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FireBLE低功耗蓝牙开发板评测 > 可穿戴手环+蓝牙防丢器
发布时间:2015-05-08
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FireBLE低功耗蓝牙开发板评测 > 可穿戴手环+蓝牙防丢器
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随着低功耗蓝牙技术的发展,防丢器、可穿戴计步手环、蓝牙智能灯泡等一些比较成熟的产品已逐渐走入了大众的视野,而且得益于国内外Design House贡献的众多优异的低功耗蓝牙通信解决方案,越来越多的个人或者厂商进入这个领域分一杯羹也变得极为容易,这也使得智能蓝牙产品更新迭代更快,性价比更高,外观更加时尚、漂亮。

远的不说,就说爱板网近段时间评测或者拆解过的低功耗蓝牙产品就包含了各式各样的:如手环、灯泡、防丢器等,有需求的朋友可以阅读下列的文章了解。

可穿戴手环:

蓝牙智能灯泡:

蓝牙防丢器:

在这场基于低功耗蓝牙技术的“革新”中,当然,还有不少聪明的公司采取了折中的办法,不是冒冒失失的推出最终产品,而是推出了基于低功耗蓝牙的开发板,并且提供全方位的资料、代码支持,正如此次爱板网就拿到的Firefly团队的的低功耗蓝牙开发板FireBLE,不是最终产品,但胜似产品,主要的目的是在帮助工程师进行产品的快速二次开发,我们先一起来认识一下板卡。

FireBLE开发板

FireBLE采用了仿木质的包装盒子,看起来简洁,实际十分的精致,手感也不错,如果用过Firefly团队产品的用户,对这种包装不会陌生(Firefly RK3288)。打开盒子,可以看到FireBLE板卡被静电袋很好的保护着。

firefly_ble_4

盒内的配件包括了一块FireBLE开发板,一根MicroUSB线,以及用于支撑板卡的螺丝螺帽。

firefly_ble_6

将螺丝螺帽固定在板卡上,仔细一瞧,还挺有型的,咖啡色的PCB板,大小仅有80mm*45.5mm,比一般的名片还小。

firefly_ble_17

FireBLE板卡给人的第一印象是简洁,IC器件都很“整齐”的布局在整个PCB板上,这可以算是Firefly团队的一个风格了(在Firefly RK3288也是一样),板卡的电路看起来也不复杂,让人感觉会非常容易上手,而且在细节之处也非常用心,一些接口处都有相应功能的丝印,就连定位孔处也没放过。(下一页

再来细看一下FireBLE的板载资源:

firefly_ble_8

FireBLE板载资源:

  • BLE核心模块FS-QN9021模块×1
  • 六轴加速度传感器MPU6050×1MPU6050数据手册
  • Joysticks五向按键×1
  • 可编程LED×3
  • KLJ1230蜂鸣器×1
  • 板载USB转串口
  • Jlink 10PIN仿真接口,支持SWD在线仿真
  • 纽扣电池接口
  • I2C双向电平转换
  • OLED屏幕接口
  • 支持22pin的IO口扩张,包括UART、SPI、I2C、PWM、GPIO

FireBLE开发板虽然看起来简洁,但功能却不少,从最基础的LED、蜂鸣器的编程控制、更搭载了全球首例整合性6轴运动处理组件MPU6050(6轴G-Sensor)、再加上低功耗蓝牙通信以及可扩展的22个IO口,可以实现的功能还是非常多的,比如目前流行的入门级可穿戴手环、蓝牙防丢器等应用。

FS-QN9021低功耗蓝牙模块

当然,从FireBLE板卡的命名我们也能清楚板卡所要体现的重点——低功耗蓝牙模块FS-QN9021。

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整个BLE模块的大小仅有17.8mm*12.8mm,核心是基于NXP(恩智浦)的低功耗单芯片蓝牙通信解决方案QN9021,这是一个包含了ARM Cortex-M0处理器以及单模式蓝牙4.0BLE的Soc(如下图硬件系统框图所示),采用了紧凑的QFN32封装,大小为5mm*5mm。可以从模块上明显的看到,外部只需少量的元器件即可搭建蓝牙通信解决方案,在节省成本的同时也大大的减少PCB的空间布局。

QN9021特性包含了:

真正的单芯片BLE SoC解决方案:

  • 集成BLE RF、BLE协议栈以及应用程序配置文件
  • 支持主从模式、在主模式下最多支持8个从设备同时连接

RF参数:

  • -95 dBm的接收灵敏度(非DC-DC模式)
  • -93 dBm的接收灵敏度(DC-DC模式)
  • TX输出功率:-20 dBm至4 dBm
  • 快速和可靠的RSSI和信道质量显示
  • 兼容全球的无线电频率规范

非常低的功耗:

  • 2.4 V至3.6 V电源供电
  • 集成DC-DC和LDO
  • 2μA深度休眠模式
  • 3μA睡眠模式(32 kHz的RC振荡器上)
  • Rx电流:9.25mA(DC-DC)
  • Tx@0 dBm 电流:8.8mA(DC-DC)

微控制器:

  • 集成了32位ARM Cortex-M0处理器
  • 64 KB的系统内存
  • 用户可控代码保护

系统资源:

