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借助蓝牙 5 和 802.15.4,延长低功耗设备的电池使用寿命或完全省去电池

原作者:Philippe Bressy

秘密已然公开。在 TechCon 大会上,ARM 发布了最新的 Cordio® 无线电 IP 架构,该架构支持 Bluetooth® 5 802.15.4ARM Cordio 无线电 IP:适用于物联网 (IoT) 边缘设备的蓝牙 5 802.15.4 灵活连接架构

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对于可穿戴设备等智慧电源边缘设备,蓝牙是最受欢迎的无线标准之一。它们无处不在,从智能手机到平板电脑,再到市场上几乎每个健康和健身追踪器,我们现在距离支持蓝牙的强大设备不过咫尺之遥。蓝牙功耗低,这一点无需提醒,今年底即将推出的蓝牙 5 版本,同样也是如此。

蓝牙 5 中较大的变化之一是数据速率增至 2Mbps,与上一版蓝牙低能耗 4.2 标准相比速率增长了 2 倍。有人可能会说,这没什么大不了,其他标准的速度可能会更快,但功耗也会更高(看看您的 WiFi)。不过,对于 IoT 超低功耗的边缘节点来说,这的确是一件大事。

据业界专家预测,到 2020 年全球将有 18 亿台设备通过蓝牙 5 802.15.4 设备互连,但他们没有提到的是这些设备的功耗如何。这是否意味着所有这些边缘设备要使用数十亿块电池?考虑到所有这些设备上电池的维护和材料需求,这种场景是不是很可怕?

我认为这个问题有两种解决方案:尽可能地延长电池的使用寿命以降低更换率;或完全避免更换电池。

对于这两种解决方案,ARM Cordio 无线电 IP 都能很好地满足需求。

电池使用寿命延长 60%

例如,智能无线耳穿戴设备(阅读 pnwilliamson 博客文章Could removing the headphone jack mark the start of the Bluetooth low energy audio accessories market?(去掉耳机插孔是否标志着蓝牙低能耗音频配件市场的开启?)这类产品的一大卖点是电池使用寿命长。

Cordio 无线电 IP 采用低于 1 (sub-1) 伏特的电压原生工作。相比传统电源,sub-1 伏特无线电功能可陪您走得更远。助听设备上使用的电池通常是锌空气电池。这意味着,以低于1 伏特电压运行的Cordio 无线电IP 可使您的电池使用寿命延长60%,最长可一直使用到锌空气电池的放电完毕。

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而且,蓝牙 5 的速率得到提升,这意味着沟通活动所需的时间缩短,使设备能够更快转回到睡眠模式,进而延长电池使用寿命。

02.png完全省去电池

并不是所有设备都需要使用电池运行,对于边缘节点而言,能量采集现已成为可行解决方案。另一方面,以低于 1 伏特原生运行的优势意味着,借助能量采集可以完全省去电池。两节 0.5V 太阳能电池便足以为支持蓝牙 5 / 802.15.4 Cordio 无线电的设备以及 Cortex®-M 处理器和 ARM Artisan® 物理 IP 供电,而且是使用太阳能为设备供电,完全免费。在窗户上可嵌入传感器,用于提供家中的温度、气压、湿度、亮度信息,并可通过蓝牙连接将这些信息发送到其他设备。

03.png完整解决方案

设计人员可利用 Cordio 无线电的原生 sub-1 伏特技术及蓝牙 5 802.15.4 低功耗凭据。ARM Cordio 无线电 IP 提供了从射频 (RF) 到堆栈的单源解决方案,而不是 prithi 在其博客Bits and pieces will not do – IoT needs complete solutions!(零零点点行不通 - IoT 需要完整解决方案)中所述的部分解决方案!为了抓住延长电池使用寿命或完全省去电池的机会,设计人员需要站在系统级别思考,无线 IP 需要低功耗,但其他 IP 也不例外。

采用 Artisan 物理 IP的低功耗Cortex-M 处理器系列以 sub-1 伏特运行,既补全了低功耗系统视图,又支持新的应用。

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借助 sub-1 伏特 ARM Cordio IP,设计人员可构想多种使用寿命更长、运行速度更快的连接选项,从而设计出小巧且无需照管的一次性应用。

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