Nykyaikainen viestintä on langattomien järjestelmien hallitsemaa. Elektroniikka perustuu yhä enemmän tiedonsiirtoon ilman kaapelia. Tämä koskee sekä kodinkoneita että teollisuus-, lääketieteellistä automaatiota ja esineiden internetin ratkaisuja. Yksi yleisimmin käytetyistä lyhyen kantaman viestintästandardeista on Bluetooth, erityisesti sen energiatehokas versio Bluetooth Low Energy (BLE), joka mahdollistaa akkuvirtaisten kompaktien laitteiden rakentamisen.
Jokainen tällainen laite vaatii kuitenkin asianmukaisen RF-piirin, antennin suunnittelun sekä aikaa vieviä testejä ja sertifiointimenettelyjä. Siksi käytännöllinen ratkaisu on käyttää valmiita viestintämoduuleja, jotka integroivat radiopiirin, mikrokontrollerin ja tarvittavat oheiskomponentit. Yksi tällaisista ratkaisuista ovat TME:n valikoimassa saatavilla olevat Raytac-moduulit.
Raytac-viestintämoduulit
Raytac-moduulit käyttävät eri sukupolvien Nordic Semiconductor SoC -piirejä, jotka on varustettu mm. Cortex-M4F- tai Cortex-M33-ytimillä. Mallista riippuen ne tarjoavat 192 kB:sta 1,5 MB:iin ohjelmamuistia ja jopa 256 kB RAM-muistia. Tämä muistin määrä riittää siihen, että siru voi hoitaa sekä viestinnän että varsinaisen sovelluksen.
Moduulit tukevat Bluetooth Low Energy -versioita 4.0:sta 6.2:een. Bluetooth LE -viestinnässä on saatavilla nopeuksia jopa 2 Mb/s sekä Long Range -tilat 500 kb/s ja 125 kb/s. Valitut nRF54-piireihin perustuvat moduulit tukevat myös omaa 2,4 GHz:n taajuusalueen lähetystä nopeudella jopa 4 Mb/s. Lähettimen maksimiteho on 4, 6 tai 8 dBm mallista riippuen, kun taas vastaanottimen ilmoitettu herkkyys on -103 dBm.
BLE-viestinnän lisäksi laitteistoalusta voi toimia yhdessä ANT+-, Thread- ja Zigbee-protokollien sekä IEEE 802.15.4 -standardin kanssa.
Sisäänrakennettu AES-128-salaus (käyttäen kryptografista koprosessoria) helpottaa siirrettävien tietojen suojaamista, mikä on erityisen hyödyllistä turvallisuuteen keskittyvissä projekteissa. Moduulit voidaan syöttää 1,7 V:sta 5,5 V:iin DC-jännitteellä ja ne toimivat lämpötilassa -40 °C:sta 105 °C:seen. Näin laaja parametrijoukko mahdollistaa niiden käytön sekä kotitalouslaitteissa että laitteissa, jotka on tarkoitettu toimimaan vaikeammissa ulkoisissa olosuhteissa.
Liitännät, antennit ja integrointimahdollisuudet
Raytac-moduulit tarjoavat 8:sta jopa 48:aan konfiguroitavaa tulo-/lähtölinjaa sekä useita analogia-digitaalimuuntimen kanavia. Lisäksi moduulit tukevat tärkeimpiä sulautettujen laitteiden liitäntöjä: UART, I2C, I2S, SPI, QSPI, PDM, USB ja NFC. Tämän ansiosta SoC voidaan liittää suoraan antureihin, muistiin tai näyttöön.
Jokainen moduuli on sijoitettu pienelle piirilevylle, joka on tarkoitettu pintaliitosasennukseen suuremman laitteen sisällä. Yksittäisten sarjojen sisällä, jotka perustuvat samaan piiriin, moduulit säilyttävät saman liitäntäasettelun, mutta ne voivat erota antennin toteutustavassa. Antenni voi olla siru, joka on sijoitettu itse laminaattiin tai ulkoinen, jolloin moduulissa on sille omistettu u.FL-liitin. Eroja liitäntäasettelussa esiintyy kuitenkin eri moduulisarjojen välillä.
On myös syytä mainita kantama – valmistajan mukaan se on 60 metristä jopa 750 metriin (laboratorio-olosuhteissa), riippuen tietystä mallista ja ympäristöolosuhteista.
Suunniteltaessa laitetta, joka tukee Bluetooth-viestintää, kannattaa harkita Raytac-moduuleja. Ne ovat erittäin monipuolisia, joten niiden integrointi laitteeseen voi olla huomattavasti helpompaa kuin täydellisen radiopiirin suunnittelu alusta alkaen. Tällaisen ratkaisun merkittävä etu on myös radiolaitteen sertifiointi- ja vaatimustenmukaisuuden arviointiprosessin yksinkertaistaminen.
RF-piirin itsenäinen kehittäminen edellyttää kalliiden ja aikaa vievien testien suorittamista, kun taas valmiin, asianmukaisesti testatun ja sertifioidun moduulin käyttö mahdollistaa radiokomponenttiin liittyvän työn merkittävän vähentämisen. Raytac-moduulit voivat löytää sovelluksia mm. IoT-laitteissa, rakennus- ja teollisuusautomaatiossa, lääketieteellisessä elektroniikassa, paikannusjärjestelmissä, mobiililaitteissa tai anturijärjestelmissä.