  • 4通道10位通用ADC
  • 两个通用模拟比较器
  • 多达31个GPIO引脚、GPIO引脚可以用作中断源
  • 四个通用定时器、32kHz定时器、看门狗定时器、实时时钟
  • 两通道可编程PWM、两个SPI / UART接口、I²C主/从接口
  • 欠压检测器、电池监控器和温度传感器、AES-128安全协处理器
  • 16/32 MHz晶振、低功耗32 kHz RC振荡器、32.768 kHz晶振

另外,笔者也跟目前市面上主流的几款单芯片低功耗蓝牙芯片对比了下,发现QN9021在接收灵敏度以及GPIO的扩展上是处于比较领先的位置,而功耗的话比一般的低功耗蓝牙芯片要低50%左右(DA14580除外)。(下一页

(点击图片放大)

FireBLE上电使用

根据官方提供的上手指导说明,板卡在出厂时已经烧录了简易的防丢器的固件,所以我们只需插上MicroUSB正常供电即可(当然也可以使用3V的外部电源供电),如下图所示,上电后电源提示灯正常点亮。

firefly_ble_23

此时把五向摇杆按键往上拨,即可看到LED1灯闪烁,说明已经进入开机快速广播状态(再向上拨一次则取消广播状态),另外五向摇杆按键的左右方向分别可以控制LED2、LED3点亮,向下方向则是取消LED2、LED3点亮。

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当然,我们可以通过串口工具更直观的了解按键的响应,FireBLE板载了PL2303芯片实现USB转串口的功能,对于工程师来说,这个驱动并不陌生(PL2303驱动下载),可能以前已经装过。

安装完PL2303驱动后,可以在电脑的设备管理看到相应的串口。

接着我们就可以借助串口工具很直观的查看按键响应操作,这里的波特率要选择9600,如下图所示。

在FireBLE开发板进入了快速广播的时候,又该如何建立连接呢?

我们知道,低功耗蓝牙跟传统蓝牙有很大的区别,是一种全新的技术,它并不是通过系统蓝牙进行连接的,需要安装特定的app对BLE进行连接和操作。

FireBLE官网分别为Android用户(simple_test.apk)和IOS用户(iswhere应用)提供简易的测试APP(包括了警报、防丢等功能),有兴趣了解详情的可以参考爱板网评测过的蓝牙防丢器产品(PallyTile),具体的APP功能操作差不多,这里就不再重复的介绍了。

FireBLE如何开发

准备工作:(顺序无所谓)

  • 第一步:选着一个自己熟悉的开发环境,比如IAR 、KEIL
  • 第二步:安装昆天科最新的SDK为QBlue1.3.5,SDK中包含了很多的开发工具、文档和例程。
  • 第三步:准备一个J-LINK仿真器用于下载、调试,安装J-LINK驱动。

因为笔者的电脑IAR、KEIL这些IDE工具都有,所以直接略过第一步,进行第二步,在FireFly官网找到SDK QBlue1.3.5(目前最新)下载安装,安装过程中会提示你下载安装J-link驱动的链接地址以及针对IAR或者Keil IDE工具的QN9021的Database,非常贴心,人性化十足。

安装完成打开QBlue的界面,如下图所示

QBlue Studio里包含了丰富的文档、例程源码、驱动等资料,具体说明如下:

Tools:

  • QTool 配合Qdongle在PC上做BLE的开发的调试工具。
  • QnISPStudio QN902x系列的串口烧写工具
  • QnNVDSConfigurator QN902x系列的NVDS(Non Volatile Data Storage)烧写工具。
  • QnDriverTools QN902x系列的复用引脚配置工具
  • QnDevDBforDevelop 开发环境的MCU DB库建立工具

Document:

  • Hardware Doc 硬件相关文档
  • Software Doc 软件开发相关文档和教程

Project:

  • BLE Example 蓝牙项目例程
  • Driver Example 驱动例程

其中在BLE Example里面包含了丰富的蓝牙项目例程,目前总共有23个。

这里每种例程都提供了IAR、KEIL IDE工具的源码,方便工程师选择,以Keil为例,载入例程。

编译后可以直接通过J-LINK仿真器下载。

若手头没有J-LINK仿真器,工程师也可以使用QBlue Studio提供的ISP工具载入keil编译后的文件通过串口下载,如下图所示,配置完COM口、相应的下载文件路径,就可以点击开始进行下载。

需要按一下FireBLE板卡的复位键建立下载连接,下载之后就能看到板卡运行新的程序。

当然,这部分只是针对FireBLE板卡的开发,如果是整个低功耗蓝牙项目的研发,免不了还包括APP的开发,这部分内容在Firefly官网也提供简要的指导说明(包括Android以及ios系统),有兴趣的可以点击查看。

小结

介绍了Firefly团队推出的低功耗蓝牙开发板FireBLE的特点、功能、上电使用以及开发环境等,FireBLE开发板基于恩智浦的低功耗蓝牙单芯片解决方案QN9021,与同类产品相比,此款芯片具有非常高的接收灵敏度、多达31个可扩展GPIO口,功耗的控制也处于领先水平,再加之全方位完整的文档,例程源码等资料的支持,工程师可以非常快速的进行二次开发,想DIY一个手环?或者防丢器?FireBLE开发板可以快速地助你将idea变成产品。

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 (3)

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zxiaohei ·  2015-06-09
halo501 ·  2015-06-17

@zxiaohei:有申请活动?我也想要一款玩儿

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cxtarm ·  2015-06-02
第二十九代丐帮帮主 ·  2015-05-20