在通過與智能手機和平板終端的結合來提高利便性的應用（例如鍾表、健身/保健器材等）中，Bluetooth® LE（Low Energy）zhengdedaoxunsupuji。zaizhexieyingyongzhong
，niukoudianchiqudongdeshebeijuduo
，weileshixiangengchangdedianchishoumingyugenggaodexingneng，duiyudigonghaohuadeyaoqiuriyiqiangjin。bujinruci，youyuhaowuwuxiantiyanjingyandeyonghuyeketongguoshenbiandezhinengshoujidenglianjieBluetooth® LE，因此，Bluetooth® LE在眾多產品中的應用趨勢已勢不可擋。另一方麵，要想利用以Bluetooth® LE為(wei)首(shou)的(de)無(wu)線(xian)係(xi)統(tong)，必(bi)須(xu)在(zai)特(te)定(ding)的(de)實(shi)驗(yan)機(ji)構(gou)進(jin)行(xing)合(he)標(biao)確(que)認(ren)，並(bing)獲(huo)得(de)各(ge)國(guo)規(gui)定(ding)的(de)無(wu)線(xian)電(dian)認(ren)證(zheng)。因(yin)此(ci)，在(zai)研(yan)究(jiu)從(cong)零(ling)開(kai)始(shi)構(gou)建(jian)係(xi)統(tong)時(shi)，需(xu)要(yao)充(chong)分(fen)的(de)無(wu)線(xian)及(ji)協(xie)議(yi)相(xiang)關(guan)知(zhi)識(shi)
，否(fou)則(ze)，極(ji)有(you)可(ke)能(neng)在(zai)產(chan)品(pin)即(ji)將(jiang)推(tui)向(xiang)市(shi)場(chang)之(zhi)前(qian)遇(yu)阻(zu)停(ting)滯(zhi)。

在這種情況下
，ROHM（羅姆）旗下LAPIS Semiconductor開發出支持Bluetooth® LE的、實現業界頂級低耗電量（發送數據時9.8mA，接收數據時8.9mA，2秒間歇工作時的平均電流8μA）的LSI(ML7105-00x)。另外，取得耗時耗力的Bluetooth SIG認證和國內外無線電認證後向客戶供貨的模塊也在開發中。

在此
，針對本LSI和模塊以及構建係統所需的示例軟件、配置文件進行介紹說明。

 

首先
，針對Bluetooth® LE LSI(ML7105-00x)的內部結構進行說明。（圖1）

圖1：Bluetooth® LE LSI（ML7105-00x）的內部結構

 

本LSI搭載的電路塊由無線單元（RF）、調製解調器單元（MODEM）、Bluetooth® LE控製器單元、低功耗邏輯單元
、電源單元（Main Reg. / Low Power Reg.）、振蕩電路單元(26MHz/32kHz)
、主機接口單元（UART
、I2C、SPI、GPIO）構成。各單元的主要功能分別是：無線單元提供2.4GHz數據發送電路和數據接收電路
，發送係統通過D/A轉換器將調製解調器單元（調製器）輸入的調製信號轉換為模擬信號，再通過本地PLL與2.4GHz頻(pin)段(duan)的(de)信(xin)號(hao)疊(die)加(jia)。然(ran)後(hou)，通(tong)過(guo)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)大(da)到(dao)足(zu)夠(gou)的(de)功(gong)率(lv)作(zuo)為(wei)電(dian)波(bo)由(you)天(tian)線(xian)發(fa)射(she)。接(jie)收(shou)係(xi)統(tong)輸(shu)入(ru)由(you)天(tian)線(xian)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)的(de)各(ge)種(zhong)強(qiang)度(du)的(de)接(jie)收(shou)信(xin)號(hao)
，由(you)低(di)噪(zao)聲(sheng)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)大(da)微(wei)小(xiao)信(xin)號(hao)。後(hou)麵(mian)的(de)混(hun)頻(pin)器(qi)將(jiang)2.4GHz頻段的頻率轉換為幾MHz左右的中間頻率，輸入到帶通濾波器，僅選擇所需信道的信號。接著
，由限幅器將信號放大
，傳輸給調製解調器單元（解調器）。這些無線單元的特點是，采用PLL直接調製方式，對各電路塊整體進行優化，從而實現更低峰值電流（10mA以下）。

然後
，在控製器單元進行Bluetooth® LE數據包的編碼、解碼處理，由鏈路處理單元(LL)與協議棧（GATT/ATT/SMP/GAP/L2CAP）發fa現xian設she備bei並bing與yu發fa現xian的de設she備bei連lian接jie並bing提ti供gong雙shuang向xiang通tong信xin。另ling外wai，通tong過guo與yu低di功gong耗hao邏luo輯ji單dan元yuan的de聯lian動dong，新xin開kai發fa了le在zai電dian源yuan關guan斷duan時shi更geng加jia省sheng電dian的de抑yi製zhi泄xie漏lou電dian流liu的de電dian路lu；同時，還優化了Bluetooth® LEdexieyichuligujian

，suoduanleshujubaoshoufashujuchulishijian，shigongzuoshidehaodianlianggengdi。ranhou，dianyuandanyuanneizhizhuwenyaqihedigonghaowenyaqi，zaifeitongxinshijintongguogonghaogengdidedigonghaowenyaqijinxingshujucunchu。tongguozhexiesheji，shixianlezhengtixieloudianliudezuixiaohua。zhendangdianludanyuanneizhizhuyaogongzuoyongde26MHz和低功耗工作用的32kHz。特別是主要工作用26MHz振蕩電路是按Bluetooth® LEdelianjiejiangezhouqimeicitingdongde

