Как выглядит bluetooth на доске

Обновлено: 21.11.2024

Печатные платы с технологией Bluetooth могут создавать проблемы из-за помех, потери данных и плохой целостности сигнала, если не будут приняты определенные меры предосторожности. Мы изложим множество правил и указаний, которые следует учитывать при выборе технологии Bluetooth для конкретного приложения и, в частности, при проектировании ее на печатной плате.

Многие приложения используют Bluetooth, в том числе:

Маяки, используемые в торговых центрах.
Оправы Eddystone для промышленных датчиков
Гарнитуры и аудио/стереоустройства.
Удаленные периферийные устройства, такие как игровые контроллеры или компьютерные мыши и клавиатуры.
Системы домашней автоматизации
Беспроводные приложения бытовой электроники, включая камеры, принтеры и телефоны.

Каждое приложение использует одну и ту же распространенную технологию Bluetooth, но использует ее по-разному, и в зависимости от типа подключения инженер-проектировщик должен внедрить основные принципы для оптимизации целостности сигнала и общей эффективности устройства.

Bluetooth – не самый быстрый способ беспроводной связи по сравнению с Wi-Fi, однако он становится все быстрее. Он также плохо проходит через стены и другие близлежащие препятствия и имеет плохой радиус действия.

Это по-прежнему хороший выбор, несмотря на то, что он находится в стадии разработки (5.0 — это самое последнее обновление, которое является значительным улучшением по сравнению с 4.2). По большей части это довольно маломощный, надежный, безопасный, широко поддерживаемый вариант, который можно легко реализовать на широком спектре небольших периферийных устройств.

Bluetooth существует уже более 20 лет и все еще развивается. Несмотря на то, что скорость, мощность, дальность действия, безопасность и другие характеристики с годами улучшились, у него все еще есть некоторые из тех же проблем, что и с момента его создания в середине -90, включая его чувствительность к помехам сигнала.

Так что же можно сделать с точки зрения конструкции печатной платы, чтобы оптимизировать целостность сигнала, свести к минимуму помехи и потери пакетов данных?

Быстрая сборка печатных плат.

Вот несколько соображений по проектированию схемы Bluetooth и общие практические правила:

Используйте сертифицированные модули

<р>1. Если вы включаете Bluetooth в продукт и ограничены в ресурсах, рассмотрите возможность использования предварительно сертифицированного, полностью автономного модуля, чтобы ускорить разработку и время выхода на рынок. В конце концов, это может немного снизить стоимость, но, как правило, предотвращает несколько головных болей, которые могут возникнуть из-за размещения/конструкции антенны и восприимчивости к электромагнитным помехам.

Сегодня на рынке есть несколько сертифицированных модулей по разумной цене, и большинство из них содержат небольшой процессор ARM, например RN4020 или RN4870 от Microchip, или BT121 или BGM113 от Silicon Labs. Наличие встроенного процессора дает ему больше гибкости и мощности, например, управление простыми периферийными устройствами через GPIO, SPI, I2C, PWM и т. д. в дополнение к стеку Bluetooth.

Проверьте выбор устройства Bluetooth

<р>2. Убедитесь, что вы выбираете подходящее устройство Bluetooth для приложения, а также что антенна имеет соответствующий размер и настроена.

Если вы ищете простое приложение-маяк, в котором вам нужно сообщать о местоположении или данных только короткими всплесками/интервалами, тогда экономичное решение с низким энергопотреблением (Bluetooth Low Energy или BLE) с минимальным набором функций и периферийных устройств. можно использовать для экономии бортовой недвижимости и конечной стоимости.

Если вы ищете приложение Bluetooth с более высокой пропускной способностью, потоковой передачей аудио или обменом данными, вам может понадобиться что-то, что имеет немного большую мощность передачи, более высокую чувствительность приема и более высокую скорость передачи данных (хотя и замедляет снижение скорости передачи данных обычно помогает свести к минимуму число потерянных пакетов).

Если вы ищете что-то вроде универсального чипа, рассмотрите возможность использования наборов микросхем, содержащих мощные или дополнительные процессоры, которые включают доступные контакты UART, SPI, I2C, PWM, ADC, DAC и GPIO.

Если вы работаете над чем-то, что сильно зависит от показаний RSSI, убедитесь, что его монитор RSSI имеет достаточное разрешение в дБ.

Разделение или удаление медных сигналов и высокоэнергетических компонентов

<р>3. При проектировании чипсета или модуля Bluetooth область антенны должна быть полностью свободна от близлежащих медных сигналов или компонентов, несущих значительное количество энергии (особенно переключаемые пути питания, такие как повышающие или понижающие преобразователи).

Кроме того, в области (и слоях платы) не должно быть плоскостей и полигональных заливок. Большинство производителей наборов микросхем Bluetooth предоставляют рекомендации по компоновке, которым следует строго следовать при проектировании печатной платы.Если вы вручную размечаете область антенны, используйте заземляющую пластину, если это необходимо, чтобы обеспечить хорошую полосу пропускания на входе, и убедитесь, что имеется достаточно места для элементов настройки (для печатных и керамических антенн требуется заземляющая пластина).< /p>

Используйте заземляющие переходные отверстия, чтобы предотвратить нежелательное излучение от края печатной платы, поскольку оно может проникать в близлежащие сигналы Bluetooth. Если можете, постарайтесь сделать форму платы оптимизированной для устройства Bluetooth и расположения его антенны, держа ее на краю и подальше от близлежащих компонентов и сигналов. При использовании аналоговых сигналов, таких как аудио, убедитесь, что аналоговая и цифровая плоскости заземления разделены.

