【導(dǎo)讀】話雖如此，這些功能也讓藍(lán)牙 Mesh 的實(shí)現(xiàn)變得有點(diǎn)復(fù)雜。如果讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)處理所有這些復(fù)雜性，那么推出一款產(chǎn)品將需要數(shù)百人年的努力。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛。這意味著每個(gè)應(yīng)用程序需要一組略有不同的外圍設(shè)備和 CPU 處理能力。例如，如果您正在設(shè)計(jì)智能家居產(chǎn)品，有些是電池供電的，有些是墻上供電的，有些是模擬密集型的，有些則需要強(qiáng)大的處理能力和大量數(shù)字外圍設(shè)備。
Bluetooth Mesh 提供的所有強(qiáng)大功能使其成為安全的低功耗網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還提供出色的互操作性。
話雖如此，這些功能也讓藍(lán)牙 Mesh 的實(shí)現(xiàn)變得有點(diǎn)復(fù)雜。如果讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)處理所有這些復(fù)雜性，那么推出一款產(chǎn)品將需要數(shù)百人年的努力。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛。這意味著每個(gè)應(yīng)用程序需要一組略有不同的外圍設(shè)備和 CPU 處理能力。例如，如果您正在設(shè)計(jì)智能家居產(chǎn)品，有些是電池供電的，有些是墻上供電的，有些是模擬密集型的，有些則需要強(qiáng)大的處理能力和大量數(shù)字外圍設(shè)備。
固件開(kāi)發(fā)通常是任何系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的投資。即使系統(tǒng)不同，如果使用的硅系列保持不變，一些固件工作也可以跨設(shè)計(jì)重復(fù)使用。因此，在盡職調(diào)查后為您的個(gè)產(chǎn)品選擇一個(gè)設(shè)備/平臺(tái)非常重要，這樣您就可以限度地重用 IP 并利用現(xiàn)有固件。在本文中，我們將討論在為您的下一個(gè)藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇設(shè)備時(shí)必須考慮的一些要點(diǎn)。
在高層次上，任何藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和部署都需要三個(gè)關(guān)鍵部分。這些作品是：
? 硬件
? 軟件/固件
? 移動(dòng)應(yīng)用
硬件
在為您的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品選擇平臺(tái)時(shí)，步也是重要的一步是調(diào)查設(shè)備功能。選擇設(shè)備時(shí)考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)很重要。讓我們舉個(gè)例子來(lái)理解為什么。圖 1 顯示了一個(gè)智能家居系統(tǒng)的示例。
圖 1：使用藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)示例。（：賽普拉斯）
正如您在這里看到的，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有各種設(shè)備，包括燈泡、風(fēng)扇、恒溫器和百葉窗控制器。實(shí)際的智能家居可能會(huì)使用更多種類的藍(lán)牙 Mesh 產(chǎn)品，例如開(kāi)關(guān)、調(diào)光器、占用傳感器、灑水器控制器等。如果您正在設(shè)計(jì)智能家居產(chǎn)品，您可能需要設(shè)計(jì)適合所有這些應(yīng)用的產(chǎn)品。因此，即使您正在開(kāi)發(fā)智能開(kāi)關(guān)應(yīng)用程序，對(duì)其他產(chǎn)品的范圍也很重要。
這些應(yīng)用中的每一個(gè)都有不同的設(shè)計(jì)要求。其他領(lǐng)域也是如此，例如樓宇自動(dòng)化。理想情況下，您的設(shè)計(jì)可以基于滿足大多數(shù)應(yīng)用程序要求的平臺(tái)。此外，您應(yīng)該能夠根據(jù)應(yīng)用程序升級(jí)或降級(jí)選項(xiàng)，而無(wú)需完全重新設(shè)計(jì)固件。
讓我們看看在為您的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)選擇設(shè)備之前應(yīng)該考慮的一些芯片特性/規(guī)格。