，yinci，tongguotiaozheng
，shicongtingdongzhuangtaidaoqidongzhijiandeshijianzuiduanhua
，congerjianshaoledaijidianliu。zuihou，zhujijiekoudanyuanpeibeileBluetooth® LE標準化的HCI（UART）和LAPIS Semiconductor獨有的BACI（SPI）。HCI主要與PC連接，可用於無線認證試驗。BACI與安裝了Bluetooth® LE配置文件和應用程序的主機微控製器連接，提供Bluetooth® LE服務。

BACI通(tong)過(guo)簡(jian)化(hua)與(yu)主(zhu)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)來(lai)降(jiang)低(di)訪(fang)問(wen)頻(pin)率(lv)。而(er)且(qie)，在(zai)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)上(shang)采(cai)用(yong)通(tong)過(guo)事(shi)件(jian)使(shi)主(zhu)機(ji)啟(qi)動(dong)的(de)結(jie)構(gou)，因(yin)此(ci)
，是(shi)盡(jin)可(ke)能(neng)使(shi)主(zhu)機(ji)停(ting)動(dong)來(lai)抑(yi)製(zhi)耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)設(she)計(ji)。綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu)
，本(ben)LSI在整個結構模塊上進行了降低耗電量的設計
，從而
，使紐扣電池驅動3年以上連續工作成為可能。主機和堆棧結構如圖2所示。

 

 

圖2：主機和Bluetooth® LE控製器堆棧結構

 

接下來
，針對Bluetooth® LE模塊的結構進行說明。（圖3）

 

 

圖3：Bluetooth® LE模塊的外形照片和結構

 

本模塊在Bluetooth® LE LSI （ML7105-00x）之外還內置有Pattern ANT、RF匹配電路
、EEPROM、OSC。LAPIS Semiconductor出貨時將通過Pattern ANT及RF匹配電路調整RF性能，因此
，用戶無需調整即可安裝於商品中。EEPROM可存儲主要含有RF調整值、通信模式
、設備地址的配置參數
，並可存儲用戶自己的參數。OSC由主時鍾的26MHz晶體振蕩器和調整電路構成
，已調整為Bluetooth® LE所要求的頻率精度。

該產品為將多數元器件一體化封裝的SiP（System in Package）構造，因此

，可與LSI同等處理。另外，產品將通過Bluetooth SIG認證的組件測試(RF、PHY、LL
、4.0HCI、L2CAP、GAP、SMP、GATT/ATT)獲得QDID後作為模塊提供給客戶，因此，作為最終產品注冊時，隻需嵌入用戶準備的配置文件即可輕鬆登記到Bluetooth SIG官網的產品一覽中。還有


，要想進行注冊工作
，需要事先向Bluetooth SIG成員（創始成員、加盟成員
、應用成員）登記。另外
，該產品計劃在獲得日本國內外無線電認證後進行供貨，因此，可直接在日本國內以及獲得認證的海外地區操作Bluetooth® LE（輸出電波）

，客戶可在短時間內快速導入到商品中。

為了提高LAPIS Semiconductor的Bluetooth® LE產品的導入速度與開發速度，公司準備了評估套件和示例軟件。評估套件（圖4）包含USB加密狗和無線傳感器節點
，可通過PC操作Bluetooth® LE通信（各種傳感器數據接收、LED ON/OFF控製）。

 

 

圖4：Bluetooth® LE開發評估套件

示例軟件（圖5）包含可安裝於主機微控製器的獨有配置文件VSSPP（Vendor Specific Serial Port Profile）/VSP(Vendor Specification Profile)
，使用這些軟件，可通過基於UART的終端通信輕鬆確認P2P（對等計算，PEER-TO-PEER）的Bluetooth® LE通信控製。

此外，LAPIS Semiconductor還開設了技術支持網站。

（URL: https://www.lapis-semi.com/cgi-bin/MyLAPIS/regi/login.cgi）

 

該網站提供相關的數據表、用戶手冊、設計指南、評估套件用戶手冊等，為用戶的開發提供支持。

 

 

圖5：示例軟件的結構

 

連接時已實施配對，限製其後的連接設備
，實現加密數據通信。另外，可作為點對點的Bluetooth® LE設備與智能手機通信，使用專用的智能手機應用程序，可確認獨有配置文件的服務。

 

為使用Bluetooth® LE正確通信，與主終端與從終端相同，需要安裝一樣配置文件。配置文件為層次結構，內部有定義幾個服務及其屬性（read/write等）的特征值。例如，在Heart Rate Profile中有Heart Rate Service和Device　Information Service等。LAPIS Semiconductor相繼開發了標準配置文件

，所有的配置文件都是與第三方聯合開發的，預計均可供貨，並有望支持向用戶平台的移植。

 

今後，Bluetooth® LE的應用範圍有望進一步擴大，對更低耗電量、更加小型
、係統開發更容易的需求日益強勁。因此
，繼當前的ML7105係列之後，LAPIS Semiconductor正在開發後續係列。根據計劃，後續係列不僅耗電量進一步降低，而且，為滿足小型化需求，采用超小型薄型封裝的WL-CSP（Wafer Level Chip Size Package），產品陣容將更加豐富。另外


，為了比以往更容易導入Bluetooth® LE，在目前開發中的模塊基礎上，LAPIS Semiconductor還計劃開發內置主機微控製器和ROHM集團開發的各種傳感器的SiP模塊。

LAPIS Semiconductor同時還在探討滿足進一步高性能化（高速傳輸、樹連接等）的需求
，結合最新的Bluetooth® LE Core Spec4.1標準，公司今後將一如既往地為客戶提供一站式解決方案。