首款单模芯片问世,低功耗蓝牙生态系统日趋完备

CC2540是业界首款单模低功耗蓝牙芯片,它的发布丰富了低功耗蓝牙生态系统。随着手机、PC等主设备更多具备低功耗蓝牙功能,一个十倍于传统蓝牙的市场或将呈现在我们面前。

蓝牙是近距离无线通信领域的重要技术之一,而蓝牙领域最新、最热的进展则是随着蓝牙4.0标准颁布而日益受到业界重视的低功耗蓝牙技术。低功耗蓝牙可以把 蓝牙的使用范围从手机、PC、蓝牙耳机等逐渐饱和的领域拓宽到医疗保健、移动配件甚至物联网等新兴领域。用TI模拟器件事业部业务拓展经理周翔的话说,这 些新兴领域的市场容量可能10倍于传统的应用领域。也正是看到了低功耗蓝牙应用的市场潜力,TI新近推出了业界首款单模低功耗蓝牙芯片CC2540。

蓝牙4.0标准是蓝牙SIG在2010年7月颁布的,标准推出后得到了业界的积极响应。在TI推出CC2540单模芯片之前,CSR推出了双模低功 耗蓝牙芯片。双模芯片主要用于手机、PC等低功耗蓝牙应用的主设备,所谓双模指的是既具备低功耗蓝牙功能又具备普通的蓝牙功能;而单模芯片则只具备低功耗 蓝牙性能,通常被用于低功耗蓝牙应用的从设备中。举例来说,在一个以手机和计步器构成的低功耗蓝牙应用中,计步器是从设备,它把采集到的用户的运动量信息 通过单模低功耗蓝牙传输给手机;具备双模芯片的手机是主设备,通过低功耗蓝牙接受计步器传出的数据,同时也具备普通蓝牙的功能。双模芯片和单模芯片的推出 解决了低功耗蓝牙生态系统的上游芯片供应问题。

和传统的蓝牙会进行语音传输以及蓝牙3.0以高速数据传输为特征不同,低功耗蓝牙在应用中主要以传输简单的数据为主,不承担语音传输和大数据量数据 传输的任务,这是低功耗蓝牙的低功耗特性所决定的。低功耗蓝牙为了保证低功耗特性,简化了握手协议、缩短了唤醒时间等,在短时间、小数据量的数据传输中, 这种协议上的简化和唤醒时间所能带来的功耗节省表现明显。周翔表示,在这种类型的数据传输中,低功耗蓝牙的功耗仅为传统蓝牙的十分之一,这也是为什么采用 低功耗蓝牙时设备只使用一块纽扣电池便可使工作时间达到以年为单位计算的原因之一。而在长时间、大数据量的传输中,由于握手协议和唤醒时间在整个任务的数 据量以及全部持续时间中所占的比例较低,其低功耗的优越性会大打折扣。

低功耗蓝牙目前比较明确的应用有消费类医疗、移动附件、运动及健康应用等。比如将消费类医疗监护设备上的信息传给手机,再通过手机远程传送给医疗机 构,从而对病患的身体状况进行有效的监控;又如做成各种各样的防丢器,安装在箱包、钥匙,甚至是遥控器上,当这些物品离开用户超过设定的距离,或者接收到 触发信号就给予报警或者提示,使消费者的生活更方便更安全;甚至还可以作为水下监护装置,佩戴在游泳者的身体上,当游泳者位于某一提前设定的水深时间超过 一定时间后,通过声音等方式报警提醒救生人员以挽救生命。总之,低功耗蓝牙的出现为电子设备的设计师提供了更多的可能性。而且将低功耗蓝牙技术与传感技术 结合也将在物联网等领域发挥重要作用。

除了低功耗蓝牙芯片,TI的很多其他产品线的产品也在业内以低功耗特性著称,比如MCU产品线的经典产品MSP430等。而TI的低功耗蓝牙芯片可 以与其他这些低功耗产品配合使用。TI低功耗RF产品部市场营销经理Volker Prueller就指出:“CC2540与CC257X将TI现有的低功耗射频、WiLink、BlueLink以及MSP430 MCU产品系列完美整合,进一步巩固了TI在完整高集成短距离无线连接解决方案领域的业界领先地位。”CC2540的其他特性还包括:1. 器件固件可进行现场更新,数据可片上存储,从而可为开发商提高灵活性;2. 出色的长距离链路预算(高达+97dB),以及与其它2.4 GHz器件的良好共存性;3. 出色的互操作性和兼容性。

蓝牙一般针对点对点的应用,不组网,而在实际应用中,比如在运动和减肥以及个人健康设备间会存在组网的需求。针对此,TI和蓝牙低功耗芯片CC2540一 起发布了ANT网络处理器芯片CC257x。ANT是为传感器和控制网络设计的2.4GHz WSN协议,其定位和应用范围与低功耗蓝牙类似,且在主从模式下均为超低功耗,并且可以组成星状网络。CC257x ANT网络处理器的主要特性包括:1. 交钥匙式传感器解决方案,提供从2.4GHz CC257x网络处理器、MSP430主机微处理器到软件以及应用的全方位支持;2. 优化的软硬件,集成ANT-FS功能与AES加密功能,可减少外围组件并降低BOM成本;3. 提供同类竞争器件中最高的链路预算(+95dB)和优异的选择性,可实现与其它2.4GHz器件的共存;4. 出色的互操作性/兼容性,提供具有传感器的ANT(CC257x)与移动器件(WiLink 7.0与WiLink 6.0解决方案)支持,可实现全面的系统解决方案。

调研机构ABI Research认为,从2009年开始,低功耗蓝牙技术芯片组发货量将呈现78%的年复合增长率,到2014年其发货量将达到25亿,但是单模芯片的发 货量将小于三分之一。这是因为单模产品的起量必须依赖于双模产品的普及,越多的手机、PC具备了双模低功耗蓝牙芯片,相应地才会有更多单模低功耗蓝牙设备 出项。但从应用的广度看,最终单模低功耗蓝牙芯片的出货量一定会超过双模芯片。

(本文原文刊载于《集成电路应用》杂志2011年第1期,[作者]  刘辉 转载请注明出处。)

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