發(fā)射功率和接收靈敏度——任何無(wú)線設(shè)備的重要規(guī)格之一是其發(fā)射功率和接收靈敏度。傳輸功率和接收靈敏度定義了設(shè)備的鏈路預(yù)算以及設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)通信的距離。盡管藍(lán)牙 Mesh 旨在擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍，但傳輸功率和接收靈敏度限制了網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。
正如我們之前提到的，并非每個(gè)產(chǎn)品都是相同的，并且要求因應(yīng)用程序而異。具有更高的發(fā)射功率也會(huì)消耗更多的電流。您可能需要限制電池供電應(yīng)用的傳輸功率，以降低功耗并延長(zhǎng)電池壽命。溫度和濕度傳感器、智能開(kāi)關(guān)等應(yīng)用通常由電池供電。在這些情況下使用較低的發(fā)射功率可能是有利的。另一方面，墻上供電的應(yīng)用程序可以支持更高的傳輸功率以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍。因此，對(duì)于墻上供電的應(yīng)用，選擇能夠支持高達(dá) 10 dBm 傳輸功率的設(shè)備非常重要。
支持 Mesh 的設(shè)備應(yīng)該能夠?yàn)殡姵毓╇姷膽?yīng)用程序支持較低的傳輸功率，并為墻上供電的應(yīng)用程序支持較高的傳輸功率。選擇一個(gè)設(shè)備系列是個(gè)好主意，它可以在相似的占地面積和相似的資源中提供不同的發(fā)射功率選項(xiàng)。這允許您僅更改 BOM 而無(wú)需對(duì)布局進(jìn)行任何更改，從而簡(jiǎn)化新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)并加快上市時(shí)間。
使用集成功率放大器 (IPA) 通常支持更高的發(fā)射功率。然而，IPA 需要額外付費(fèi)。為降低 BOM 成本，開(kāi)發(fā)人員可以為電池供電應(yīng)用切換到具有較低傳輸功率的低成本設(shè)備（如果有這樣的選項(xiàng)）。例如，為了滿足這一要求，賽普拉斯提供了支持高達(dá) +4 dBm 發(fā)射功率的CYW20819和另一個(gè)支持高達(dá) 10 dBm 發(fā)射功率的器件CYW20820 ，采用具有相同功能集的引腳兼容封裝。
功耗——必須對(duì)每種應(yīng)用的功耗進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查，無(wú)論是墻上供電還是電池供電。為了使產(chǎn)品環(huán)保，監(jiān)管機(jī)構(gòu)一直在施加壓力，要求即使使用壁式供電設(shè)備也要降低功耗。如果您的產(chǎn)品不符合規(guī)定的功耗要求，您可能無(wú)法銷售該產(chǎn)品。
在查看設(shè)備的功耗時(shí)，必須檢查各種因素。首先是發(fā)射和接收期間的無(wú)線電功耗。大多數(shù)藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)持續(xù)掃描數(shù)據(jù)包。因此，這些設(shè)備幾乎 100% 的時(shí)間都處于接收模式，這使得接收器功耗成為在為 Mesh 應(yīng)用選擇設(shè)備時(shí)要考慮的重要參數(shù)之一。
考慮到充當(dāng)中繼的 Mesh 設(shè)備必須轉(zhuǎn)發(fā)接收到的消息，傳輸功耗是另一個(gè)重要規(guī)范。必須在設(shè)備支持的傳輸功率下檢查傳輸功耗。與在較高發(fā)射功率下使用時(shí)相比，某些設(shè)備在較低發(fā)射功率下往往表現(xiàn)更好。
供應(yīng)商在其設(shè)備中支持不同的低功耗模式。了解您的應(yīng)用需要什么非常重要，這樣您就可以根據(jù)設(shè)備可能處于活動(dòng)模式和其他低功耗模式的時(shí)間準(zhǔn)確估算平均功耗。
處理能力——選擇具有良好處理能力的設(shè)備通常是個(gè)好主意。LED 燈泡等一些應(yīng)用可能需要根據(jù)用戶請(qǐng)求快速處理和修改 LED 狀態(tài)（開(kāi)/關(guān)或顏色）。由于設(shè)備在其低功耗模式下消耗的功率，因此使用更快的 CPU 可以快速完成任務(wù)。因此，設(shè)備可以進(jìn)入休眠更長(zhǎng)時(shí)間，從而降低平均總功耗。
