2005
Технологія Bluetooth не отримала в Росії широкого застосування, в основному, через досить складною програмної реалізації стека Bluetooth-протоколу. Продукція фірми BlueGiga є закінчені Bluetooth-модулі, керовані як за допомогою набору простих команд, так і через HCI-інтерфейс. Модулі BlueGiga надають можливість розробникам в найкоротші терміни спроектувати Bluetooth-пристрої різної складності.
Вступ
Продукція фірми BlueGiga відома російським розробникам по попередніх публікацій [1-3].
BlueGiga пропонує повністю закінчені вироби з використанням технологій Bluetooth, Linux і Java, TCP / IP, які можна віднести до унікальних в даній області. Модулі BlueGiga WRAP THOR 2022- 1 та WRAP THOR 2022 B2B розраховані на розширений температурний діапазон: -40 ... + 80 ° С.
На відміну від інших відомих фірм, що орієнтуються на великих ОЕМ-виробників, BlueGiga розробляє і створює обладнання для дрібних і середніх системних інтеграторів самих різних бездротових систем.
Процес інтеграції технології Bluetooth в розроблювані вироби вимагає чималих матеріальних та інтелектуальних вкладень. Це обумовлено, перш за все, вкрай складною програмною реалізацією стека протоколу Bluetooth.
Продукти фірми BlueGiga складаються з повністю закінченою апаратної частини Bluetooth і програмно-апаратних засобів, яке включає в себе профілі і API, операційної системи uCLinu x, JAVA-аплетів для взаємодії Man-to-Machine, TCP / IP-стека, серверів WEB і Telnet і ін. Крім цього, продукти сімейства WRAP мають процесор і вбудовану пам'ять, призначену для узгодження виконання призначених для користувача додатків на тій же платформі.
Технічні характеристики модулів BlueGiga можна знайти в літературі [5-8].
На відміну від продукції інших фірм, модулі фірми BlueGiga, мають в своєму складі всі необхідні компоненти, управляються як за допомогою набору простих команд, так і через HCI-інтерфейс Це дозволяє кінцевому користувачеві практично відразу приступити до роботи з модулями.
Слід згадати, що схожі вироби випускаються фірмами National Semiconductor, Mitsumi, Connect-Blue. Однак Bluetooth-модулі цих фірм все ж поступаються продукції BlueGiga по співвідношенню спеціалізація / сервіс / якість / ціна. Наприклад, для модулів фірми Mitsumi необхідна розробка спеціального ПО користувача. Для введення в експлуатацію модуля LMX9820S National Semiconductor розробнику треба додатково підключати резонатор до модуля. Крім того, в модулях National Semiconductor реалізована підтримка тільки UART-інтерфейсу. У модулях BlueGiga підтримуються інтерфейси UART, USB, SPI, PCM.
Будь-яке Bluetooth-пристрій містить наступні функціональні блоки: трансивер, baseband-контролер і керуючий пристрій, за допомогою якого реалізуються верхні рівні стека Bluetooth-протоколу і підтримується інтерфейс з кінцевим пристроєм.
Розробку будь-якого Bluetooth-пристрою можна здійснювати або використовуючи мікросхеми трансивера, контролера зв'язку, мікроконтролери та інші необхідні елементи, або використовуючи готовий, закінчений Bluetooth-модуль. При першому варіанті необхідно виконати досить складні НДР і розробити власне ПО. У другому випадку, для введення в експлуатацію Bluetooth-модуля досить підключити його до джерела живлення і керувати ним за допомогою найпростіших команд.
Для більшості системних інтеграторів найбільш привабливий другий метод реалізації апаратної частини Blue tooth-пристрої.
Завдяки гнучкості архітектури виро бів і програмного забезпечення модулі BlueGiga забезпечують швидку інтеграцію кінцевого виробу в будь-яку існуючу мережу або систему автоматизації і значно прискорюють розробку і процес інсталяції елементів призначеного для користувача програмного забезпечення системи в різноманітні контрольовані пристрої, такі як телеметричні обладнання, промислові системи, торгові машини.
Bluetooth-модулі фірми BlueGiga
В даний час для системних інтеграторів телеметричного обладнання фірма BlueGiga пропонує закінчені Bluetooth-модулі і сервери доступу (Access Servers) [4].