Кроме того, всегда полезно экранировать электронику (конечно, не антенну), чтобы предотвратить перекрестную связь и свести к минимуму воспринимаемый шум.

Примечания по блоку питания

<р>4. Убедитесь, что шина, подающая питание на модуль или микросхему Bluetooth, чистая, и при необходимости используйте обходные (1,0 мкФ) и развязывающие конденсаторы (0,1 мкФ и 10 нФ). Также не стесняйтесь использовать ферритовые кольца на шине питания, входящей в область Bluetooth на плате, чтобы подавить высокочастотный шум.

Инструменты и анализ

<р>5. Если вы проектируете область антенны, убедитесь, что у вас есть надлежащее оборудование (например, анализатор цепей) для анализа и настройки согласующей сети, или рассмотрите возможность отправки проекта в стороннюю испытательную лабораторию радиочастот.

Учитывайте реальные препятствия

<р>6. Существует множество вещей, которые могут вызвать помехи или расстройку во время соединения Bluetooth, в том числе близлежащая вода (люди тоже… мы в основном состоим из воды), металлизированные предметы, смартфоны/планшеты, компьютеры, устройства, работающие на в том же диапазоне ISM, что и микроволновые печи или технологии WLAN, источники питания, беспроводное радиочастотное видео, офисное освещение и домашние телефоны.

Он очень подвержен потере сигнала даже при сопряжении на близком расстоянии (1–2 метра). Если существует более высокий риск такого рода факторов, влияющих на качество сигнала, выберите устройство с более высокой мощностью и работайте на более низкой скорости, чтобы свести к минимуму потерю пакетов. Или, если электроника находится внутри корпуса, убедитесь, что металлизированные материалы сведены к минимуму и находятся далеко от модуля BLE. Связь между уровнем сигнала Bluetooth и расстоянием не является линейной зависимостью. На самом деле, это очень нелинейно и несколько непредсказуемо в зависимости от окружающей среды, но следует общему шаблону (показанному ниже).

Разрабатываете ли вы небольшой простой модуль Beacon или энергоемкий концентратор Bluetooth с потоковой передачей данных, соблюдение этих соображений может избавить вас от множества головных болей на этапе тестирования/реализации.

С расширением сборки печатных плат Bluetooth настало захватывающее время для включения беспроводной связи и управления в продукты, и в будущем будут только более компактные, быстрые, дешевые и прочные компоненты Bluetooth.

Мы в San Francisco Circuits рады помочь воплотить эти новые концепции в жизнь. Партнерство с опытным поставщиком печатных плат и поставщиком услуг по сборке печатных плат с инженерами, которые имеют давние отношения с поставщиками компонентов, имеет решающее значение для успеха вашего следующего производства и сборки печатных плат Bluetooth.

Сертификаты Сан-Франциско, Inc.

Трассы Сан-Франциско – Сан-Диего

3914 Murphy Canyon Rd., Suite A244
Сан-Диего, Калифорния 92123
Местный: (858) 576-7202

SparkFun Pro nRF52840 Mini — плата для разработки Bluetooth

SparkFun Pro nRF52840 Mini — это отладочная плата для Nordic nRF52840 — мощного процессора ARM Cortex-M4…

SparkFun Bluetooth Mate Silver

Bluetooth Mate очень похож на наш модем BlueSMiRF, но он разработан специально для использования с нашими [Arduino Pro]…

Bluetooth-модем SparkFun — BlueSMiRF Silver

BlueSMiRF Silver — новейшая замена беспроводному последовательному кабелю Bluetooth от SparkFun Electronics! Эта версия…

Как работает Bluetooth

Протокол Bluetooth работает на частоте 2,4 ГГц в той же нелицензируемой полосе частот ISM, где также существуют радиочастотные протоколы, такие как ZigBee и WiFi. Существует стандартизированный набор правил и спецификаций, который отличает его от других протоколов. Если у вас есть несколько часов, чтобы убить и вы хотите изучить все тонкости Bluetooth, ознакомьтесь с опубликованными спецификациями, в противном случае вот краткий обзор того, что делает Bluetooth особенным.

Главные, подчиненные и пикосети

Сети Bluetooth (обычно называемые пикосетями) используют модель ведущий/ведомый для управления тем, когда и куда устройства могут отправлять данные. В этой модели одно ведущее устройство может быть подключено к семи различным ведомым устройствам. Любое ведомое устройство в пикосети может быть подключено только к одному ведущему устройству.

Мастер координирует обмен данными по всей пикосети. Он может отправлять данные любому из своих ведомых устройств, а также запрашивать данные у них. Ведомым разрешено только передавать и получать от своего хозяина. Они не могут разговаривать с другими ведомыми устройствами в пикосети.

Адреса и имена Bluetooth

Этот адрес должен быть виден на большинстве устройств Bluetooth. Например, на этом Bluetooth-модуле RN-42 адрес, напечатанный рядом с «MAC NO». 000666422152:

Часть "000666" этого адреса – это OUI компании Roving Networks, производителя модуля. Каждый модуль RN будет совместно использовать эти старшие 24 бита. Часть модуля "422152" является более уникальным идентификатором устройства.

Устройства Bluetooth также могут иметь удобные для пользователя имена. Обычно они представляются пользователю вместо адреса, чтобы помочь определить, какое это устройство.

Правила для имен устройств менее строгие. Они могут иметь длину до 248 байт, и два устройства могут иметь одно и то же имя. Иногда в имя могут быть включены уникальные цифры адреса, чтобы различать устройства.

