全球尺寸最小、功效最高的藍牙5.1 SoC來了!

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來源:張國斌

自1994年由電信巨頭愛立信創制后,25年來,藍牙( Bluetooth? )技術已應用到我們生活的方方面面,2019年藍牙設備會出貨量會達到40億件,預計到2023年,藍牙設備的年出貨量將接近55億,年復合增長率達到8%!而這僅僅是以藍牙設備統計的數據,并不是藍牙芯片,如果換成藍牙芯片則出貨量更大。

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藍牙的名字來自于Harald Bluetooth的綽號,他是公元十世紀的一位北歐國王,他將紛爭不斷的丹麥部落統一為一個王國,而藍牙技術,也有望和這位國王一樣把各種短距離連接技術統一起來,藍牙5.0把傳統藍牙的傳輸距離、數據速率都提升了,而藍牙5.1精準到厘米級的定位則為藍牙開辟了室內定位的藍海市場(詳見《重磅!藍牙5.1引入“尋向功能”!有望激發一大波創新應用》),今天,一款全球最小的藍牙5.1 SoC來了,它可以在讓更多設備以低成本實現連接。

今天,藍牙低功耗領域的領頭羊Dialog半導體公司宣布,推出全球尺寸最小、功率效率最高的最新藍牙5.1 SoC DA14531及其模塊,它簡化了藍牙產品的開發,推動藍牙低功耗(BLE)連接技術實現更廣泛的應用。

“目前Dialog已經出貨了3億低功耗藍牙SoC,出貨量年增長率50%,我們有最廣泛的藍牙低功耗SoC及模塊產品組合,可以為IoT垂直市場而優化。”Dialog半導體公司低功耗連接業務部總監Mark de Clercq指出,“我們新推出的這顆藍牙SoC可以把系統添加藍牙低功耗連接功能的成本降低到0.5美元,而且我們不在系統性能和尺寸上妥協,尺寸僅為現有方案的一半并有全球領先的性能,這款芯片將觸發新一波十億IoT設備的誕生。”

那這10億設備來自哪里呢??他以一個金字塔為例,把目前藍牙產品市場做個劃分,基本是個金字塔---塔底端成本低用量大,塔尖是定制化產品但用量并不大 ,從塔尖逐漸往下,實際上產品是從定制往標準件發展,從標準化可充電發展到標準化可替代,再發展到標準化一次性設備。而DA14531瞄準的就是塔底的藍牙設備。

據他介紹,這款芯片又名SmartBond TINY?(這個系列未來還有產品在規劃)現已開始量產,封裝尺寸僅為2.0 x 1.7 mm,這顆芯片就是為了助推下一波10億IoT設備而設計的,這波浪潮的價格門檻是0.5美元,其用量是每年1000萬片級別。Mark表示Dialog的低功耗藍牙產品有兩個系列---DA146xx系列為高端系列 ,DA145XX為低端系列,這次發布的DA14531屬于低端系列暫不支持藍牙5.1的室內定位技術,但它支持藍牙5.1核心規范。

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成本如何降低?

他還詳細分析了Dialog如何實現0.5美元成本,其過程可謂的是精打細算、錙銖必較,首先是提升集成,就是把外部元件降低到最少,僅需6顆外部無源器件、1個時鐘源、1個電源即可實現完整的藍牙低功耗系統。對于開發人員來說,這意味著SmartBond TINY可以輕松地裝進任何產品設計,如電子手寫筆、貨架標簽、信標、用于物品追蹤的有源RFID標簽等。

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另外考慮到它的目標應用是一次性設備,這些一次性設備用完可能要扔掉,因此它還可以支持更小更便宜的電池工作,要考慮使用對環境影響最小的電池,所以可使用最小的一次性氧化銀,堿性電池以及紐扣電池。

在設計上它集成了降壓/升壓DC/DC可以節省0.2美元,它支持旁路模式無需DC/DC電感器所以可以節省0.03美元電感,它的封裝設計可以支持雙層電路板設計,無需微過孔 ,可以節省PCB成本,另外在單個32kHz外部晶振可以工作,所以這個設計可以節省0.07美元(百萬片用量)。