內(nèi)存– 閃存和 RAM 大小要求因所選應(yīng)用而異。找到一個(gè)提供靈活內(nèi)存占用的產(chǎn)品系列非常重要。Mesh 實(shí)現(xiàn)應(yīng)該允許應(yīng)用程序代碼在具有不同內(nèi)存占用的設(shè)備之間移植，而無(wú)需任何額外的努力。這使您可以為需要較少內(nèi)存的應(yīng)用程序選擇成本較低的設(shè)備。此外，一些設(shè)備有 ROM 來(lái)存儲(chǔ)藍(lán)牙堆棧和外圍驅(qū)動(dòng)程序。這釋放了 Flash 供應(yīng)用程序使用。這意味著具有內(nèi)部 ROM 和閃存的設(shè)備通常更適合藍(lán)牙 Mesh 產(chǎn)品。
外設(shè)——正如我們之前提到的，不同的應(yīng)用可能需要不同的外設(shè)。例如，智能燈泡可能需要三個(gè)或四個(gè)脈寬調(diào)制器 (PWM) 用于 RGB/RGBW LED 控制，一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 使用熱敏電阻測(cè)量溫度，以及一個(gè) I2C 接口用作被動(dòng)紅外 (PIR) 傳感器控制器接口。另一方面，恒溫器需要一個(gè) ADC 和一個(gè)電源管理模塊來(lái)支持低功耗模式。在為您的產(chǎn)品選擇平臺(tái)時(shí)，它有助于列出所有應(yīng)用程序的潛在外圍設(shè)備需求，并確定適合它們的設(shè)備。
擴(kuò)展溫度和工業(yè)溫度支持——鑒于 LED 和 AC-DC 子系統(tǒng)的高功率耗散，某些應(yīng)用（例如照明）需要支持?jǐn)U展溫度（高達(dá) +105° C）。因此，選擇一個(gè)能夠提供工業(yè)級(jí)和擴(kuò)展溫度級(jí)產(chǎn)品的器件系列非常重要。
軟件
軟件是一個(gè)非常重要的部分，必須進(jìn)行調(diào)查。對(duì)于軟件，我們不僅指 IDE 和工具鏈，還指底層軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK)。IDE 必須易于使用，例如常用的基于 Eclipse 的 IDE。
SDK 需要特別注意。Bluetooth Mesh 有多種模型和節(jié)點(diǎn)類型。特定模型和節(jié)點(diǎn)類型的使用取決于應(yīng)用程序。對(duì)于符合藍(lán)牙 Mesh 資格的產(chǎn)品，底層模型和節(jié)點(diǎn)類型也必須符合資格。一些供應(yīng)商并未對(duì)所有藍(lán)牙 Mesh 型號(hào)和節(jié)點(diǎn)類型進(jìn)行。如果應(yīng)用程序需要一個(gè)不合格的模型，則開(kāi)發(fā)人員有責(zé)任完成整個(gè)資格過(guò)程。這需要開(kāi)發(fā)人員徹底了解藍(lán)牙 Mesh 規(guī)范，并在資格過(guò)程中投入額外的金錢和時(shí)間。Mesh 芯片供應(yīng)商有責(zé)任抽象出這種復(fù)雜性并提供完全符合藍(lán)牙 Mesh 標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。因此，在為您的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序選擇設(shè)備之前，
確定支持所有網(wǎng)格模型和節(jié)點(diǎn)類型的設(shè)備后，找出可用的參考代碼示例。代碼示例使用您以前從未使用過(guò)的新技術(shù)啟動(dòng)開(kāi)發(fā)。
移動(dòng)應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)的理念是連接事物，以便用戶可以輕松訪問(wèn)它們。幾乎所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序都需要移動(dòng)應(yīng)用程序，基于藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序也是如此。無(wú)論是燈泡控制還是從天氣監(jiān)測(cè)站讀取溫度，用戶都希望使用手機(jī)訪問(wèn)和控制設(shè)備。為此，芯片供應(yīng)商必須為其藍(lán)牙 Mesh 產(chǎn)品提供 iOS 和 Android 移動(dòng)應(yīng)用程序。
理想情況下，為這些應(yīng)用程序提供源代碼，以便您可以進(jìn)行自定義以適應(yīng)您的品牌和產(chǎn)品特定的修改。如果芯片供應(yīng)商不提供這些應(yīng)用程序，您將需要從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)這些應(yīng)用程序。每個(gè)應(yīng)用程序的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)成本可能超過(guò) 20 萬(wàn)美元，這還不包括對(duì)產(chǎn)品上市時(shí)間的影響。
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