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低功耗藍牙環境監測


隨著低功耗藍牙BLE藍牙技術的不斷更新,使藍牙技術在物聯網無線連接中的地位不斷上升,賽普拉斯半導體公司的單模PSoC 4 BLE可編程片上系統和PRoC BLE可編程片上射頻系統解決方案獲得了全功能Bluetooth 4.2認證。該認證將為物聯網(IoT)帶來三個關鍵好處,包括:

· 數據長度擴展——最大數據傳輸速率可達800Kbps,與Bluetooth 4.1相比速度提高了2.5倍。

· LE隱私——隱私?;さ玫繳?,允許用戶指定受信的傳輸源,防止被追蹤。

· LE安全連接——增強了用戶建立連接時的安全性,避免遭到竊聽攻擊。

Cypress是唯一擁有全面BLE芯片、模組、軟件、評估套件和參考設計的專業供應商,能夠幫助客戶迅速實現各種應用開發。賽普拉斯EZ-BLE??榧易甯齦?span lang="EN-US">“身手不凡。下面要介紹的戶外運動環境監測應用方案就是基于賽普拉斯EZ-BLE PRoC模組設計開發的。

1.功能概述

設計方案中采用的Cypress EZ-BLE PRoC模組、能量收集芯片、Sharp I2C接口傳感器都具有高集成特性,大大減小了PCB尺寸,利用Cypress Creator集成開發環境進行設計開發時,靈活的配置和豐富的底層API保證了方便快捷的設計實現,減少了產品的開發周期。圖1給出了檢測環境溫濕度、自然光照強度和紫外光強度、環境氣壓的BLE解決方案。通過開發手機App可以方便地在手機上顯示檢測到的數據,并利用手機強大的運算能力計算出海拔高度、溫濕度、光照強度、紫外強度的實時數據,并且可以分享給朋友圈。

            CYBLE-022001-00

1 BLE環境檢測

在無線傳感網絡應用中,除了通訊以外功耗是重要的技術參數,因此方案中三路傳感器??櫚墓┑綺捎昧?span lang="EN-US">EZ-BLE模組的輸出引腳提供,Creator3.3開發環境中輸出引腳的配置如圖2所示。這樣設計的好處在于:檢測期間只有一路傳感器處于工作狀態,通過BLE相關引腳輸出低電平關斷其他兩路,實現輪流檢測溫度/濕度、光照強度/紫外光強度和氣壓。結束一輪檢測后,關斷所有傳感器,再由EZ-BLE??榻觳饈莘⒉汲鋈?,所有事件處理完成后,系統進入深度睡眠模式,BLE32.768Khz時鐘頻率工作,僅用于維持連接。檢測周期可根據需要設置,由BLE模組中的看門狗定時器來維護。此外,應用方案還提供STOP模式用于非連接狀態以降低系統功耗,在此模式下,電流消耗可以降低到60nA。需要檢測時通過系統板上的RESET按鍵啟動系統工作。

2 用于傳感器供電的輸出引腳配置

電源處理采用電池和太陽能板雙重供電選擇,以便應用到不同場景。能量收集IC采用Cypress系列產品中的S6AE101A,該系列能量收集IC采用單芯片設計、體積小、功耗低,適用于無線傳感網絡,如智能家居、商業樓宇、基礎設施、工廠及農業等需要物理、環境監測的場景。這樣的設計方案既保證了有效利用太陽能以節約能源的目的,又保證了沒有太陽光照情況下的系統供電。

2.材料清單

2.1手機端

屏幕分辨率:>=768*1280像素;

系統要求: android 4.2及以上,支持BLE4.0

2.2藍牙模組

型號:Cypress CYBLE-022001-00

 

3 Cypress CYBLE-022001-00模組

特性:

   · 尺寸?。?span lang="EN-US">10mm*10mm*1.8mm

   · 全認證:符合藍牙4.1認證;符合全球主要國家和地區的無線電管制標準

   · 業界領先的CapSense電容觸控

   · Cortex M0內核,128KB flash, 16KB SRAM,內部集成了多功能串口???,包括I2C、I2S、SPIUART

   · 集成24MHz32.768KHz晶振,內部集成12-bit 1MSPS ADC,416位多功能定時計數器,支持PWM,LCD驅動

   · 集成2.4GHz板載天線及匹配網絡

   · 支持SMT,符合回流焊曲線

   · -40℃至+85℃工業溫度范圍

   · 工作電壓:1.95.5V寬電壓

2.3溫度/濕度測量:

采用夏普溫度/濕度測量IC,QM1H0P0073,I2C通訊。

2.4可見光/紫外光測量:

采用夏普可見光/紫外光測量IC,GA1AUV100WP,I2C通訊,可以工作在低功耗模式、可見光測量模式和紫外光測量模式。

   2.5氣壓測量:

采用夏普氣壓測量IC,QM1H0P0075,I2C通訊。

   2.6供電單元:

電池、太陽能板、能量收集芯片S6AE101A。供電原理如圖4所示。

4 系統供電

4中有兩路電源輸入,即太陽能板和電池,能量收集IC通過監控兩路供電電源的狀態自動選擇兩路供電電源的其中之一作為系統供電輸入。

 

 

 

 

 

 

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