Bluetooth (BT) và phiên bản nâng cao Bluetooth (BLE) công suất thấp đã trở thành công nghệ chủ chốt trong lĩnh vực truyền thông. Thông qua các công nghệ này, các thiết bị Internet of Things (IoT) có thể kết nối và truyền dữ liệu không dây, bao gồm văn bản, âm thanh và video phát trực tuyến.
Tuy nhiên, việc thiết kế, triển khai và chứng nhận một nút BT hoàn chỉnh đòi hỏi kiến thức chuyên môn sâu rộng, bao gồm các chức năng kỹ thuật số và tương tự băng cơ sở, xử lý nhúng điều khiển bằng chương trình cơ sở, thiết kế RF của bộ khuếch đại mặt trước có độ ồn thấp của máy thu và bộ khuếch đại công suất máy phát.
Để đạt được các chức năng này, việc hỗ trợ quản lý năng lượng hiệu quả cũng cần thiết. Ngoài ra, mỗi nút BT phải đáp ứng một loạt yêu cầu mục tiêu toàn diện liên quan đến hiệu suất và tuân thủ các yêu cầu quy định liên quan đến nhiễu tần số vô tuyến (RFI) và nhiễu điện từ (EMI). Những quy định này có thể làm phức tạp việc thiết kế và làm chậm tốc độ triển khai thiết bị.
Bài viết này sẽ giới thiệu ngắn gọn về BLE và khả năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực thiết bị IoT công suất thấp. Sau đó giới thiệu các mô-đun BLE sẵn sàng sử dụng của Ezuro và giải thích cách các mô-đun này có thể giúp đẩy nhanh quá trình phát triển các nút IoT hỗ trợ BLE.
Từ Bluetooth đến BLE
Bluetooth là một tiêu chuẩn mở toàn cầu cho việc truyền dữ liệu không dây và giọng nói, được sử dụng để đạt được các kết nối không dây tầm ngắn, chi phí thấp giữa các thiết bị điện tử khác nhau. Bluetooth phù hợp để hoạt động ở dải tần 2,4 GHz Công nghiệp, Khoa học và Y tế (ISM) và các ứng dụng của nó bao gồm truyền âm thanh và hình ảnh văn bản ở khoảng cách giới hạn, truyền phát video, ghép nối điện thoại thông minh và tai nghe cũng như kết nối IoT công suất thấp.
Thông số kỹ thuật Bluetooth 1.0 yêu cầu khoảng cách truyền là 10 mét (áp dụng cho thiết bị Loại 2), kết nối mạng điểm-điểm đơn giản và tốc độ truyền dữ liệu là 732,2 kilobit mỗi giây (kb/s); Lô sản phẩm đầu tiên được ra mắt vào năm 2000. Trong các quy định cải tiến của phiên bản 2.0 (2004) và phiên bản 3.0 (2009) của tiêu chuẩn này, tốc độ truyền dữ liệu đã được tăng lên lần lượt là 3 megabit/giây và 24 megabit/giây (Mb/s).
Tuy nhiên, đối với nhiều ứng dụng mục tiêu, yêu cầu tiêu thụ điện năng của liên kết BT ban đầu là quá cao. Năm 2010, phiên bản 4.0 (BLE) đã được thông qua và phiên bản trước đó được đổi tên không chính thức thành Bluetooth Classic (Hình 1). Dựa trên ngăn xếp giao thức băng thông thấp được tối ưu hóa được thiết kế dành riêng cho các thiết bị IoT, BLE áp dụng chế độ không tải tiêu thụ điện năng cực thấp, giảm mức tiêu thụ điện năng khoảng 90%. Chế độ không hoạt động này cho phép các cảm biến IoT, đèn hiệu vị trí, nút nhà thông minh, thiết bị y tế và thiết bị theo dõi thể dục hoạt động bằng pin nút rất nhỏ trong vài năm.