Wykorzystanie zaawansowanych układów SoC Bluetooth 5.2 do budowy bezpiecznych urządzeń IoT o niskiej mocy

W każdej z metod odbiorniki AoA lub urządzenia AoD wykorzystują przetwarzanie sygnału kwadraturowego w celu określenia przesunięcia fazowego związanego odpowiednio z sygnałem odbieranym lub nadawanym przez układ wieloantenowy. Z kolei wymagania dotyczące urządzeń różnią się w zależności od zasobu śledzonego metodą AoA lub urządzenia określającego jego lokalizację metodą AoD. Śledzony zasób wymaga najniższego możliwego zużycia energii, aby zapewnić dłuższy czas pracy baterii podczas transmisji. Z kolei urządzenie do wyszukiwania lokalizacji wymaga mocy obliczeniowej wystarczającej do obsługi obliczeń przesunięcia fazowego z wykorzystaniem przesłanych czynników fazy (I) i kwadratury (Q) związanych z wymaganym próbkowaniem IQ w celu ustalenia dokładnych informacji o pozycji podczas ruchu.

Dodatkowe funkcje Bluetooth umożliwiają deweloperom zmniejszenie zużycia energii bez utraty precyzji pozycjonowania. Aby na przykład wdrożyć AoD w urządzeniu przenośnym, protokół Bluetooth pozwala na synchronizację nadajnika i odbiornika, aby oba urządzenia włączały się jednocześnie i wykonywały skanowanie lokalizacji. Takie podejście eliminuje potrzebę przypadkowego marnowania energii przez urządzenia wysyłające lub nasłuchujące pakietów sygnałów. Procesory bezprzewodowe mogą po prostu pozostawać uśpione w trybie niskiego poboru mocy, dopóki wbudowane zegary nie wybudzą ich w wymaganym czasie. To zsynchronizowane podejście zmniejsza również zakłócenia i spadki wydajności, które powstałyby, gdyby duża liczba nadajników i odbiorników działała blisko siebie.

Okresowe przesyłanie sygnału Bluetooth (PAST) zapewnia dalsze ograniczenie zużycia energii w sparowanych urządzeniach, takich jak urządzenia ubieralne i smartfony (ilustracja 2).

Ilustracja 2: Zamiast zużywać energię w celu utrzymania własnego zsynchronizowanego połączenia z nadajnikiem (po lewej), urządzenie ubieralne może korzystać z mechanizmu Bluetooth PAST w celu zmniejszenia zużycia energii, współpracując ze sparowanym smartfonem w celu zapewnienia wymaganych danych synchronizacji (po prawej). (Źródło ilustracji: © Bluetooth SIG)

Dzięki mechanizmowi PAST urządzenie ubieralne wykorzystuje okresową synchronizację sygnału smartfona z nadajnikiem. W rezultacie urządzenie o niskiej mocy może uniknąć strat energii związanych z wybudzaniem i przeprowadzaniem zsynchronizowanej wymiany danych z nadajnikiem. W razie potrzeby w sytuacji niskiego poziomu naładowania baterii, urządzenie ubieralne może nawet zmniejszyć częstotliwość aktualizacji danych pozycjonowania ze smartfonem, wydłużając czas działania kosztem dokładności pozycjonowania.

Aby jednak w pełni wykorzystać zaawansowane funkcje BLE, deweloperzy potrzebują Bluetooth SoC, który jest w stanie sprostać konkurencyjnym wymaganiom w zakresie obniżonego zużycia energii i możliwości obliczeniowych. Grupa EFR32BG22 Bluetooth Low-Energy 5.2 SoC firmy Silicon Labs została zaprojektowana specjalnie z myślą o spełnieniu tych wymagań w przypadku masowo produkowanych urządzeń z zasilaniem bateryjnym.

Spełnianie wymagań dotyczących mocy i wydajności

Zbudowana na bazie rdzenia Arm® Cortex®-M33, architektura Bluetooth Low-Energy 5.2 SoC grupy EFR32BG22 firmy Silicon Labs cechuje się kompleksowym zestawem funkcji i możliwości wymaganych w projektach urządzeń IoT, urządzeń ubieralnych i innych produktów mobilnych z zasilaniem bateryjnym (ilustracja 3).

Ilustracja 3: Architektura SoC EFR32BG22 firmy Silicon Labs wykorzystuje rdzeń Arm Cortex-M33 i cechuje się kompleksowym zestawem funkcji i możliwości zaprojektowanych w celu optymalizacji komunikacji BLE, zwiększenia bezpieczeństwa i zminimalizowania zużycia energii w projektach o niskim poborze mocy. (Źródło ilustracji: © Silicon Labs)