Базовим для всіх моделей BlueGiga є бескорпусной одноплатний модуль WRAP THOR 2022-1, виконаний у вигляді збірки для поверхневого монтажу.
На платі модуля WRAP THOR 2022-1 розміщені: радіомодуль (Silicon Wave), baseband-контролер (Atmel), 8 Мбайт RAM, 2 Мбайт флеш-пам'яті, кварцовий генератор 16 МГц, передпідсилювач, підсилювач потужності, радіочастотні фільтри. Процесор ARM7 66 MГц виконує завдання по обробці призначених для користувача додатків. Всі підтримувані модулем інтерфейси (UART, USB, SPI, PCM, 6xGPIO) виведені на контакти корпусу поверхневого монтажу. Габарити 2022-1 складають 21 × 14 × 3 мм.
Основні технічні характеристики модуля WRAP THOR 2022-1 наведені в таблиці 1.
Таблиця 1. Технічні характеристики модуля WRAP THOR 2022-1
Для початку роботи з модулем досить розпаяти його на друкованій платі, підключити зовнішню антену і подати харчування.
Приклад реалізації Bluetooth-пристрої з керуванням через HCI на базі модуля WRAP THOR 2022-1 показаний на рис. 1.
У тому випадку, коли використовується управління модулем через інтерфейс UART, немає необхідності встановлювати перетворювач рівнів, оскільки рівні інтерфейсу UART в модулях WRAP THOR 2022-1, відповідають стандартним TTL-рівнями.
Приклад виконання схем інтерфейсів харчування, RS-232, SPI наведені на рис. 2. Блок живлення виконаний за стандартною схемою на базі мікросхеми DC / DC-перетворювача MIC5219-3.3BM5.
Для узгодження вихідних сигналів послідовного порту з RS-232 використана мікросхема перетворювача рівнів ICL3232ECB.
Як антен для модулів WRAP THOR 2022-1 можна використовувати F-антени, виконані на друкованій платі, чіп-антени або зовнішні антени.
Макет F-антени на друкованій платі показаний на рис. 3. Антена розроблена у формі літери F і має приблизні розміри 17,5 × 10 мм. Точні розміри антени повинні розраховуватися спеціально для кожного конкретного випадку, з урахуванням параметрів матеріалів друкованої плати. Опір контактної лінії між модулем і антеною має становити 50 Ом. У кожному разі рекомендується вимірювати імпеданс макета антени і коригувати друковану плату до досягнення максимального коефіцієнта посилення. Докладні рекомендації з проектування F-антени приведені в літературі [9].
Мал. 3. F-антена, виконана на друкованій платі
Як чіп-антени BlueGiga рекомендує антени марки 43XX11100-245 (AN2450000708031K) виробництва Phycomp. Це керамічні багатошарові антени для поверхневого монтажу на частоту 2,45 ГГц типу ISM-band для Bluetooth і WLAN IEEE 802.11b.
Приклад розміщення чіп-антени на друкованій платі показаний на рис. 4.
Мал. 4. Приклад розміщення чіп-антени
Як виносної зовнішньої антени можна рекомендувати, наприклад, антени марки LINX 2.4 CW-RCT виробництва LINX [10].
Модель WRAP THOR 2022 B2B відрізняється від базового модуля тим, що в ній є вбудована антена, стабілізатор напруги 5 / 3,3 В і міжплатний з'єднувальний роз'єм. Інші технічні характеристики відповідають таблиці 1. Ця модель є повністю закінченим пристроєм. Для його запуску в роботу досить підключити необхідні інтерфейсні групи, подати на модуль напруга живлення. Розміри 2202-B2B складають 40 × 20 × 4 мм.
Зовнішній вигляд модуля показаний на рис. 5. Іншою відмінністю WRAP THOR 2022 B2B від WRAP THOR 2022-1 є те, що даний модуль має всі необхідні міжнародні сертифікати і для його комерційної експлуатації не потрібно проводити додаткових випробувань на відповідність технічним умовам Bluetooth.
