CYW20819-Evaluierungskit besticht durch Bluetooth 5-SoC mit großem Funktionsumfang

Das vielseitige Einchip-Gerät integriert einen Mikrocontroller und Peripheriegeräte mit Unterstützung für einfache und erweiterte Bluetooth-Datenraten, BLE mit extrem niedrigem Energieverbrauch, Bluetooth Mesh und mehr.

Die CYW20819 (186-0727) von Cypress ist eine Bluetooth 5-Einzelchip-Lösung für Anwendungen wie Heimautomatisierung, Wearables und IoT, Eingangsgeräte und mehr. Sie unterstützt Modi von BLE mit extrem niedrigem Stromverbrauch bis hin zu EDR mit 3 Mbit/s und – was ziemlich spannend ist – Bluetooth Mesh 1.0.

In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Gerätearchitektur und -funktionen der CYW20819, bevor wir mit dem Evaluierungskit, der Softwareunterstützung und den bereitgestellten Beispielen fortfahren.

CYW20819: die Hauptmerkmale

Beginnen wir also mit dem CYW20819 Bluetooth Core:

• Entspricht Version 5.0 der Bluetooth Core Specification
• Umfasst Unterstützung für BR, EDR mit 2 Mbit/s und 3 Mbit/s, eSCO, BLE und LE mit 2 Mbit/s.
• Programmierbare Sendeleistung bis hin zu +4 dBm
• Ausgezeichnete Empfängerempfindlichkeit (-95,5 dBm für BLE mit 1 Mbit/s)

Der BT Core ist mit einem Mikrocontroller-Subsystem verbunden, das auf einem Arm Cortex M4 basiert, der bei 96 MHz getaktet ist, mit 160 KB RAM und 265 KB Secure Flash. Die Schnittstelle wird mit Peripheriegeräten ermöglicht, die ADC, 40x GPIOs, PWM, IR, I2C-Master und -Slave, 2x UARTs und 2x Quad-SPI-Ports mit Pin-Routing über einen E/A-Multiplexer umfassen. E/A-Mangel besteht also nicht!

Audioanwendungen profitieren unterdessen von einer PDM-Mikrofonschnittstelle, I2S- und PCM-Schnittstellen.

Wir verfügen also über einen funktionsreichen BT Core und ein ziemlich vielseitiges Mikro – was noch? Das Gerät umfasst außerdem Uhren und Energiemanagement sowie eine CGI-Schnittstelle (Coexistence Interface), mit der die gemeinsame Nutzung eines begrenzten 2,4-GHz-Spektrums bei Verwendung eines WLAN-Teils von Cypress optimiert werden kann.

Der Mikrocontroller führt den Bluetooth-Stack zusätzlich zum Anwendungscode aus, doch da sich dies in einem ROM-Speicher mit 1 MB befindet – der auch OTA-Firmware-Aktualisierungen unterstützt und eine Root of Trust bietet – bleibt der Flash-Speicher für die Anwendungsnutzung frei.

Bluetooth Mesh

Im Laufe der Jahre hat sich Bluetooth von einem Standard, der ursprünglich für die Kommunikation von Telefonen/Geräten mit geringer Reichweite und relativ geringer Bandbreite entwickelt wurde, zu wesentlich höheren Datenraten über EDR und einer ganzen Reihe von Anwendungsfällen mit extrem niedrigem Energieverbrauch dank Bluetooth Low Energy weiterentwickelt.

In der Zwischenzeit sind alternative Systeme wie Zigbee aufgetaucht, um drahtlose Sensoren, IoT- und Gebäudeautomatisierungsanwendungen usw. zu unterstützen. Einige davon – darunter auch Zigbee – haben von Mesh-Netzwerkfunktionen profitiert, wobei die effektive Reichweite durch eine Peer-to-Peer-Architektur erweitert wird, in der netzbetriebene Knoten als Router fungieren und Nachrichten zwischen anderen Knoten weiterleiten.

