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Dialog发布最强无线MCU:支持蓝牙5.1寻向功能,可实现厘米级定位!

【摘要】:
Dialog发布最强无线MCU:支持蓝牙5.1寻向功能,可实现厘米级定位!

一直以来,在很多人的印象里,Dialog的标签都是“苹果电源管理芯片供应商”。而且就在去年10月,苹果还以3亿美元拿下了Dialog电源管理专利的授权,以及部分相关人员和资产,同时苹果还提前预付了3亿美元给Dialog,作为未来三年(2019~2021年)采购的产品费用。这也足见Dialog在电源管理领域的技术实力。

 

不过,除了电源管理业务之外,Dialog的蓝牙低功耗(BLE)和低延迟无线音频解决方案也很出色。

 

Dialog的蓝牙低功耗布局

 

相对于传统的经典蓝牙技术来说,蓝牙BLE最大的特点就是成本和功耗的降低,且适用于实时性要求比较高的领域。除了在传输速率上要慢一些之外,还支持1对多广播,通过Mesh技术,还能做到多对多,可以应用的领域也更为广泛。

根据Gartner的数据以及Dialog内部预估,IoT领域的蓝牙低功耗应用市场规模,2017年为17亿美元,而到2021年将会增长至31亿美元,年复合增长率达17%;而在汽车电子领域的蓝牙低功耗应用市场规模,2017年为7.8亿美元,到2021年将会增长至15亿美元,年复合增长率达17%。足见低功耗蓝牙应用市场前景之广阔。

 

而此前,Dialog也已在蓝牙低功耗市场耕耘了很久。据介绍,Dialog目前已拥有针对IoT市场的非常广泛的蓝牙低功耗SoC产品组合,包括可扩展性和安全性更高的DA146xx系列和更小尺寸更低成本的DA145xx系列。

据介绍,目前Dialog的蓝牙低功耗SoC累计出货量已超过2.5亿套,年增长率高达50%。

 

Dialog DA1469x发布

 

2月21日,蓝牙技术联盟Bluetooth SIG在北京举行媒体发布会,介绍了蓝牙技术联盟近日推出的蓝牙核心规范 Core specification 5.1内容和技术细节,该新蓝牙核心规范V5.1引入了期待已久“寻向功能” (direction finding),这一全新功能可帮助设备明确蓝牙信号的方向,进而帮助开发厘米级的实时定位和室内定位蓝牙方案。

Dialog半导体公司低功耗连接业务部总监Mark de Clercq

 

为了进一步为广泛的IoT连网消费类应用提供更强大的处理能力、更多资源、更大的覆盖范围、和更长的电池续航能力,同时紧跟蓝牙技术联盟的最新的蓝牙5.1标准,2月25日,Dialog在北京举行新品发布会,正式宣布推出其最先进、功能最丰富的无线连接多核微控制器单元(MCU)SmartBond™ DA1469x蓝牙低功耗SoC系列。

全新多核架构及业内最佳的连接性能

 

DA1469x蓝牙低功耗SoC系列,采用了多核架构。为了支持复杂的应用、算法和数据处理能力,DA1469x是第一个采用基于ARM Cortex-M33(96 MHz)内核的量产无线微控制器SoC系列。可为高端健身追踪器、先进智能家居设备和虚拟现实游戏控制器等计算密集型应用提供更强大的处理能力。

 

为了增强DA1469x系列的传感功能,其还配备了传感器节点控制器(SNC),该SNC基于可编程微型DSP,可自主运行并独立处理来自与其数字和模拟接口相连的传感器的数据,只在需要时唤醒应用处理器。

另外,为满足多种应用的连接功能需求,DA1469x系列还集成了新型无线电收发器。覆盖范围的扩展,主要是将输出功率从0 dBM升级到6 dBm,还有接收灵敏度也提高了4dBm。而且用户在应用当中可以选择让输出功率是6还是5、4、3、2、1、0 dBm 甚至更低,可以根据应用不同需求动态调节。结合基于ARM Cortex-M0+内核的软件可配置协议引擎,不仅支持最新的蓝牙5.1协议,还可支持后续协议的升级。

 

支持最新的蓝牙5.1“寻向功能”

 

同时,DA1469x系列还加入了对于最新的蓝牙5.1“寻向功能”,即达到角度(Angle of Arrival,AoA)和离开角度(Angle of Departure,AoD)特性的支持,实现精准定位。根据蓝牙技术联盟,公布的数据显示,这一功能可以检测5度角内的信号方向,从方向上更准确地确定追踪物品所在的位置。同时,也可以实现厘米级位置精度的蓝牙定位。

 

其中,AoA方法主要针对实时定位系统(Real Time Location Systems,RTLS)、物品追踪和地标信息,它的工作过程是,发射器通过单一天线发送特殊的数据封包,接收器借助以阵列排布的多个天线接收数据,由于天线之间的间距不同,天线会得到所接收到的信号相位差,在有源天线之间切换时,从接收的信号中获取IQ样本,最后通过数据计算得出信号的相对相位,得出设备相互之间的角度后再通过三边测量法就可以实现寻向功能。

