korumanızın ve güç ağacınızın düzen incelemesi.

• Her iki çipte de özel modül geliştirme: pin çıkışı modifikasyonu, kapladığı alanın yeniden boyutlandırılması, anten seçenekleri (yerleşik seramik, IPEX konektörü, yarım ped) ve ürün yazılımı parametre ayarı.

• Planladığınız sertifikasyon yoluna yönelik dokümantasyon desteği.

Projeniz henüz mimari aşamasında ise, RTL8723BU-CG ve RTL8723CS-CG platformuna genel bakış, çip seviyesi farklılıklarını, seri üretim uygulama örneklerini ve özel geliştirme kapsamını kapsar; the 2,4 GHz Wi-Fi modülü portföyü, bu sınıftaki diğer pin uyumlu seçenekleri listeler.

SSS

Sonraki adım

Şematik sayfanızı ve mekanik kısıtlamalarınızı (anten konumu, mahfaza malzemesi, ana bilgisayar arayüzü ve hedef çalışma aralığı) bize gönderin; uygulama ekibimiz, düzeniniz için gereken pin seviyesi değişiklikleri de dahil olmak üzere her iki modül için de bir uygunluk değerlendirmesi sunacaktır. Örnekler, veri sayfası ve düzen incelemesi isteyin.

Bu makaledeki tüm performans verileri referans amaçlı tipik değerlerdir. Tam spesifikasyon belgeleri, test raporları ve tasarım kaynakları talep üzerine mevcuttur.