Новый Bluetooth-модуль для сегмента М2М компании «Навиа»

Обзор модуля

Модуль НАВИА BT-01 предназначен для обеспечения надежного и стабильного радиоканала передачи данных в диапазоне 2,4 ГГц. Он функционирует в стандарте Bluetooth LE (Low Energy), а также совместим с модулями других производителей, поддерживающими этот стандарт.

Данное устройство представляет собой законченный продукт на базе процессора BlueNRG производства компании STMicroelectronics, имеющего выводы UART и GPIO. Краевые площадки позволяют легко интегрировать модуль в законченное изделие либо в плату разрабатываемого устройства. Модуль НАВИА BT-01 выпускается в двух исполнениях: НАВИА BT-01A со встроенной антенной и НАВИА BT-01, применяемый с внешней. На основе модулей НАВИА BT-01(A) создается техническое решение с высокими характеристиками, что обеспечивает информационный обмен системы пользователя с внешним оборудованием при небольших затратах (табл. 1).

Рис. 1. Модуль Bluetooth НАВИА BT-01A со встроенной антенной

Модуль NAVIA BT-01

Рис. 2. Модуль Bluetooth НАВИА BT-01 без антенны

Структура модулей NAVIA BT-01 и NAVIA BT-01A (рис. 1 и 2) приведена на рис. 3.

В него входят следующие основные функциональные блоки:

• управляющий микроконтроллер STM32;
• радиочастотный процессор BlueNRG;
• цепь высокочастотного согласования с антенной RF match;
• кварцевые резонаторы для обеспечения работы процессоров;
• внутренние и внешние информационные связи модуля.

На структурной схеме не показаны цепи электропитания процессоров, так как они не влияют на информацию, циркулирующую в модуле.

Управляющий процессор STM32 осуществляет двусторонний обмен информацией с внешними устройствами и преобразование поступающей информации в формат, пригодный для обработки радиочастотным процессором.

Рис. 3. Структурная схема модуля NAVIA BT-01

Радиочастотный процессор BlueNRG обеспечивает выполнение стека протокола Bluetooth LE, а также формирование и прием высокочастотных сигналов.

Цепь высокочастотного согласования с антенной RF match предназначена для согласования радиочастотного тракта процессора BlueNRG и антенны, а также фильтра внеполосных помех.

Кварцевые резонаторы с частотой 16 МГц и 32 768 Гц обеспечивают работу процессоров STM32 и BlueNRG соответственно.

Антенна предназначена для преобразования электрического сигнала в радиосигнал и обратно. Она может быть выполнена в составе модуля или подключаться снаружи к специальным контактам модуля.

Рис. 4. Расположение и назначение выводов модуля NAVIA BT-01(A)

Вариант исполнения модуля NAVIA BT-01 имеет выводы ANT и GND для подсоединения внешней антенны. Вариант NAVIA BT-01A снабжен встроенной антенной (рис. 4, табл. 2).

На нижней поверхности модуля расположен вывод BOOT, предназначенный для производственных целей. В устройстве пользователя этот вывод не должен быть подключен к каким-либо цепям — он должен быть оставлен «в воздухе».

Схема включения модуля

На рис. 5 представлено подключение выводов модуля NAVIA BT-01(A) к микроконтроллеру. Подключение выводов модуля GPIO не показано, так как эти выводы предназначены для подсоединения к ним различных устройств — кнопок, контактных датчиков, выходов различных изделий (при настройке выводов модуля как «входы») или входов устройств индикации, входов управления различными устройствами и т. д. (при настройке выводов модуля как «выходы»). Назначение выводов GPIO определяется программным обеспечением модуля и его настройками.

Рис. 5. Подключение выводов модуля NAVIA BT-01(A) к микроконтроллеру

Программные интерфейсы обмена модулей NAVIA BT-01 и NAVIA BT-01A с устройством конечного пользователя приведены в документе «Модуль Bluetooth LE BT-01. Описание интерфейса обмена».

Подключение программатора ST_LINK к модулю

Для загрузки программного обеспечения в модуль следует использовать программатор ST-LINK V2. В табл. 3указаны выводы модуля, к которым нужно подключать программатор.

Отладочный комплект

Рис. 6. Демонстрационная плата BT-01 demoboard

Для первичного знакомства с модулем BT-01 разработана специальная демонстрационная плата (рис. 6).

Отладочная плата BT-01 demoboard помогает пользователям Bluetooth освоить модуль НАВИА BT-01. Она подключается к компьютеру посредством USB-интерфейса. На компьютере эмулируются COM-порт и специальный порт управления дискретными выводами. СОМ-порт служит для обмена данными между компьютером и модулем. Специальный порт управления дискретными выводами управляет специальными входами модуля, а также позволяет управлять/считывать состояние с выводов GPIO-модуля.

Специальное демонстрационное программное обеспечение, которое в настоящее время находится на стадии разработки, позволяет управлять модулем, производить замену встроенного ПО модуля и обмениваеться данными с другим (внешним) устройством, находящимся в режиме коммуникации с модулем, например со смартфоном или планшетным компьютером.

В стандартную комплектацию модуля входит демонстрационный профиль, но он не подразумевает настройки через USART. Настройка возможна только через Bluetooth (BLE 4.0), для нее реализованы характеристики, отвечающие за параметры USART и GPIO.