AoD方法主要针对室内定位系统(Indoor Location System,IPS),它和到达角方法相反,发射器是多天线,接收器是单天线。发射器在以阵列排布的有源天线之间切换时,发送特殊的数据封包,接收器通过单一天线接收信号并获取IQ样本,最终计算出信号的相对相位。现在,通过引入全新的寻向功能,蓝牙接近类解决方案将能够添加与设备方向相关的功能。例如,物品追踪解决方案将不仅可以告知用户已临近财物标签位置,还能让用户了解其所处的方向,显著提升用户体验。

 

可以说,全新的蓝牙5.1“寻向功能”为楼宇门禁、无钥开锁系统、物品追踪等需要精准室内定位的设备开辟了新的机会。

 

Dialog此次发布的DA1469x系列也加入了对于蓝牙5.1“寻向功能”的支持。同时,DA1469x支持苹果的HomeKit套件。Mark表示,“如果想融入智能家居生态的话也有mesh的支持,这些是我们向客户提供的软件应用。另外我们提供AoA和AoD应用程序编程接口(API)和软件,所以客户可以使用这些软件工具来将这些功能集成到智能门锁中。”

▲DA1469x系列支持的蓝牙5.1“寻向功能”演示

 

需要注意的是,对于无论是标准的应用,还是蓝牙寻向功能的应用,天线的设计都是非常重要的。Dialog将提供非常清晰的应用笔记,以及天线的参考设计,使得客户可以模仿这些设计,确保设计出来的性能是最优的。在当天Dialog的演示当中也有配套的RF天线,Mark表示后续也会公布该RF天线设计。

 

出色的系统电源管理和控制

 

我们都知道,电源管理技术是Dialog的强项,这也使得DA1469x系列的功耗控制非常的优秀。DA1469x集成了最先进的电源管理单元(PMU),可以通过控制不同的处理内核,并只在需要的时候激活它们,提供业内最佳的电源管理。

Dialog半导体公司低功耗连接业务部总监Mark de Clercq表示,“除了刚才提到的最先进的电源管理单元以外,DA1469x系列还有七个独立的电源域。独立的电源域可以在你需要的时候才提供电,比如说在你要用蓝牙的时候,只有蓝牙相关的电源域才会供电。你需要用传感器的时候,只有传感器节点控制器会供电。根据每项不同的功能,可以保证用电量是最低的。”

 

另外,DA1469x系列集成的PMU还可提供3个稳压电源轨和1个LDO输出,为外部系统元件供电,无需额外的电源管理IC(PMIC)。

 

丰富的用户界面

 

DA1469x系列还配备了一系列关键的接口,包括显示驱动器、音频接口、USB、高精度ADC、能驱动ERM和LRA电机的触觉控制驱动器、以及可编程步进电机控制器。

出色的安全性能

 

另外,在IoT领域,安全性也是非常重要的,所以DA1469x系列在优化安全引擎上付出了大量的努力。

“在安全方面首先是要确保IP安全,很重要的是外部数据要能够得到验证,还有安全的booting等,我们通过在QSPI闪存控制器中增加了安全选项,可以执行来自外部闪存的验证并加密的镜像。为了防止不必要的密钥访问,我们也有专用的分开的OTP安全密钥存储。密钥管理是在硬件中进行,同时还可以阻止从处理器或外部端口进行访问。所有安全功能都是在硬件中加速的,实现AES、哈希函数、真随机数生成器。这些功能是专用于处理器的,独立实现端到端的蓝牙链路加密,右边突出显示的蓝牙处理器有自己的加密引擎,来加密数据链路,这些功能是专属于处理器的。”Mark介绍道。

 

另外,对于可能存在的来自物理层面攻击,Mark表示:"我们将安全密钥保存在独立一次性可编程(OTP)Block中,即使有人发起物理攻击,尝试从串行电路板或处理器去访问密钥,密钥是被屏蔽保护的,加密内核与串行电路和处理器是完全隔离的。这个安全性能可以允许一些应用无需添加外部安全元件,但是像银行级应用还会再多加一层外部的安全元素,实现更高级的安全特性,避免更复杂的物理攻击,比如芯片去层。"

 

占板空间及成本优势

 

Mark表示,DA1469x系列是真正的单芯片系统解决方案,因为它是高度集成的,所以使终端应用开发变得非常简单。它能够帮助客户减少系统成本,减少占板空间,同时因为元件数量减少了,所以使得生产可靠性也提高了。

具体来说,DA1469x系列由于集成度非常的高,不仅使得其在PCB板上的占板面积大幅降低,同时也使得其成本相比多个分立器件的组合更低。根据Dialog公布的数据显示,DA1469x可以减少38mm²的PCB占板空间,同时BOM成本可以降低1.28美元。

 

供货情况

 

DA1469x系列包括DA14691/5/7/9四款产品,其中DA14691/5支持通用MCU应用,DA14697/9可支持一些特定应用。目前这四款产品已经开始量产,并且已可对外提供样品。

同时,Dialog还为其配套了专业版和 USB dongle 开发套件。此外,还将联合AzureWave于二季度推出DA14691模块,这个模块是经过Dialog认证的,客户可以直接使用这个模块,无需再进行额外的认证。

 

在软件开发工具方面,使用DA1469x产品系列的开发人员可以利用Dialog的软件开发套件SmartSnippets™,为其提供在该新MCU上开发业内最佳应用所需的工具。