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加速蓝牙产品开发——博通WICED Sense开发套件评测
发布时间:2014-12-02
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加速蓝牙产品开发——博通WICED Sense开发套件评测
发布时间:2014-12-02
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随着物联网设备的爆发增长,越来越多的个人或者公司都想进入这一领域分一杯羹。就拿入门级的可穿戴设备来说,综合功耗、连接响应时间、通信距离等因素考量,蓝牙低功耗技术无疑是目前最为理想的一种无线通信解决方案。而且随着物联网生态圈的不断完善,基于蓝牙低功耗技术的产品还将愈来愈多,迫于这种广阔的市场需求,博通推出了一套低功耗蓝牙开发套件WICED Sense Kit,用于帮助企业、个人或者DIY者进行快速的产品开发。

WICED Sense开发套件

WICED,即Wireless Internet Connectivity for Embedded Devices,是博通的一个无线嵌入式设备开发平台。其中WICED Sense是一个针对低功耗蓝牙设计的易于使用、易于理解的开发套件,主要由博通最新的兼容蓝牙4.1软件堆栈的BCM20727S SoC、五个微机电系统(MEMS)组成,先来认识下WICED Sense开发套件。

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WICED Sense开发套件

WICED Sense开发套件包括了:

  • WICED Sense Bluetooth Smart Sensor Tag(内置CR2032纽扣电池)*1
  • microUSB线 *1
  • 一份快速的上手说明文档 *1

作为一个开发套件,WICED Sense无论是包装还是外观,倒更像是一个产品,红黑搭配的经典外观,精致小巧的结构设计,类似一个小挂件,携带非常方便,和之前爱板网拆解过的寻物防丢器有点相似(或者说更胜一筹)。

不过,在WICED Sense上也能看到一些考虑不周到的地方,如在外部的一些接口处没有明确的标示出是何功能,需要借助开发文档来熟悉,不够一目了然,如下图

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WICED Sense Bluetooth Smart Sensor Tag

注:根据博通官方提供的资料得知,WICED Sense的其中一个LED指示灯以及应用按键是预留给用户自定义的。

WICED Sense主板

为了进步一清楚了解WICED Sense的硬件组成,我们取出主板一探究竟。

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WICED Sense主板正面

首先呈现在我们眼前的是主板传感器的一面(我们暂且称它为正面吧),并且这些传感器都是由ST一家提供:

  • ST温度、湿度传感器HTS221
  • ST电子罗盘LSM303D
  • ST螺陀仪L3GD20
  • ST加速度传感器LIS3DSH
  • ST气压传感器LPS25H

WICED Sense主板是一块绿色的4层PCB板,在主板正面,除了传感器IC,我们还能看到板卡搭载了Silicon Labs 提供的USB转双串口IC CP2105,因此,不难推测,MicroUSB接口不仅仅可以作为供电使用,同时还具有双串口功能,用于开发调试。

另外,WICED Sense主板并没有像开发精致的产品那样刻意缩减PCB板的面积、尽可能做得小巧,而是整体布局比较松散,PCB板预留的空间很大,这样做布线设计是相对简单了,但仅仅是这个因素吗?如果再来看主板另一面,答案或许会有所不同了(见下图)

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WICED Sense主板背面

由于纽扣电池,蜂鸣器这些大器件都被设计在了主板背面,在结构处理上都占据了不少的PCB面积,变相得使主板无法设计的更加小巧,如果对于设计产品的工程师,要使产品做得更加精致小巧,这些因素就至关重要了。但是,对于开发套件来说,不算是什么大问题。

博通BCM20737S低功耗蓝牙SIP模块

在主板的背面,与蜂鸣器、纽扣电池呈现三足鼎立局势的就是此次开发套件的核心器件——博通低功耗蓝牙BCM20737S,这块仅有6.5mm * 6.5mm大小的SIP模块不仅集成了蓝牙天线、24MHz高速时钟、512Kb EEPROM等,更是集成了兼容最新的低功耗蓝牙4.1的软件堆栈,见下图

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博通低功耗蓝牙SIP模块BCM20737S

博通BCM20737S特性:

  • ARM Cortex-M3处理器,集成512Kb EEPROM、24MHz高速时钟、蓝牙天线
  • SIP封装,6.5 mm × 6.5 mm × 1.2 mm, LGA48-pin
  • 工作电压:1.62V ~3.63V
  • 功耗:RX:9.8~10mA、TX:9.1~9.3mA、睡眠:12~19.2uA、深睡眠:0.65uA
  • 灵敏度:-94dBm
  • 博通串行控制(BSC)、SPI、UART接口
  • 在ROM支持的配置文件:电池状态、血压计、Find me功能、心率监测器、接近传感器、温度计、体重秤、时间、血糖监测、支持RSA安全库、支持LE音频、支持NFC配对标签
  • 在RAM支持额外的配置文件:血糖监测、温度报警、位置、其他的自定义配置文件