Процесс подключения

Создание Bluetooth-соединения между двумя устройствами — это многоэтапный процесс, включающий три последовательных состояния:

Запрос. Если два устройства Bluetooth абсолютно ничего не знают друг о друге, одно из них должно выполнить запрос, чтобы попытаться обнаружить другое. Одно устройство отправляет запрос на запрос, и любое устройство, прослушивающее такой запрос, ответит своим адресом и, возможно, своим именем и другой информацией.
Пейджинг (подключение). Пейджинг – это процесс установления соединения между двумя устройствами Bluetooth. Прежде чем это соединение можно будет инициировать, каждое устройство должно знать адрес другого (найденный в процессе запроса).
Подключение. После того как устройство завершило процесс пейджинга, оно переходит в состояние подключения. При подключении устройство может либо активно участвовать, либо быть переведено в спящий режим с низким энергопотреблением.
- Активный режим. Это обычный режим подключения, когда устройство активно передает или получает данные.
- Sniff Mode. Это энергосберегающий режим, в котором устройство менее активно. Он будет находиться в спящем режиме и прослушивать передачи только с заданным интервалом (например, каждые 100 мс).
- Режим удержания. Режим удержания — это временный энергосберегающий режим, в котором устройство находится в спящем режиме в течение определенного периода, а затем возвращается в активный режим по истечении этого интервала. Мастер может дать команду ведомому устройству удерживать.
- Режим парковки. Режим "Парковка" — самый глубокий из режимов сна. Ведущий может дать подчиненному команду «припарковаться», и этот подчиненный станет неактивным до тех пор, пока ведущий не прикажет ему вернуться в спящий режим.

Связь и сопряжение

Когда два Bluetooth-устройства имеют особое сходство друг с другом, их можно связать вместе. Связанные устройства автоматически устанавливают соединение, когда они находятся достаточно близко. Например, когда я завожу машину, телефон в моем кармане немедленно подключается к автомобильной системе Bluetooth, потому что они связаны друг с другом. Взаимодействия с пользовательским интерфейсом не требуются!

Облигации создаются с помощью однократного процесса, называемого сопряжением. Когда устройства соединяются, они обмениваются своими адресами, именами и профилями и обычно сохраняют их в памяти. У них также есть общий секретный ключ, который позволяет им связываться, когда они будут вместе в будущем.

Сопряжение обычно требует процесса аутентификации, когда пользователь должен подтвердить соединение между устройствами. Поток процесса аутентификации различается и обычно зависит от возможностей интерфейса того или иного устройства. Иногда сопряжение представляет собой простую операцию «Просто работает», когда для сопряжения достаточно одного нажатия кнопки (это обычно для устройств без пользовательского интерфейса, таких как гарнитуры). В других случаях сопряжение включает в себя сопоставление 6-значных цифровых кодов. Более старые, устаревшие (v2.0 и более ранние) процессы сопряжения включают ввод общего PIN-кода на каждом устройстве. Длина и сложность PIN-кода может варьироваться от четырех цифр (например, "0000" или "1234") до 16-символьной буквенно-цифровой строки.

Мощные классы

Мощность передачи и, следовательно, дальность действия модуля Bluetooth определяется его классом мощности. Существует три определенных класса мощности:

< td>100 мВт

Номер класса	Максимальная выходная мощность (дБм)	Максимальная выходная мощность (мВт)	Максимальный диапазон
Класс 1	20 дБм	100 м
Класс 2	4 дБм	2,5 мВт	10 м
Класс 3	0 дБм	1 мВт	10 см

Некоторые модули могут работать только в одном классе мощности, в то время как другие могут изменять свою мощность передачи.

Профили Bluetooth

Профили Bluetooth – это дополнительные протоколы, основанные на базовом стандарте Bluetooth и позволяющие более четко определить, какие данные передает модуль Bluetooth. В то время как спецификации Bluetooth определяют, как технология работает, профили определяют, как она используется.

Профили, которые поддерживает устройство Bluetooth, определяют, для каких приложений оно предназначено. Например, гарнитура Bluetooth для громкой связи будет использовать профиль гарнитуры (HSP), а контроллер Nintendo Wii будет реализовывать профиль устройства с интерфейсом пользователя (HID). Чтобы два устройства Bluetooth были совместимы, они должны поддерживать одинаковые профили.

Давайте рассмотрим несколько наиболее часто встречающихся профилей Bluetooth.

Профиль последовательного порта (SPP)

Если вы заменяете последовательный коммуникационный интерфейс (например, RS-232 или UART) на Bluetooth, вам подойдет профиль SPP. SPP отлично подходит для отправки пакетов данных между двумя устройствами. Это один из наиболее фундаментальных профилей Bluetooth (первоначальная цель Bluetooth заключалась в том, чтобы заменить кабели RS-232).

При использовании SPP каждое подключенное устройство может отправлять и получать данные так же, как если бы между ними были соединены линии RX и TX. Например, два Arduino могут общаться друг с другом из разных комнат, а не из-за стола.

Устройство с интерфейсом пользователя (HID)

HID — это профиль для устройств ввода данных с поддержкой Bluetooth, таких как мыши, клавиатуры и джойстики. Он также используется во многих современных игровых контроллерах, таких как контроллеры WiiMotes или PS3.

Профиль Bluetooth HID на самом деле представляет собой вариацию на профиль HID, уже определенный для USB-устройств ввода данных человеком. Подобно тому, как SPP служит заменой кабелям RS-232, HID стремится заменить кабели USB (гораздо более сложная задача!).

Профиль громкой связи (HFP) и профиль гарнитуры (HSP)

Эти Bluetooth-наушники, из-за которых важные деловые люди выглядят болтливыми чокнутыми? Обычно они используют профиль гарнитуры (HSP) или профиль громкой связи (HFP).