性能不打折

Mark 表示雖然DA14531的尺寸很小,成本很低但其性能并沒有打折,這個方案都經過了最新的IoT連接EEMBC基準IoTMark?-BLE測評,并獲得了高分,例如IoTMark?-BLE測評獲得了破紀錄的18300高分,比競品高35% 。

技術細節

這是SmartBond TINY的框圖,它基于強大的32位ARM? Cortex M0+?,支持藍牙5.1核心規范協議棧,集成了DC/DC轉換器,具有集成的內存及一套完整的模擬和數字外設,還支持旁路模式等。它的可編程輸出電源是-19.5到-2.5dbM,靈敏度是-94dBm ,它也支持智能喚醒,即便所有的GPIO處于休眠也可以喚醒,它還集成了溫度傳感器。

據介紹DA14531有創歷史新低的休眠及活躍功耗,可確保產品更長的運行時間和貨架壽命,即使是在采用最小的一次性電池情況下,在室溫可以保持240nA電流,帶喚醒出發的睡眠模式是700nA 而所有48kB內存處于活躍狀態的睡眠模式是1.6uA電流。

據悉,其架構和資源允許DA14531作為獨立的無線微控制器使用,或者為已經有微控制器的現有設計添加RF數據傳輸通道。例如的設計藍牙低功耗主要有兩個系列 ,

目標市場

DA14531瞄準很多應用,Mark強調它可以將目前還具備連接能力的設備輕松接入網絡,主要目標市場上是連網消費設備:包括信標、智能標簽、遙控器、接近標簽、連網手表、觸屏手寫筆、鼠標、玩具、低功耗傳感器、以及為現有應用添加“BLE數據傳輸通道”,還有連網醫療設備:連網注射器、吸入器、血糖監測儀、智能溫度貼、血壓計、溫度計等以及汽車應用:如胎壓監測系統、低功耗無線傳感器等。它可以輕松對設備進行設置,還方便設備進行聯網診斷,這是應用示例。

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Mark表示DA14531設計初衷即考慮可用于一次性產品,甚至印刷電池,即便是最小容量(<<30mAh)的電池也可以很好使用,可以支持可很好的使用支持數年的貨架壽命,對于具有高內阻的一次性電池,可以限制浪涌電流。他還表示DA14531將無線連接功能帶到以往由于尺寸、功耗或成本原因而不能及的應用,尤其是不斷增長的智慧醫療領域。SmartBond TINY將幫助吸入器、配藥機、體重秤、溫度計、血糖儀等應用實現無線連接功能。

開發工具和軟件

據介紹,Dialog提供與DA14531配套提供的是完整的 SmartSnippets?軟件開發套件,包括Dialog成熟且經過驗證的藍牙協議棧(已在現有量產的DA14585中采用)。如果使用的軟件和特性符合需求,該SDK有助于客戶輕松實現從現有的DA14585過渡到DA14531。

該SDK支持

  • ?藍牙5.1核心規范
  • ? SUOTA可輕松實現軟件在線升級
  • ? HCI/GTL支持,可作為外部MCU的BLE數據傳輸通道
  • ?基于軟件的真隨機數發生器(TRNG)安全特性
  • ?關鍵配置文件

此外,他表示Dialog也提供生產線工具,生產線工具包通過以下方式幫助客戶節省成本:一是加快生產設置(快速開始生產)二是生產線工具支持16臺設備并行測試,每臺測試設備測試耗時不到一秒。

對于用量不大的客戶,Dialog也提供SmartBond TINY模塊,它結合了DA14531主芯片的各項功能,有助于客戶快速在其新品種應用這款SoC,無需再去驗證其平臺,從而節省了產品開發的時間、工作量和成本,該模塊將BLE模塊的成本降低至1美元以下。

DA14531現在已經批量供貨,但是SmartBond TINY模塊要到明年2季度供貨。Mark強調不管客戶采用什么形式--芯片還是模塊,都可以降低系統成本。

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