選擇BLE模塊時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素

一旦決定采用模塊方法將藍(lán)牙低功耗 (BLE) 連接添加到 IoT 設(shè)計(jì)中，開發(fā)人員需要認(rèn)真考慮他們將采用哪種模塊。雖然它們都提供連接性，但在架構(gòu)、配置和功率(以及許多其他因素)方面存在細(xì)微差異，需要考慮。幸運(yùn)的是，可用的選擇范圍相當(dāng)大。

理解無數(shù)的選擇需要考慮許多因素。以下是為您的下一個(gè)設(shè)計(jì)選擇 BLE 模塊時(shí)需要考慮的一些關(guān)鍵因素。

成本——對于許多應(yīng)用來說，成本是關(guān)鍵問題。如第 1 部分所述 然而，在這個(gè)系列中，與模塊選擇相關(guān)的總擁有成本可能會超過模塊的單位成本作為重要因素。此總成本包括任何增加的開發(fā)時(shí)間、認(rèn)證費(fèi)用、工具和軟件購買以及與設(shè)備選擇相關(guān)的部署后維護(hù)工作。除了單位定價(jià)之外，要詢問供應(yīng)商的關(guān)鍵問題包括硬件和軟件開發(fā)的類型和性質(zhì)以及所提供的集成支持(包括云服務(wù)和移動應(yīng)用程序開發(fā))、本地區(qū)域支持的可用性、供應(yīng)商的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)水平、外部需求組件、合規(guī)性與實(shí)際認(rèn)證和列表，以及升級到新興標(biāo)準(zhǔn)(如藍(lán)牙 5)的路徑。

尺寸 —模塊占用的 PCB 板空間量在某些應(yīng)用中可能至關(guān)重要，并且會影響支持設(shè)備所需的 PCB 的成本和復(fù)雜性。在可穿戴設(shè)備等應(yīng)用中，模塊的高度也可能是一個(gè)關(guān)鍵問題。

托管或無主機(jī)架構(gòu)——一些 BLE 模塊被設(shè)計(jì)為插入式通信外圍設(shè)備，將消息傳輸作為其唯一功能。此類模塊作為連接到處理所有其他設(shè)備操作的主機(jī)處理器的“黑匣子”工作，只需執(zhí)行其主機(jī)的設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸命令。其他模塊是“無主機(jī)”的獨(dú)立設(shè)備，既可用作用戶可配置的系統(tǒng)控制器，也可用作 BLE 外設(shè)。許多模塊可以在任一架構(gòu)中服務(wù)，但有時(shí)需要額外的軟件或開發(fā)工作才能實(shí)現(xiàn)無主機(jī)。

如第 1 部分所述，架構(gòu)的選擇會對材料和開發(fā)成本產(chǎn)生重大影響。架構(gòu)也會影響開發(fā)人員應(yīng)該考慮的評估標(biāo)準(zhǔn)。對于基于主機(jī)的架構(gòu)，關(guān)鍵的附加參數(shù)包括主機(jī)和 BLE 模塊之間使用的連接類型、模塊允許主機(jī)控制的命令、控制和數(shù)據(jù)選項(xiàng)，以及主機(jī)有多少上層通信協(xié)議必須處理。對于獨(dú)立或無主機(jī)模塊，開發(fā)人員應(yīng)探索實(shí)現(xiàn) BLE 功能后剩余的應(yīng)用程序資源。內(nèi)存、IO、接口等都需要考慮。

無主機(jī)模塊的底層 CPU 也是如此。當(dāng)模塊同時(shí)用作應(yīng)用處理器和 BLE 外設(shè)時(shí)，CPU 的選擇會以多種方式影響設(shè)計(jì)工作。開發(fā)人員需要熟悉并擁有基本 CPU 架構(gòu)的工具和庫，或者準(zhǔn)備好獲取它們。來自供應(yīng)商的工具和其他支持的可用性也很重要。此外，CPU 以節(jié)能方式處理獨(dú)特應(yīng)用需求(例如信號處理)的能力可能是一個(gè)重要因素。