HFP используется в аудиосистемах громкой связи, встроенных в автомобили. Помимо функций HSP, в нем реализовано несколько функций, позволяющих выполнять стандартные действия по телефону (прием/отклонение вызовов, завершение вызова и т. д.), когда телефон остается в кармане.

Расширенный профиль распространения аудио (A2DP)

Расширенный профиль распространения звука (A2DP) определяет способ передачи звука с одного устройства Bluetooth на другое. В то время как HFP и HSP отправляют звук на оба устройства и с них, A2DP является улицей с односторонним движением, но качество звука может быть намного выше.A2DP хорошо подходит для беспроводной передачи звука между MP3-плеером и стереосистемой с поддержкой Bluetooth.

Большинство модулей A2DP поддерживают ограниченный набор аудиокодеков. По крайней мере, они будут поддерживать SBC (поддиапазонный кодек), а также могут поддерживать MPEG-1, MPEG-2, AAC и ATRAC.

Профиль дистанционного управления аудио/видео (AVRCP)

Профиль дистанционного управления аудио/видео (AVRCP) позволяет удаленно управлять устройством Bluetooth. Обычно он реализуется вместе с A2DP, чтобы удаленный динамик мог указать устройству, отправляющему звук, перемотать вперед, назад и т. д.

Распространенные версии

Bluetooth постоянно развивался с момента его появления в 1994 году. Самое последнее обновление Bluetooth, Bluetooth версии 4.0, только начинает набирать обороты в отрасли бытовой электроники, но некоторые из предыдущих версий все еще широко используются. Вот краткое изложение часто встречающихся версий Bluetooth:

Bluetooth 1.2

Выпуски v1.x заложили основу для протоколов и спецификаций, на которых будут основываться будущие версии. Bluetooth версии 1.2 — это последняя и наиболее стабильная версия 1.x.

Эти модули довольно ограничены по сравнению с более поздними версиями. Они поддерживают скорость передачи данных до 1 Мбит/с (на практике это больше похоже на 0,7 Мбит/с) и максимальную дальность действия 10 метров.

Bluetooth v2.1 + EDR

В версиях Bluetooth версии 2.x реализована повышенная скорость передачи данных (EDR), в результате чего потенциальная скорость передачи данных увеличилась до 3 Мбит/с (на практике ближе к 2,1 Мбит/с). Bluetooth версии 2.1, выпущенной в 2007 году, представил безопасное простое сопряжение (SSP), в результате чего процесс сопряжения был переработан.

Модули Bluetooth версии 2.1 по-прежнему широко распространены. Для низкоскоростных микроконтроллеров, где 2 Мбит/с по-прежнему быстро, версия 2.1 дает почти все, что им может понадобиться. Модуль Bluetooth RN-42, например, по-прежнему популярен в таких продуктах, как Bluetooth Mate и BlueSMiRF HID.

Bluetooth v3.0 + HS

Вы думали, что 3 Мбит/с — это быстро? Умножьте это на восемь, и вы получите оптимальную скорость Bluetooth v3.0 — 24 Мбит/с. Однако эта скорость может быть немного обманчивой, потому что данные на самом деле передаются через соединение WiFi (802.11). Bluetooth используется только для установления соединения и управления им.

Определить максимальную скорость передачи данных для устройства версии 3.0 может быть непросто. Некоторые устройства могут быть помечены как «Bluetooth v3.0+HS», а другие могут быть помечены как «Bluetooth v3.0». Только устройства с суффиксом «+HS» способны маршрутизировать данные через Wi-Fi и достигать скорости 24 Мбит/с. Устройства Bluetooth v3.0 по-прежнему ограничены максимальной скоростью 3 Мбит/с, но они поддерживают другие функции, представленные в стандарте 3.0, такие как улучшенное управление питанием и режим потоковой передачи.

Bluetooth v4.0 и Bluetooth с низким энергопотреблением

Bluetooth 4.0 разделил спецификацию Bluetooth на три категории: классический, высокоскоростной и с низким энергопотреблением. Классическая и высокоскоростная связь с версиями Bluetooth v2.1+EDR и v3.0+HS соответственно. Отличительной чертой Bluetooth версии 4.0 является Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE).

BLE – это масштабная переработка спецификаций Bluetooth, предназначенная для приложений с очень низким энергопотреблением. Он жертвует дальностью (50 м вместо 100 м) и пропускной способностью (0,27 Мбит/с вместо 0,7-2,1 Мбит/с) для значительной экономии энергопотребления. BLE предназначен для периферийных устройств, которые работают от батарей и не требуют высоких скоростей передачи данных или постоянной передачи данных. Умные часы, такие как MetaWatch, являются хорошим примером этого приложения.

Сравнение беспроводных сетей

Bluetooth — далеко не единственный протокол беспроводной связи. Возможно, вы читаете это руководство через сеть WiFi. Или, может быть, вы даже играли с ZigBees или XBees. Так чем же Bluetooth отличается от остальных протоколов беспроводной передачи данных?

Давайте сравним и сопоставим. Мы включим BLE как отдельный объект от Classic Bluetooth.

