一文了解如何加快開發藍牙低功耗網狀網絡應用

2021-01-16 OFweek維科網

藍牙低功耗技術是用於物聯網的一種流行的短距離無線協議,最顯著的優勢是能效高,正越來越多地被用於物聯網各細分領域。而藍牙低功耗網狀網絡使以前無法用傳統藍牙技術實現的各種應用成為可能,其價值在於消除範圍限制,現已在工業、農業、企業和物流領域以及新興的智慧城市等多個不同環境得到認可。但運作限制和實施便利性仍是主要挑戰。

安森美半導體的RSL10 Mesh平臺具有開發和部署網狀網絡所需的所有基本要素,賦能家庭/樓宇自動化、智能零售、自動化工廠、智能農業、智能醫療保健等多個領域藍牙低功耗網狀網絡應用,並幫助迅速走向全面部署,推進在範圍、靈活性和功率預算的性能極限。

藍牙低功耗網狀網絡的優勢

01

擴展通信範圍

不同於傳統的點對點藍牙聯接,藍牙低功耗網狀網絡是多對多拓撲,並採用託管泛洪來發送數據。因為適當部署的藍牙低功耗網狀網絡的節點可以通過將數據包中繼到傳輸節點範圍之外的目標節點來執行消息傳遞, 因此可覆蓋比傳統的點對點藍牙通信更遠的距離。

02

靈活性

藍牙低功耗採用多對多拓撲,各信息可由不同的路逕到達目標節點,所以不受單點故障的影響。

03

安全可靠

藍牙低功耗網格規範內置了多層加密的安全性,因此網絡中的節點可以中繼流量,而不了解任何消息的內容。節點可以簡單地傳遞信息,而網絡上潛在的竊聽者只能看到加密的數據包,這對網絡安全性有顯著好處,同時又保留了設計的簡單性。

靈活、易配置的開發套件:RSL10 Mesh平臺

RSL10 Mesh平臺基於安森美半導體的超低功耗RSL10系統級封裝( RSL10 SIP),含兩個RSL10 Mesh節點,輔以各種智能傳感器和指示器,以及一個Strata網關用於聯接到Strata Developer Studio?。

圖:RSL10 Mesh平臺套件含兩個RSL10 Mesh節點(左) 和一個Strata網關(右)

RSL10 SIP具有領先行業的超低功耗,以最大化電池使用壽命。RSL10 Mesh平臺配以多種環境傳感器,包括溫度傳感器(N34TS108)、環境光傳感器(LV0104CS)和磁性傳感器,使用LED驅動器(NCP5623B)調光和調色,還具有額外的振動反饋按鈕,及鋰電池充電器(FAN54120),擁有基於斬波穩定放大器(NCS333)的Wheatstone電橋作磁場檢測,和基於霍爾傳感器的調光和報警功能,及一顆2．3 kHz的報警器。

圖:Mesh節點框圖 (綠框為安森美半導體提供的產品)

Strata網關支持無縫且安全的聯接到Strata Developer Studio?。Strata Developer Studio?是雲聯接的平臺,可自動識別並下載設計和評估相關的所有文檔及配套資料,包括智能感測、網格中繼、網格消息傳遞、網格代理服務,並支持空中固件升級(FOTA)。在Strata Developer Studio?中,設計人員可以監視遙測,例如節點電壓、溫度和控制LED照明,同時可以發送和接收藍牙低功耗網格指令。虛擬工作區用於常見網狀網絡示例,包括安防攝像機、門鈴、調光、機器臂、太陽能面板、暖通空調(HVAC)等虛擬辦公室環境節點和門、窗、照明等虛擬智能家居環境節點、傳感器圖標等。

此外,RSL10 Mesh平臺還配有基於Eclipse的集成開發環境並支持FreeRTOS?的RSL10軟體開發套件、符合藍牙特別興趣小組(Bluetooth SIG)網格規範的RSL10 Mesh軟體包、用於預配、配置和控制低功耗藍牙網狀網絡的行動應用程式(RSL10 Mesh Mobile App,可從Google Play或Apple App商店下載),供設計人員開發和拓展更多的功能。

RSL10 Mesh平臺報警和調光功能演示

我們使用Strata賦能的RSL10 Mesh平臺套件STR-RSL10-MESH-KIT-GEVK進行演示,包括兩個RSL10 Mesh節點、一個Strata網關節點、3根USB電纜、1個稀土磁環。每個Mesh節點有一個4管腳接頭連接器用於選擇是否使用電池。默認設定是使用跳線來連接中間兩個管腳,使Mesh板直接連接供電網絡,Mesh板上的USB口或Strata擴展板USB口會將提供5 V電源。若設計人員希望使用充電電池,可使用兩根跳線連接上下各兩個管腳,從而在電池供電的同時,USB口也可為電池充電。推薦的電池型號請參考RSL10 Mesh平臺指南中的列表。

Mesh節點上的報警功能是簡單的基於霍爾效應的開關,設計人員需要在Strata套件中打開設定。當設計人員將這塊板放進磁場範圍中,磁性傳感器將感測到磁場,所以不會觸發警報。當充電板被移開磁場範圍,一個網絡廣播將會被發往其它節點來開啟報警,所有LED燈將會以紅燈的形式閃爍約15秒,只有將板子重新放回磁場後,報警才會解除,所有LED燈停止閃爍,恢復初始設置。

包含在RSL10 Mesh平臺套件中的磁環是上下磁極的環形磁鐵,而磁性傳感器能輕鬆地檢測到磁場變化,設計人員可將帶有磁性傳感器的Mesh板放置在磁鐵上方來使用調光功能。在150度範圍內旋轉板,來調節LED燈的亮度。用戶的調光角度和每塊板的LED驅動晶片NCP5623B決定了LED燈的亮度。而網絡中的所有節點板都會共享這個數據來調整每一個LED燈的亮度。

總結

藍牙低功耗網狀網絡比點對點聯接擴展了通信範圍,不受單點故障影響,內置多層加密的安全性,可實現傳統藍牙聯接無法實現的多種應用。安森美半導體的RSL10 Mesh平臺含開發和部署網狀網絡所需的所有基本要素,幫助工程師加快開發基於超低功耗RSL10 藍牙5無線電的網狀網絡應用,包括家庭/樓宇自動化、智能零售、自動化工廠、智能農業、智能醫療保健等應用。

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