力量 -模塊的能源需求是評估的重要但棘手的因素之一。睡眠模式電流和全發(fā)射功率電流等數(shù)據(jù)點(diǎn)可以作為起點(diǎn)，但 BLE 設(shè)備的實(shí)際能量需求在很大程度上取決于許多因素。這些因素包括設(shè)備在正常運(yùn)行中處于活動狀態(tài)或休眠狀態(tài)的時(shí)間和頻率、其代碼在執(zhí)行通信協(xié)議和應(yīng)用程序時(shí)的效率、電源電壓、工作溫度以及許多其他因素。對于尋求在設(shè)計(jì)中最小化能耗的開發(fā)人員來說，最好的方法是將領(lǐng)域縮小到幾個(gè)候選者，然后在典型應(yīng)用條件下測試它們，看看它們的實(shí)際性能如何。它'

范圍——為實(shí)現(xiàn)低能耗運(yùn)行，BLE 刻意限制輸出功率和數(shù)據(jù)速率。因此，對于許多開發(fā)人員來說，模塊可靠通信的范圍是一個(gè)關(guān)鍵問題。不幸的是，通信通道的范圍如此依賴于情況，以至于規(guī)范變得毫無意義。鏈路預(yù)算計(jì)算中使用的射頻發(fā)射功率和接收器靈敏度等因素可以提供一些見解，但天線類型和方向、環(huán)境射頻噪聲以及鏈路另一端設(shè)備的能力等其他考慮因素都會產(chǎn)生重大影響。與功率評估一樣，開發(fā)人員的最佳方法是縮小候選范圍，然后測試、測試、測試。

其他考慮因素——除了模塊產(chǎn)品的純技術(shù)方面，在某些情況下可能還有其他因素值得考慮。其中之一是模塊構(gòu)造。例如，許多模塊設(shè)計(jì)用于表面貼裝操作，而諸如 Fanstel 模塊之類的其他模塊也可以與通孔 PCB 設(shè)計(jì)一起使用。對于某些人來說，此功能可能至關(guān)重要。其他結(jié)構(gòu)考慮因素包括模塊(商業(yè)或工業(yè))的工作溫度范圍選項(xiàng)、引腳兼容系列中不同輸出射頻功率水平的可用性，以及繞過內(nèi)部天線連接到外部天線的能力。

一些模塊還在支持的 RF 通道中提供靈活性，或者具有超出 BLE 的附加 RF 功能。可軟件配置以使用 BLE、Wi-Fi 或其他協(xié)議的設(shè)計(jì)在某些應(yīng)用中可能非常有用。同樣，在某些情況下，提供諸如近場通信 (NFC) 等輔助射頻功能的模塊可能是理想的選擇。

選型指南——為了幫助開發(fā)人員快速挑選出眾多可用的 BLE 模塊選擇，電子產(chǎn)品 (EP) 準(zhǔn)備了一份可下載的選型指南——可通過以下鏈接獲得——其中包含有關(guān)一系列設(shè)備的信息。除成本外，此處討論的大多數(shù)因素都列在指南中，該指南還提供了模塊數(shù)據(jù)表的超鏈接以獲取更多詳細(xì)信息。該列表主要關(guān)注在美國可用的模塊以及面向量產(chǎn)設(shè)計(jì)的模塊，因此不應(yīng)將其視為可用模塊的詳盡列表。

該指南采用 PDF 文檔的形式，所有內(nèi)容都縮放到一頁。這種格式允許用戶縮放和滾動以便于閱讀或一目了然。打印時(shí)，單頁文字很小，但在放大鏡下仍清晰可辨。因此，那些需要打印圖表的人可能想要考慮使用其 PDF 查看器的打印設(shè)置下的“海報(bào)”選項(xiàng)。

為了使指南盡可能有用，EP 可能會定期更新、擴(kuò)展或更正本指南，以反映 BLE 模塊市場的變化并填補(bǔ)遺漏。在這種情況下，我們會在下面的“評論”字段中注明任何此類更新。

審核編輯：湯梓紅