< td>802.15.1< td>11 (b), 54 (g), 600 (n) < tr align="center">

Имя	Классический Bluetooth	Bluetooth 4.0 с низким энергопотреблением ( BLE)	ZigBee	WiFi
Стандарт IEEE	802.15.1	802.15.4	802.11 (a, b, g, n)
Частота (ГГц)	2,4	2,4	0,868, 0,915, 2,4	2,4 и 5
Максимальный исходный битрейт (Мбит/с)	1–3	1	0,250
Стандартная скорость передачи данных (Мбит/с)	0,7- 2,1	0,27	0.2	7 (b), 25 (g), 150 (n)
Максимальный (вне помещения) диапазон (метры)< /th>	10 (класс 2), 100 (класс 1)	50	10-100	100-250	Относительное энергопотребление	Среднее	Очень низкое	Очень низкое	Высокое
Пример срока службы батареи	Дней	От месяцев до лет	От месяцев до лет	Часы
Размер сети	7	Не определено	64 000 +	255

Bluetooth — не лучший выбор для любой работы с беспроводными сетями, но он отлично подходит для приложений, связанных с заменой кабеля на небольшом расстоянии. Он также может похвастаться более удобным процессом подключения, чем его конкуренты (в частности, ZigBee).

ZigBee часто является хорошим выбором для мониторинга сетей, например проектов домашней автоматизации. В этих сетях могут быть десятки беспроводных узлов, которые редко активны и никогда не должны отправлять много данных.

BLE сочетает в себе удобство классического Bluetooth и значительно снижает энергопотребление. Таким образом, он может конкурировать с Zigbee по времени автономной работы. BLE не может конкурировать с ZigBee с точки зрения размера сети, но для подключения одного устройства к устройству он вполне сопоставим.

WiFi, вероятно, является наиболее известным из этих четырех беспроводных протоколов. Мы все довольно хорошо знаем, для какой цели это лучше всего: Интернет (!). Это быстро и гибко, но также требует много энергии. Для широкополосного доступа в Интернет он превосходит другие протоколы.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знакомы с понятиями, лежащими в основе Bluetooth, рассмотрите возможность ознакомиться с некоторыми из следующих учебных пособий:

-- RN-52 – это аудиомодуль Bluetooth, который поддерживает всевозможные изящные профили, о которых мы говорили в этом руководстве: HSP/HFP, A2DP, AVRCP и SPP. Проверьте этот модуль, если вы хотите добавить беспроводное аудио в свой проект. -- BlueSMiRF, использующий модуль Bluetooth RN-42, прост в использовании и поддерживает профиль SPP. Если вы хотите заменить последовательный кабель, проверьте этот модуль. -- MetaWatch представляет собой «умные часы» и использует Bluetooth для связи со смартфоном и получения уведомлений от него. Посмотрите на внутреннюю часть этих часов, чтобы увидеть, где находится модуль Bluetooth. Или следуйте инструкциям, чтобы управлять часами с помощью модуля Bluetooth, подключенного к Arduino.

Или, если вам надоел Bluetooth, но вы все еще хотите сделать что-то беспроводное:

-- ATmega128RFA1 оснащен RF-модулем, который работает по тем же стандартам, что и ZigBee (802.11.4). Если вы хотите покопаться в мельчайших деталях радиочастотной связи, ознакомьтесь с этой доской. -- Electric Imp делает подключение к WiFi невероятно простым. Следуйте этому руководству, и у вас будет встроенный модуль, способный взаимодействовать с веб-страницами!

Вот еще несколько полезных материалов, если вы хотите узнать больше о Bluetooth:

Развитие технологий изменило правила игры почти во всех нишах. На самом деле, вы все можете подтвердить, что эта технология сделала жизнь более удобной и доступной. Например, технология Bluetooth является одним из достижений, которые, по-видимому, изменили сектор связи. Вы помните, когда мы использовали кабели и провода для обеспечения связи между устройствами? Все благодаря Bluetooth, который представил беспроводную технологию. Другими словами, технология Bluetooth — это модернизация первоначальной инфракрасной технологии, которая одновременно подключала только два гаджета; таким образом, это огромная проблема. Таким образом, использование Bluetooth помогает одновременно подключать несколько устройств и обмениваться данными. Это стало возможным благодаря печатной плате Bluetooth, как мы узнаем из этой статьи.

Что такое цепь Bluetooth?

Схема Bluetooth считается заземлением Bluetooth и состоит из различных компонентов, включая конденсаторы, интегральные схемы и источник питания. Схема Bluetooth также включает в себя резервное проводное аудио, модули Bluetooth и другие. Интегральная схема содержит регулятор напряжения и зарядное устройство. Следующей является модель Bluetooth, которая представляет собой компонент, содержащий сведения о настройках и конфигурации.

Контур Bluetooth имеет соединение с частотой 2,4 ГГц. При подключении устройств будет основное устройство, которое воспринимается как ведущее устройство. Другое подключенное устройство обычно называют ведомым.

Компоненты печатной платы Bluetooth

Печатная плата Bluetooth имеет различные важные компоненты, такие как антенна, которые помогают в приеме и отправке информации.Полная схема Bluetooth также имеет как минимум два индуктора, задачей которых является регулировка импеданса антенны для повышения общей производительности. Существует также модуль, содержащий до 4 контактов ввода-вывода, которые включены, источник питания, состояние и параметры связи. Печатная плата Bluetooth по-прежнему содержит несколько диодов, резисторов и конденсаторов.

Что еще? Печатная плата Bluetooth содержит другие компоненты, такие как напряжение, кварцевые часы, микросхемы и регуляторы. Из-за этих громоздких и чувствительных компонентов печатная плата Bluetooth требует осторожного обращения при сборке. Это необходимо, учитывая антенны для его идеального функционирования. Имея это в виду, все это составляет схемную плату Bluetooth. Просто помните, что вы можете получить эти печатные платы от гаджетов с поддержкой Bluetooth, таких как беспроводные наушники и гарнитуры, беспроводные мыши и клавиатуры и другие.