Мал. 5. Зовнішній вигляд модуля WRAP THOR 2022 B2B
З I кварталу 2006 року в продаж надходить новий модуль WT12 [11-12]. Це перша модель наступного покоління продукції Bluetooth® Class 2 виробництва BlueGiga, яка не має сьогодні світових аналогів. Чіпсет CSR's BlueСore-04 забезпечує повну відповідність модуля WT12 вимогам стандартів Bluetooth ® 2.0 + EDR, CE і FCC.
Модель забезпечує розширений діапазон швидкостей передачі (EDR) з максимальною швидкістю до 3 Мбіт / с. У модулі є вбудована антена. Крім того передбачена можливість підключення зовнішньої антени і зовнішньої флеш-пам'яті 8 Мбіт. Поточна версія ПО передбачає підтримку функції AFH (adaptive frequency hopping), що дозволяє Bluetooth-пристроям працювати в зоні дії WI-FI-пристроїв (802.11). У WT12 є USB v 1.1 і UART з функцією bypass mode. Програмне забезпечення підтримує профілі SPP, DUN, OBEX, HCI. Детальний технічний опис наведено в літературі [11].
Модуль WT12 має шість цифрових програмованих вводів / висновків.
Габарити WT12 складають 26 × 14 × 6 мм. Зовнішній вигляд модуля показаний на рис. 6.
Мал. 6. Зовнішній вигляд модуля WT12
У таблиці 2 наведено зведені порівняльні характеристики модулів BlueGiga.
Таблиця 2. Технічні характеристики модулів BlueGiga
У модулях BlueGiga використовується спеціальний підхід до програмної реалізації стека Bluetooth-протоколу, структурна схема якого показана на малюнку 7.
Мал. 7. Стек Bluetooth-протоколу модулів BlueGiga
BlueGiga пропонує різні варіанти прошивки модулів.
В даний час WRAP THOR 2022-1 і WRAP THOR 2022 B2B поставляються з базовою прошивкою v 2.0.2, відповідної Bluetooth-специфікації 1.2. Ця версія ПО має назву iWRAP. Модулі WT12 поставляються з прошивкою iWRAP, що забезпечує роботу цієї моделі відповідно до Bluetooth-специфікацією 2.0 і EDR.
У той же час доступною залишається і попередня версія, v 2.0.0, з назвою ASCIIPROF2.0.0.
Версія 1.2 також підтримує функцію AFH (adaptive frequency hopping). Технологія AFH здійснює прослуховування всіх 1600 робочих каналів. Якщо на якомусь з каналів працюють Wi-Fi-пристрої, то на цьому каналі передача інформації Bluetooth-пристроїв не здійснюється.
Більш детальна інформація наведена на сайті BlueGiga [13].
Програмний продукт iWRAP є Bluetooth-командний інтерфейс, що дозволяє розробникам різних пристроїв управляти Blue tooth-модулями WRAP THOR 2022-1, WRAP THOR 2022 b2b, WT12 за допомогою набору простих ASCII-команд. При цьому значно спрощується робота з модулями для початківців користувачів. Процес управління аналогічний управлінню модемами за допомогою AT - команд.
На відміну від попередньої версії з ASC II інтерфейсом, в програмний продукт iWRAP версії 2.0.2 вбудована підтримка HCI-інтерфейсу і «Профілю послідовного порту» (SPP - Serial Port Profile). У новій версії розробник може переводити модуль або в HCI-інтерфейс, або виконувати підтримку «Профілю послідовного порту» (SPP).
Програмний продукт iWRAP здійснює підтримку поновлення, що завантажується в модуль ПО через послідовний порт.
Пропускна здатність модулів з iWRAP становить 300 кбіт / с (ASCII-інтерфейс).
Детальний опис нових команд, реалізованих в iWRAP, приведено в документі [14].
При роботі в режимі HCI-інтерфейсу програмно реалізовані тільки три нижніх рівні (Bluetooth Radio, Baseband, LMP) стека Bluetooth-протоколу, який дозволяє кінцевому користувачеві здійснювати управління Bluetooth-модулем за допомогою команд інтерфейсу хост-контролера (Host Controller Interface). Однак для того, щоб встановити бездротове послідовне з'єднання між двома пристроями і виконувати передачу даних між ними, розробнику необхідно програмно реалізувати верхні рівні стека протоколу Bluetooth, до яких відносять L2-CAP, RFCOMM, SDP.