Mit der Einführung von Bluetooth Mesh 1.0 haben wir jetzt auch einen standardbasierten Ansatz zur Erweiterung der Reichweite von Bluetooth-Geräten. Aber mit dem Vorteil, dass viel mehr Geräte über Bluetooth-Funk verfügen. So können Sie beispielsweise ein Smartphone oder Tablet verwenden, um zunächst einen Sensorknoten zu konfigurieren, der dann in ein Mesh-Netzwerk eingebunden wird. Da das gleiche Funksystem für Konfiguration und Datenübertragung verwendet wird, sind nicht mehr zwei Funksysteme erforderlich und sie sind nicht mit zusätzlichen Kosten für zusätzliche physische Steuerungen und/oder einer schlechten Gerätebenutzbarkeit konfrontiert.

Evaluierungskit

Das Kit CYW920819EVB-02 (186-0727) bietet eine praktische Lösung für Evaluierungszwecke und den Versuchsaufbau. Es umfasst ein CYW20819-Trägermodul mit integrierter Antenne sowie Arduino-kompatible Erweiterungssteckverbinder, Tasten, LEDs, Heißleiter, einen Bewegungssensor und ein Stromversorgungs-Subsystem. Ein interessantes Merkmal dieses Subsystems ist die Möglichkeit, das Modul über eine Knopfzellenbatterie mit Strom zu versorgen, was besonders praktisch ist, wenn Sie BLE-Anwendungen testen möchten.

Es gibt auch verschiedene Stiftleisten für die Konfiguration und einen USB-UART für die Kommunikation mit einem PC, auf dem die Entwicklungstools ausgeführt werden.

Modus Toolbox

Die Entwicklungsumgebung und SDKs werden von der Modus Toolbox bereitgestellt, die auf der äußerst beliebten Eclipse-Open-Source-IDE aufsetzt. Eine besonders tolle Erkenntnis war, dass diese nicht nur für Windows-Betriebssysteme, sondern auch für Linux und MacOS verfügbar ist. Nach dem Herunterladen mussten für die Installation lediglich das Archiv extrahiert, eine einzige Abhängigkeit installiert und dann drei Shell-Skripte ausgeführt werden, bevor die IDE gestartet wurde.

Oben sehen Sie eine übergeordnete Ansicht. Beachten Sie, dass über die Mbed-Plattform auch eine alternative Entwicklungsumgebung zur Verfügung steht. Zu den wichtigsten Merkmalen der Modus Toolbox-SDK-Unterstützung gehören:

• Dual-Mode-Bluetooth-Stack im Geräte-ROM enthalten (BR/EDR und BLE)
• APIs auf BT-Stack- und Profilebene für die Entwicklung eingebetteter BT-Anwendungen (Host und Controller auf demselben Gerät)
• Das WICED™ HCI-Protokoll zur Vereinfachung der Entwicklung von Anwendungen, die eine Schnittstelle zu leistungsstärkeren Prozessoren erfordern
• APIs und Treiber für den Zugriff auf On-Chip-Peripherieblöcke wie SPI, UART und ADC.
• Zu den unterstützten Bluetooth-Protokollen gehören Generic Access Profile (GAP), Generic Attribute Profile (GATT), Security Manager Protocol (SMP), das Radio Frequency Communication-Protokoll (RFCOMM), Service Discovery Protocol (SDP) und BLE Mesh-Protokoll.
• BLE- und BR/EDR-Profil-APIs, Bibliotheken und Beispielanwendungen
• Unterstützung für Over-The-Air-Upgrade (OTA)

Beim Erstellen eines neuen Projekts in der Modus Toolbox können Sie eine Demo-Anwendung auswählen. Sie umfassen eine einfache Sensor-App und einen einfachen Client, einen Datenlogger, BLE-Beacon- und FMP-Apps (Find Me Profile), Tastatur-, Maus- und Remote-HID-Beispiele sowie eine Auswahl von Mesh-Demoanwendungen. Diese sind auch auf GitHub zusammen mit vielen anderen kleineren „Segmentanwendungen“ verfügbar, die bestimmte Funktionen klar demonstrieren, darunter beispielsweise OTA-Firmware-Upgrades.

— Andrew Back