Ⅰ. Che cos'è un modulo Bluetooth Low Energy?

Composizione fisica: Modulo Bluetooth a basso consumo energetico = Chip BLE + circuiti periferici essenziali (cristallo, condensatori, ecc.) + sezione RF (circuito di adattamento dell'antenna) + copertura di schermatura (per prevenire le interferenze). Questo pacchetto completo consente di utilizzarlo immediatamente senza dover affrontare complesse progettazioni RF.

Comprensione semplice: Il Bluetooth Low Energy (BLE) è una sorta di "versione a risparmio energetico" del Bluetooth classico: è specificamente progettato per piccoli dispositivi alimentati a batteria che devono funzionare per lunghi periodi. Ad esempio, il tuo braccialetto intelligente, la tua bilancia elettronica o i tuoi tag anti-smarrimento si affidano tutti alla tecnologia BLE per mantenere le connessioni, consentendo alla batteria di durare mesi o addirittura anni.

Modulo vs. chip: come scegliere?

Suggerimento: Per il 90% dei prodotti IoT, l'utilizzo di un modulo è più conveniente. Il risparmio di tempo di sviluppo e di costi di certificazione supera di gran lunga la differenza di prezzo del modulo.

Nota speciale: Le certificazioni di moduli comuni, come FCC, IC, ecc., richiedono che il modulo includa un circuito RF completo, una copertura di schermatura e un alimentatore indipendente. Esistono alcune differenze nella possibilità di referenziare la certificazione di un modulo a seconda della regione, del prodotto finale specifico e del laboratorio di prova scelto. Per garantire una certificazione fluida, RF-star consiglia agli utenti di contattare direttamente il laboratorio di certificazione per confermare i requisiti specifici.

Ⅱ. O Quali sono i principali tipi di moduli Bluetooth a bassa potenza presenti sul mercato?

1. Classificato per funzione

Modulo di trasmissione trasparente: Il più comunemente utilizzato funziona come una "pipeline dati", trasmettendo i dati ricevuti tramite Bluetooth direttamente al microcontrollore. Gli utenti non hanno bisogno di comprendere i protocolli Bluetooth, basta collegarlo e utilizzarlo.

Modulo di controllo: Dispone di capacità di elaborazione proprie e può essere programmato per la logica. I clienti possono scrivere i propri programmi per utilizzare il core interno del chip, risparmiando potenzialmente una MCU esterna e riducendo i costi. Ad esempio, RF-star RF-BM-2340B1 utilizza il TI CC2340R5, che ha un core ARM Cortex-M0+ integrato, e tutti i GPIO sono estrapolati, consentendogli di gestire sia la comunicazione Bluetooth che le applicazioni utente.

Moduli RF-star classificati per piattaforma chip

Tutti i moduli sopra menzionati possono soddisfare sia le esigenze di trasmissione trasparente che quelle di sviluppo indipendente.

2. Classificato per interfaccia

Tipo di porta seriale (UART): Il più semplice da usare, collegare e utilizzare, ad esempio RF-star RF-BM-2340A1.

Tipo USB: Si collega direttamente al computer, non è necessaria alcuna interfaccia aggiuntiva; i clienti sviluppano il proprio software per PC, ad esempio RF-DG-22A.

Tipo SPI/I2C: Differenze nelle velocità di trasmissione seriale, ad esempio, RF-BM-2340A2 supporta il protocollo di trasmissione trasparente SPI, RF-BM-BG22Ax supporta il protocollo di trasmissione trasparente I2C.

Tabella di classificazione dell'interfaccia del modulo Bluetooth a basso consumo energetico RF-star

Ⅲ. Avvio rapido: come utilizzare un modulo di trasmissione trasparente BLE?

Il cablaggio è semplicissimo (utilizzando RF-BM-2340A1 come esempio)

Nota: il TX si collega al RX, il RX si collega al TX, non invertirli! I pin di controllo del flusso devono essere messi a terra se non utilizzati.

Metodo di accensione in tre fasi:

Alimentare il modulo (3,3 V, la corrente massima non deve superare le specifiche del modulo)

Scarica un'app di debug Bluetooth sul tuo telefono (Consigliato "nRF Connect")

Cerca e connettiti al modulo tramite l'app del telefono (Il nome predefinito è solitamente RFSTAR_XXXX)

Come utilizzare il controllo del flusso (Flow Control)?

Metodo di controllo del flusso del modulo RF-star (RTS/CTS) (BRTS/BCTS):

Modulo RTS/BCTS → MCU CTS

Modulo CTS/BRTS ← MCU RTS

Moduli applicabili: RF-BM-BG22A1, RF-BM-2340A1, RF-BM-4044Bx, ecc.

Ⅳ. Analisi approfondita dei principi di funzionamento del Bluetooth

Pubblicità ------ Trasmissione di dispositivi periferici

La periferica "urla" periodicamente: Sono qui! Le mie informazioni sono...