В іншому можливому варіанті - при роботі з SPP - реалізовані всі рівні стека протоколу Bluetooth, а також два його профілю: послідовного з'єднання (Serial Port Profile) і відкриття послуг (Service Discovery Profile).
Таким чином, кінцевому користувачеві надана можливість за допомогою набору команд інтерфейсу ASCII для бездротового послідовне з'єднання між двома Blue tooth-модулями і здійснювати обме н даними між ними.
Такий підхід дозволяє управляти Bluetooth-модулями WRAP THOR за допомогою спеціальних символьних команд інтерфейсу ASCII точно так же, як це робиться при роботі з звичайними модемами через стандартні AT-команди.
Наприклад, щоб отримати список Blue tooth-пристроїв, що знаходяться в зоні дії модуля WRAP THOR, досить набрати в командному рядку термінальної програми «INQUIRY time». За цією командою на екран виводиться список всіх Bluetooth-пристроїв, які були виявлені в зоні дії модуля WRAP THOR. Параметр time задає час пошуку. Нижче наведено приклад результату виконання команди INQUIRY 5 NAME:
Як інший приклад, що пояснює роботу модуля з підтримкою ASCII, можна привести команду 'CALL <bd_addr> 1101 RFCOMM'. Модуль буде намагатися з'єднатися через SPP з пристроєм, адреса якого <bd_addr>. Якщо з'єднання буде успішно встановлено, то користувач отримає відповідне повідомлення, і модуль автоматично переключиться в DATA-mode. У цьому режимі всі дані, що надходять через UART, будуть передаватися в прозорому режимі по Bluetooth-каналу.
Слід зазначити, що робота в режимі HCI надає розробникам більше можливостей, ніж у режимі з використанням ASCII. Так, максимальна пропускна здатність при роботі з ПЗ інтерфейсу хост-контролера становить 723 кбіт / с, що приблизно в два рази вище, ніж при роботі з ASCII. Кількість одночасних асинхронних з'єднань при роботі з HCI дорівнює 7. У той же час при використанні HCI для ведучого (master), веденого (Slave) і Bluetooth-пристроїв необхідно розробити різне ПО.
висновок
Детальну технічну документацію по продукції BlueGiga можна подивитися на сайті виробника www. bluegiga. com.
література
- Алексєєв В. Готові модулі Bluetooth фірми BlueGiga для системних інтеграторів телеметричного обладнання // Компоненти та технології. № 7. 2004. стор. 78.
- Алексєєв В., Агафонов М. Універсальні інтерфейси користувача Bluetooth-модулів виробництва фірми BlueGiga // Компоненти та технології. № 8. 2004. стор. 56.
- Агафонов М. ОЕМ-модулі Bluetooth на російському ринку // Сучасна електроніка. 2005. № 1.
- www. bluegiga. com / default. asp? f = 2 & t = 1 & p = 1200 & subp = 200
- WRAP THOR BLUETOOTH MODULE DATA SHEET (VERSION 1.0), WRAP THOR-2022-1 (Bluetooth module) WRAP THOR-2022-1-CR (Bluetooth module with Casira carrier board), REV 1.0, 2004.
- WRAP THOR BOARD-TO-BOARD BLUETOOTH MODULE DATA SHEET, WRAP THOR ™ Board-to-Board Module, Product ID: WRAP THOR BTBM 2022, 2004.
- WRAP MULTIRADIO ACCESS SERVER User's and Developer's Guide Version 2.0.2, June 28, 2004.
- iWRAP 2-0-2 User Manual Version 1.5 Tuesday, April 19, 2005.
- WRAP THOR Design Reference - Antennas, Internal F-antenna, Layout 21.01.2003 AA.
- http: //www.linxtechnologies. com / index. php? section = products & category = antennas & subcategory = monopole & series = rct_series
- http://www.bluegiga.com/default.asp?file=210
- http://www.bluegiga.com/default.asp?f=2&t=1&p=7800&subp=200
- http://www.bluegiga.com/default.asp?t=1&f=2&p=0&subp=0&did=257
Завантажити статтю в форматі PDF 
Інші статті на цю тему:
повідомити про помилку
Asp?Php?
Asp?
Asp?
Asp?