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多用途单片机集成了微控制器和外围设备,并支持基础和增强蓝牙数据速率、超低功耗 BLE、蓝牙 Mesh 等功能。
Cypress 推出的 CYW20819 (186-0727) 是一款蓝牙 5 单片解决方案,专为家庭自动化、可穿戴设备和 IoT、输入设备等应用而设计。支持的模式从超低功耗 BLE 到 EDR 3Mbps,此外令人激动的是,它还支持蓝牙 Mesh 1.0。
在这篇博客文章中,我们将看看 CYW20819 设备的架构和功能,接着介绍评估套件、软件支持和提供的示例。
CYW20819 的主要特点
现在让我们从 CYW20819 蓝牙核心开始:
- 符合蓝牙核心规范0
- 支持 BR、EDR 2 Mbps 和 3 Mbps、eSCO、BLE 和 LE 2 Mbps
- 可编程的发射功率,最高可达 +4 dBm
- 卓越的接收器灵敏度(对于 BLE 1 Mbps 为 -95.5 dBm)
蓝牙核心连接至基于时针频率为 96MHz 的 Arm Cortex M4 微控制器子系统,带 160KB RAM 和 265KB 安全闪存。它可借助许多外围设备进行连接,包括 ADC、40x GPIO、PWM、IR、I2C 主从设备,以及 2x UART 和 2x Quad-SPI 端口等,引脚通过 I/O 多路复用器接线。因此不会缺少 I/O!
同时,音频应用得益于 PDM 麦克风接口、I2S 和 PCM 接口。
因此,我们有了功能丰富的蓝牙核心和多用途麦克风。除此之外还有什么?该设备还集成了时钟、电源管理,以及共存接口 (CGI)。当使用 Cypress 提供的 WLAN 零件时,该接口可用于优化有限的 2.4GHz 频谱共享。
除应用代码之外,微控制器还运行蓝牙协议栈,但是由于这些位于 1MB ROM 内(还支持 OTA 固件升级并提供根信任),闪存可用于应用用途。
蓝牙 Mesh
这些年来,蓝牙从一种原本是为短距离和相对低带宽的电话/设备通讯开发的标准,逐渐演变到通过 EDR 支持高得多的数据传输速率,以及凭借低功耗蓝牙支持各种超低功耗应用。
与此同时,Zigbee 等替代系统逐渐用于无线传感器、IoT 和建筑自动化等应用。部分系统(包括 Zigbee)得益于网状网络功能,而有效范围通过点对点架构得以扩大,其中电源供电节点作为路由器在其它节点之间传递消息。
蓝牙 Mesh 1.0 的到来意味着我们现在也有了用于扩大蓝牙设备工作范围的标准方案。尽管其中也有蓝牙无线电设备远比以前更多的原因。因此,举例来说,您可以使用智能手机或平板电脑完成传感器节点的初始配置,接着它加入了网状网络;配置和数据传输使用同一组无线电,因此无需配备两组无线电,避免因需要增加物理控制导致成本上升和/或设备可用性变差。
评估套件
CYW920819EVB-02 套件 (186-0727) 提供了便利的评估解决方案和原型解决方案。它配备 CYW20819 载波模块和集成天线,加上兼容 Arduino 的扩展头、按钮、LED、热敏电阻器、运动传感器和电源子系统。最后这个系统有一个非常有意思的功能,就是能通过钮扣电池为模块供电,此功能在您想要测试 BLE 应用时非常实用。
除此之外,还有各种用于配置的排针以及用于与运行开发工具的个人电脑通信的 USB UART。
Modus Toolbox
开发环境和 SDK 由 Modus Toolbox 提供,该软件是以极受欢迎的开源 Eclipse IDE 为基础创建的。我发现,该软件不仅支持 Windows 操作系统,还支持 Linux 和 MacOS,这一点非常实用。下载后,安装基本只是提取存档、安装单值依赖,然后运行三个外壳脚本并随之启动 IDE 的过程。
上图显示了高级视图,请注意,通过 Mbed 平台还能提供其他的开发环境。Modus Toolbox SDK 支持的主要功能有:
- 位于设备 ROM 中的双模式蓝牙 (BT) 协议栈(BR/EDR 和 BLE)
- 用于嵌入式蓝牙应用开发的蓝牙协议栈和规范层等级 API(主设备和控制器在同一台设备上)
- WICED™HCI 协议,用于简化需要连接更多性能强大的处理器的应用程序的开发
- API 和驱动器,用于访问 SPI、UART 和 ADC 等片上外围模块
- 支持的蓝牙协议包括通用访问规范层 (GAP)、通用属性规范层 (GATT)、安全管理协议 (SMP)、射频通信协议 (RFCOMM)、服务发现协议 (SDP) 和 BLE Mesh 网络协议
- BLE 和 BR/EDR 规范层 API、库和示例应用程序
- 支持空中下载技术 (OTA) 升级
当在 Modus Toolbox 中创建新的项目时,可以选择演示应用程序,这些应用程序包含简单的传感器应用程序和客户端、数据记录器、BLE 信号灯塔和 Find Me profile (FMP) 应用程序、键盘、鼠标和远程 HID 示例,加上一系列网状网络演示应用程序。这些均可以在 GitHub 上找到,此外还能找到更多更小型的“剪切应用程序”。这些应用程序具有清晰的特定功能,例如 OTA 固件升级等。