Il pacchetto pubblicitario contiene:

Nome del dispositivo (ad esempio, "RFSTAR_BLE")
UUID (ID univoco del dispositivo)
Indicatore di potenza del segnale
Informazioni sui servizi che può fornire

Dati specifici del produttore

Impostazioni pubblicitarie del modulo RF-star:
AT+NAME=RF-star123456 // Modifica il nome del dispositivo
AT+UART=921600 // Imposta la velocità in baud seriale a 921600 bps

AT+POWER=0 // Modifica la potenza di trasmissione a 0 dBm

Scansione ------ Ascolto del dispositivo centrale

Il dispositivo centrale attiva le sue "orecchie", ascoltando chi sta facendo pubblicità nelle vicinanze:

I risultati della scansione contengono:
Indirizzi MAC di tutti i dispositivi pubblicitari
Nome del dispositivo (se disponibile)
Intensità del segnale RSSI (un valore più negativo indica un segnale più debole)

Contenuto del pacchetto pubblicitario

Ruoli master/slave e topologia di connessione
Dispositivo master (Master/Centrale):
Esegue attivamente la scansione dei dispositivi Bluetooth nelle vicinanze
Avvia richieste di connessione
Un master può connettersi a più slave

Esempi tipici: telefoni, tablet, gateway

Dispositivo slave (slave/periferico):

Pubblicizza la sua presenza
In attesa di essere connesso
Può essere collegato solo da un master alla volta (in modalità normale)

Esempi tipici: sensori, braccialetti, beacon

Master/Slave Combo (Centrale/Periferico):

Un dispositivo che combina sia le funzioni master che slave, come:

Smartwatch (Slave: si collega al telefono; Master: si collega alle cuffie)

Gateway Bluetooth (Master: si collega a più sensori; Slave: si collega tramite telefono per la configurazione)

Modalità supportate dai moduli di trasmissione trasparenti RF-star

Quattro passaggi per stabilire una connessione:

Fase 1: Pubblicità del dispositivo slave

↓

Fase 2: il dispositivo master esegue la scansione e seleziona il target

↓

Fase 3: il dispositivo master avvia la richiesta di connessione

↓

Fase 4: Entrambe le parti negoziano i parametri → Connessione riuscita!

Configurazione dell'ottimizzazione dei parametri di connessione

Intervallo di connessione: influisce sulla velocità e sul consumo energetico
AT+ADS=1,1,50 // Impostato per abilitare la pubblicità collegabile, con un intervallo pubblicitario di 50 ms
// Latenza slave: numero di eventi di connessione che possono essere saltati
AT+CDL=10,20 // Abilita la funzione del pin BCTS e imposta la durata del ritardo su 10 ms; imposta la durata del ritardo del pin BRTS su 20 ms
// Timeout di supervisione: tempo per valutare la perdita di connessione

AT+CNT_INTERVAL=16,200 // L'intervallo di connessione corrente del dispositivo è 20 ms (16*1,25 ms), il timeout di supervisione della connessione è 2000 ms

Ⅴ. Tabella di selezione del modulo Bluetooth trasparente RF-star

Ⅵ. Guida rapida ai problemi comuni

D1: Non riesci a trovare il modulo?

Controllo 1: Conferma se il modulo è in modalità pubblicitaria (il pin STATE può indicarlo)
Controllo 2: L'alimentazione è stabile a 3,3 V? La corrente è sufficiente (≥20 mA)?
Controllo 3: Il modulo potrebbe essere già in uno stato connesso (non viene pubblicizzato mentre è connesso)

Controllo 4: L'antenna è intatta? Il modulo è all'interno di un involucro metallico (schermatura del segnale)?

D2: Frequenti interruzioni della connessione?
Soluzione 1: Aumentare il tempo di timeout della supervisione
Soluzione 2: Controllare se l'alimentatore è rumoroso (utilizzare un oscilloscopio per controllare l'ondulazione)
Soluzione 3: Forse troppo lontano o ostacoli presenti (testare in un'area aperta)

Soluzione 4: Regola l'intervallo di connessione (intervalli troppo piccoli potrebbero essere instabili)

D3: Perdita di pacchetti di trasmissione dati?
Soluzione 1: Ridurre la velocità in baud (provare ad abbassarla da 115200 a 9600)
Soluzione 2: Controllare la funzione di controllo del flusso del dispositivo (collegare i pin BRTS/BCTS, CTS/RTS)
Soluzione 3: Controllare se il cablaggio è allentato (risaldare)

Soluzione 4: Ridurre la quantità di dati inviati contemporaneamente (inviare pacchetti)

Ⅶ. Provalo subito!

Esperimento per principianti più semplice:
Materiali richiesti:
Modulo RF-star RF-BM-2340A1 o RF-BM-BG22A1 ×1
Scheda di sviluppo RF-BT02 ×1
Cavo USB ×1

Alcuni fili DuPont

Ricordare: Utilizzare moduli di trasmissione trasparenti BLE non è difficile; la chiave è provare, sperimentare e imparare dagli errori. La maggior parte dei problemi deriva da cablaggi, alimentatori o impostazioni di modalità errati. Moduli RF-star Fornito con documentazione tecnica dettagliata e codici di esempio per alcuni MCU. In caso di problemi:

Consultare il manuale del protocollo di trasmissione trasparente del modulo e il manuale della scheda di sviluppo
Utilizzare i comandi AT per testare lo stato del modulo

Contattare l'assistenza tecnica (info@szrfstar.com)

Sii paziente , inizia con una semplice trasmissione trasparente, approfondisci gradualmente la tua comprensione dei protocolli Bluetooth e padroneggerai rapidamente l'essenza dello sviluppo BLE!