BCM20737S除了以上众多的特性外,还支持蓝牙技术联盟最新的4.1规范,这里需要说明的是,事实上低功耗蓝牙4.1并没有在硬件上做改动,而现有的蓝牙4.0通过固件升级都可以更新到4.1版本。蓝牙4.1主要是提高了消费者的可用性,允许产品开发人员创新,并扩展了蓝牙技术的基础,使其成为物联网的重要环节,与4.0相比,主要的提升有以下几点:

  • 传输速率更快
  • 支持“多连一”
  • 支持IPv6
  • 简化设备连接
  • 降低与LTE网络间的干扰
  • 向下兼容,无需更换芯片

有兴趣想了解更多的可以参考蓝牙技术联盟的蓝牙4.1规范

回顾博通BCM207373S众多的特点,你会发现,当你在使用BCM20737S设计物联网产品的时候,可以直接连接传感器、无需外部高速晶振的设计、无需蓝牙天线的考虑,在尽可能的缩减PCB布局的同时还能做到简单方便,加速产品成型周期,是不是很棒呢。

看完WICED Sense主板的硬件的基本情况,其硬件原理框图如下:

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WICED Sense主板硬件原理框图

如何开发

对于WICED Sense的开发,我们只需简单的完成几步准备工作即可:

第一次使用WICED Sense需要将纽扣电池处的绝缘塑料片取下,打开手机端APP(需要打开蓝牙),即可搜索到WICED Sense Kit装置,其中APP还预留了一个DEMO演示界面的选项,不用管它,直接进入WICED Sense Kit界面。

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WICED Sense使用

APP主界面是一个融合了多种传感器数据显示的画面,数据会随着WICED Sense所处的不同环境状态下相应的改变,包括重力感应、三轴加速度、指南针、温度、湿度、气压数据,这些功能如今在一个WICED Sense上都能实现,对比市面上一些入门级物联网设备产品,功能相对强大多了。

对于WICED Sense出厂内置的程序,我们没有什么更多可以探讨的,不过可以通过博通独有的WICED Smart SDK开发工具对WICED Sense进行开发,实现不同的功能。

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WICED Smart SDK

WICED Smart SDK是博通针对自家WICED平台推出的软件开发工具,意在为工程师提供全套的解决方案,如:

  • 允许访问外设,定时器,协议栈和配置文件
  • 支持ARM的RealView RVDS和CodeSourcery G ++精简版工具链
  • 支持在Linux或Windows开发
  • 集成了一个Eclipse IDE
  • 包括应用实例

利用WICED Smart SDK开发工具,工程师可以方便快捷的对WICED Sense套件进行二次开发。比如:

  • 可以通过WICED Sense自带的蜂鸣器、温湿度传感器器作为卧室内的温湿度变化告警装置
  • 可以通过蓝牙信号与距离关系作为手机、钱包、钥匙等的防丢挂件、作为小孩、宠物等距离范围告警
  • 可以在健身器材上安装WICED Sense套件,利用加速计和电子罗盘传感器纠正运动员动作等

当然,对WICED Sense进行的二次开发只是第一步,我们更可以设计相应的APP应用来实现产品功能的优异体验,这就需要搭载安卓或者苹果ios应用的开发环境,开发相应的手机APP软件,而这些,博通官方社区也有提供源代码,并且还在慢慢的完善中。

纵观WICED Sense,这是一个不错的物联网设备开发工具,基于低功耗蓝牙通信技术、搭载5颗不同的传感器,产品外观精致小巧,但是功能强大,如果非要在细节上扣枝末节,WICED Sense的确也有不足之处,如产品功能不够一目了然,软件开发包下载困难,资料还是不够多等。

小结

介绍了博通针对物联网应用推出的低功耗蓝牙WICED Sense开发套件,WICED Sense基于博通集成度强大的BCM20737S SIP模块,内置蓝牙天线、24MHz高速晶振、EEPROM、最新的蓝牙4.1软件堆栈等多种功能,并搭载意法半导体5颗不同功能的传感器,更是配备博通独有的WICED Smart SDK开发工具(提供丰富的代码例程等资源),可以让工程师方便的对基于低功耗蓝牙技术的物联网传感设备进行学习、开发。简而言之,WICED Sense就是一个介于开发工具和产品之间的“半成品”,你可以用于开发学习,也可以拿他当产品来使用,就这么简单。

参考资料

 原创申明:本文为爱板网原创,谢绝转载! 
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讨论 (1)

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halo501 ·  2016-07-05
月光9850 ·  2016-07-05

@halo501:这个文章和安卓有什么关系么

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