Руководство по проектированию печатной платы Bluetooth

Платы для печатных плат, использующие технологию Bluetooth, часто сложны в разработке. Таким образом, без надлежащего дизайна означает плохое устройство и общую производительность. Проще говоря, плохая цепь Bluetooth может быть причиной потери данных, помех и плохой целостности сигнала. Несмотря на это, некоторые рекомендации помогут вам легко спроектировать эти печатные платы Bluetooth. Приведенный ниже план дает вам некоторые правила и рекомендации, которые следует учитывать при выборе технологии Bluetooth для реализации в конкретном приложении. Различные приложения, использующие технологию Bluetooth, охватывают:

Оправы Eddystone, используемые в приложениях для измерения твердости

Удаленные периферийные устройства, такие как компьютерные клавиатуры/мыши или игровые контроллеры

Беспроводная бытовая электроника, такая как принтеры, камеры и телефоны

Маячки в торговых центрах

Аудио/стереосистемы и гарнитуры

Системы домашней автоматизации

Все эти приложения используют одинаковую технологию Bluetooth. однако реализация несколько отличается и зависит от типа соединения. По этой причине инженеры-конструкторы должны придерживаться общих принципов для оптимизации эффективности устройства и общего сигнала целостности.

По сути, технология Bluetooth – это быстрый вариант беспроводной связи. однако это не так быстро, как выбор беспроводной сети Wi-Fi. Основная проблема с Bluetooth заключается в том, что он плохо работает через стены, препятствия и имеет плохой радиус действия. Несмотря на проблемы, это все еще выдающийся вариант, поскольку 5.0 является недавним обновлением версии 4.2. В большинстве случаев это довольно маломощный, безопасный, надежный и широко поддерживаемый вариант, который можно легко использовать на различных периферийных устройствах.

Итак, что нужно сделать, чтобы свести к минимуму помехи, оптимизировать целостность сигнала и уменьшить количество потерянных пакетов данных? Ниже приведены некоторые общие правила и рекомендации по проектированию схем Bluetooth, которые всегда следует учитывать.

Рассмотреть сертифицированные модули

При подключении Bluetooth к устройству с ограниченными ресурсами вы должны подумать о полностью и предварительно сертифицированном модуле. Это плюс, особенно при содействии его созданию и сокращении времени выхода на рынок. Это может быть дорогостоящим, но сэкономит вам энергию и время при проектировании/размещении антенны и чувствительности к электромагнитным помехам.

Разумно выбирайте Bluetooth-устройство

Очень важно правильно выбрать гаджет Bluetooth для приложения. Вы также должны убедиться, что используемая антенна имеет правильный размер и полностью настроена. Для простого приложения, такого как маяк, вы можете использовать экономичное решение с низким энергопотреблением и периферийными устройствами, чтобы сэкономить плату и общую стоимость.

Для приложений Bluetooth, таких как обмен данными или потоковая передача аудио, может потребоваться значительная чувствительность Rx, мощность Tx и более высокая скорость передачи данных.

Если вы рассматриваете вариант микросхемы «все в одном», вы можете подумать о наборах микросхем с дополнительными или мощными процессорами, которые включают в себя доступные контакты SPI, PWM, DAC, UART, I2C, ADC и GPIO.

В качестве альтернативы, если вы фокусируетесь на тяжелом гаджете, требующем чтения RSSI, убедитесь, что монитор RSSI имеет достаточное разрешение в дБ.

Отсоедините высокоэнергетические компоненты и медные сигналы

Если вы работаете с платой в модуле Bluetooth или наборе микросхем, убедитесь, что секция антенны полностью свободна от компонентов с высокой энергией или медными сигналами. Вам также необходимо убедиться, что слои платы и другие секции не содержат многоугольников и плоскостей. В большинстве случаев производители чипсетов Bluetooth дают рекомендации по компоновке, которым вы должны следовать правильно при проектировании печатной платы. При прокладке антенной секции вручную правильно используйте заземляющий слой, чтобы обеспечить большую полосу пропускания на входном конце. Кроме того, не забудьте оставить достаточно места для токарных составов.

Заземление Vias также имеет решающее значение для защиты от нежелательного излучения. Если это излучение может попасть на край печатной платы, то оно может проникнуть и повлиять на ближние сигналы.Если возможно, обязательно оптимизируйте форму платы под устройство Bluetooth и расположение антенны и максимально избегайте ее попадания на край. При работе с аналоговыми сигналами, такими как аудио, не забудьте отсоединить цифровые и аналоговые заземляющие плоскости. Еще одним плюсом является защита электроники для снижения шума и предотвращения перекрестных взаимодействий.

Понятие об источнике питания

Питание — это жизненно важный компонент, который необходимо использовать с осторожностью во всех устройствах. Вы должны убедиться, что шина, подающая питание на чип или модуль Bluetooth, очень чистая. Вам также необходимо использовать развязывающие конденсаторы с диапазоном (0,1 мкФ и 10 нФ) и байпасом (1,0 мкФ), где это применимо. Также важно точно установить ферритовые кольца на шину питания.

Используйте правильные инструменты и анализ

При разработке секции антенны помните, что правильные инструменты — это плюс. Примером может служить сетевой анализатор, который помогает настраивать и анализировать соответствующую сеть.

Подумайте о реальных препятствиях

Разные элементы могут привести к расстройке или помехам при подключении Bluetooth к устройствам. Это могут быть стены, металлизированные объекты, вода, компьютерные технологии WLAN, беспроводное радиочастотное видео, домашние телефоны, источник питания и офисное освещение. Во-первых, Bluetooth очень чувствителен к потере сигнала даже после сопряжения устройств на близком расстоянии. В случае, если возникнет такая помеха, вы можете рассмотреть вариант устройства с более высокой мощностью и использовать более медленную скорость Bluetooth, чтобы уменьшить потерю пакетов. В качестве альтернативы, когда устройство находится внутри закрытой системы, вам необходимо уменьшить размер металлического материала.

Понимание процесса цепи Bluetooth

Вот краткое пошаговое руководство, которое поможет вам лучше понять процесс подключения Bluetooth;

Подготовка

Доска создается с использованием указанной вами производственной информации. Эксперт взвешивает ваши пожелания относительно устройства, которое вы хотите создать.

Визуализация внутреннего слоя

Этап воображения — это то, что создает дорожки на печатной плате. Для этого процесса требуется фотоустройство и ультрафиолетовое излучение для обмена изображениями.

Травление внутреннего слоя

На этом этапе цель состоит в том, чтобы избавиться от любых нежелательных остатков меди. После этого сухая пленка удаляется, чтобы получить правильную медную схему, которая рифмуется с дизайном вашей печатной платы.

АОИ

Этот процесс предназначен для подтверждения того, что во внутреннем слое нет ненужных электронных остатков и химикатов.

Ламинирование

На внутренней стороне платы используется оксидный слой для создания изолирующей секции. В нижнюю и верхнюю части стопки добавлена медная фольга.

Сверление печатной платы

Создаются отверстия, которые используются в качестве электрических контактов платы.

Нанесение меди химическим способом

Отверстия снабжены тонким слоем медных отложений. PHT обеспечивает идеальное напыление меди, которое помогает скрыть целые панели и стенки отверстий. Следующим шагом является покрытие панели для получения внешнего слоя с толстым слоем меди.

Отображение внешнего слоя

Этот процесс выглядит так же, как и этап внутреннего наслоения. Но на внешнем этапе сверления цель состоит в том, чтобы сохранить схему платы и удалить засохшую пленку.

Графическое покрытие

На этом этапе выполняется более сухое покрытие пленкой. Олово наносится сразу после нанесения меди, чтобы избежать окисления меди с покрытием.

Травление внешнего слоя

Здесь достают сухую синюю пленку. Далее идет избавление от ненужных остатков меди. Наконец, удалите остатки олова, чтобы обеспечить чистоту печатной платы.

Паяльная маска

На этом этапе используется ультрафиолетовое излучение и изображения, чтобы представить некоторые компоненты печатной платы и избавиться от других открытых частей. Далее идет отверждение других паяльных масок для получения первоклассной отделки.

Отделка поверхности

Это помогает сохранить незащищенными медные схемы, обеспечивая чистое заземление для пайки. Тип отделки поверхности может быть органическим и металлическим. Органическая отделка может быть углеродной и OSP-печатью, а металлическая отделка может быть HASL, иммерсионным серебром, ENEPIG/ENIG и иммерсионным оловом.

Электрические испытания

Плата должна быть протестирована, чтобы убедиться, что она работает в соответствии с рекомендациями и не имеет дефектов.

Заключение

Один из лучших способов спроектировать качественную печатную плату Bluetooth – придерживаться профессиональных стандартов, особенно при сборке. В противном случае несоблюдение правильного подхода приведет к тому, что пострадают ассортимент, функциональность и другие важные функции.

Перейти к основному содержанию

Вы видите это объявление из-за релевантности продукта вашему поисковому запросу.

AITIAO 2Pcs XH-A153 Bluetooth Плата усилителя мощности 5 Вт + 5 Вт Двухканальный цифровой модуль сабвуфера Стерео усилитель звука Маломощный самодельный модуль усилителя Плата усилителя Аудиозапчасти для динамика DIY

Профессиональный аудиомикшер Pyle Звуковая плата Консоль Системный интерфейс 4-канальный цифровой USB Bluetooth MP3 Компьютерный вход 48 В Фантомное питание Стерео DJ Studio Streaming FX 16-битный DSP-процессор-PMXU43BT

Профессиональный аудиомикшер Pyle Звуковая плата Консольный системный интерфейс 4-канальный цифровой USB Bluetooth MP3 Компьютерный вход 48 В Фантомное питание Стерео DJ Studio Streaming FX 16-битный процессор DSP - PMXU43BT.5

TPA3116 2.1 50WX2+100W+ Bluetooth усилитель мощности класса D Готовая плата Новый

Плата аудиоприемника Bluetooth с декодированием слота для карты USB TF Предусилитель воспроизведения Выход A7-004 5V 2.1 Беспроводной стерео музыкальный модуль

Gametown Сменный модуль Wii Bluetooth Wii Card Board для запасной части Wii

HC-02 Bluetooth Серийный порт Модуль беспроводной цифровой передачи Плата 2,4G UART 3,3 В TTL Level PCB Антенна Замена HC-05 HC-06

JDY-64 Автомобильный аудиомодуль Bluetooth без потерь 4.2 High Fidelity HiFi Speaker Audio Earphone Модификация платы усилителя мощности (модуль)

Плата декодирования Bluetooth MP3, Golden^Li 12V Wireless Bluetooth Audio Remote Module Support TF SD Card/USB/FM Radio for Speaker or Other Appliances

Вы видите это объявление из-за релевантности продукта вашему поисковому запросу.

12-дюймовые белые ЖК-планшеты для письма (ЖК-блокнот, электронная меловая доска, Magic Slate, Ewriter, E Notepad) и размеры

12V Car Bluetooth MP3 Decoder Board, Floor88 Wireless Bluetooth Audio Decoding Module с дистанционным управлением — поддержка TF SD Card/USB/WMA AUX FM-радио для динамиков или других устройств

Adafruit Bluefruit LE UART Friend — Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE)

Плата MP3-декодера ASHATA, Bluetooth без потерь MP3, диван, стул, динамик, доска для декодирования, английская версия, цифровой аудиодекодер, приемник, плата модуля музыкального передатчика с AUX, FM, USB, SD, Bluetooth

Модуль стереоусилителя платы приемника Bluetooth 12 В 24 В для промышленных нужд «сделай сам», прочный и ловкий

Вы видите это объявление из-за релевантности продукта вашему поисковому запросу.

Модуль усилителя YUNCAI — плата декодера Модуль усилителя Аудиоаксессуар 24‑бит, частота дискретизации 96 000 SA9023 USB

Speaqua — Функционально водонепроницаемый, плавучий динамик Bluetooth со встроенным внутренним хранилищем (до 2000 песен) — Двойное сопряжение — Съемная всасывающая трубка — Серия Barnacle Pro — Pelagic Blue

JBL Clip 3, синий — водонепроницаемый, прочный и портативный Bluetooth-динамик — до 10 часов воспроизведения — включает громкую связь с шумоподавлением и беспроводную потоковую передачу

Комплект беспроводной клавиатуры и мыши Logitech MK270 для Windows, беспроводная связь 2,4 ГГц, компактная мышь, 8 мультимедийных клавиш и клавиш быстрого доступа, срок службы батареи 2 года, для ПК, ноутбука, черный

Climate Pledge Friendly использует сертификаты устойчивого развития, чтобы выделить продукты, которые подтверждают наше стремление помочь сохранить мир природы. Время быстротечно. Узнать больше

Читайте также:

Как выглядит bluetooth на доске

Быстрая сборка печатных плат.

Вот несколько соображений по проектированию схемы Bluetooth и общие практические правила:

Используйте сертифицированные модули

Проверьте выбор устройства Bluetooth

Разделение или удаление медных сигналов и высокоэнергетических компонентов

Примечания по блоку питания

Инструменты и анализ

Учитывайте реальные препятствия

Сертификаты Сан-Франциско, Inc.

Трассы Сан-Франциско – Сан-Диего

Последние новости

SparkFun Pro nRF52840 Mini — плата для разработки Bluetooth

SparkFun Bluetooth Mate Silver

Bluetooth-модем SparkFun — BlueSMiRF Silver

Рекомендуемое чтение

Рекомендуемый просмотр

Как работает Bluetooth

Главные, подчиненные и пикосети

Адреса и имена Bluetooth

Процесс подключения

Связь и сопряжение

Мощные классы

Профили Bluetooth

Профиль последовательного порта (SPP)

Устройство с интерфейсом пользователя (HID)

Профиль громкой связи (HFP) и профиль гарнитуры (HSP)

Расширенный профиль распространения аудио (A2DP)

Профиль дистанционного управления аудио/видео (AVRCP)

Распространенные версии

Bluetooth 1.2

Bluetooth v2.1 + EDR

Bluetooth v3.0 + HS

Bluetooth v4.0 и Bluetooth с низким энергопотреблением

Сравнение беспроводных сетей

Ресурсы и дальнейшее развитие

Что такое цепь Bluetooth?

Компоненты печатной платы Bluetooth

Руководство по проектированию печатной платы Bluetooth

Рассмотреть сертифицированные модули

Разумно выбирайте Bluetooth-устройство

Отсоедините высокоэнергетические компоненты и медные сигналы

Понятие об источнике питания

Используйте правильные инструменты и анализ

Подумайте о реальных препятствиях

Понимание процесса цепи Bluetooth

Подготовка

Визуализация внутреннего слоя

Травление внутреннего слоя

АОИ

Ламинирование

Сверление печатной платы

Нанесение меди химическим способом

Отображение внешнего слоя

Графическое покрытие

Травление внешнего слоя

Паяльная маска

Отделка поверхности

Электрические испытания

Заключение

TPA3116 2.1 50WX2+100W+ Bluetooth усилитель мощности класса D Готовая плата Новый

Плата аудиоприемника Bluetooth с декодированием слота для карты USB TF Предусилитель воспроизведения Выход A7-004 5V 2.1 Беспроводной стерео музыкальный модуль

Gametown Сменный модуль Wii Bluetooth Wii Card Board для запасной части Wii

HC-02 Bluetooth Серийный порт Модуль беспроводной цифровой передачи Плата 2,4G UART 3,3 В TTL Level PCB Антенна Замена HC-05 HC-06

JDY-64 Автомобильный аудиомодуль Bluetooth без потерь 4.2 High Fidelity HiFi Speaker Audio Earphone Модификация платы усилителя мощности (модуль)

Плата декодирования Bluetooth MP3, Golden^Li 12V Wireless Bluetooth Audio Remote Module Support TF SD Card/USB/FM Radio for Speaker or Other Appliances

12-дюймовые белые ЖК-планшеты для письма (ЖК-блокнот, электронная меловая доска, Magic Slate, Ewriter, E Notepad) и размеры

12V Car Bluetooth MP3 Decoder Board, Floor88 Wireless Bluetooth Audio Decoding Module с дистанционным управлением — поддержка TF SD Card/USB/WMA AUX FM-радио для динамиков или других устройств

Adafruit Bluefruit LE UART Friend — Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE)

Модуль стереоусилителя платы приемника Bluetooth 12 В 24 В для промышленных нужд «сделай сам», прочный и ловкий

Модуль усилителя YUNCAI — плата декодера Модуль усилителя Аудиоаксессуар 24‑бит, частота дискретизации 96 000 SA9023 USB