Bluetooth? Low Energy系统的开发
在通过与智能手机宁静板终端的结合来提高利便性的应用（例如钟表、健身/保健器材等）中，Bluetooth??LE（Low Energy）正获得迅速普及。在这些应用中，纽扣电池驱动的设备居多，为了实现更长的电池寿命与更高的性能，关于低功耗化的要求日益强劲。不但如此，由于毫无无线体验经验的用户也可通过身边的智能手机等连接Bluetooth??LE，因此，Bluetooth??LE在众多产品中的应用趋势已势不可挡。另一方面，要想利用以Bluetooth??LE为首的无线系统，必须在特定的实验机构进行合标确认，并获得各国划定的无线电认证。因此，在研究从零开始构建系统时，需要充分的无线及协议相关知识，不然，极有可能在产品即将推向市场之前遇阻停滞。
在这种情况下，ROHM（永利集团）旗下LAPIS Semiconductor开发出支持Bluetooth??LE的、实现业界顶级低耗电量（发送数据时9.8mA，接收数据时8.9mA，2秒间歇事情时的平均电流8μA）的LSI(ML7105-00x)。另外，取得耗时耗力的Bluetooth SIG认证和海内外无线电认证后向客户供货的�？橐苍诳⒅�。
在此，针对本LSI和�？橐约肮菇ㄏ低乘璧氖纠砑⑴渲梦募薪樯芩得�。
＜Bluetooth??LE LSI＞
首先，针对Bluetooth??LE LSI(ML7105-00x)的内部结构进行说明。（图1）
【图1】Bluetooth??LE LSI（ML7105-00x）的内部结构
本LSI搭载的电路块由无线单位（RF）、调制解调器单位（MODEM）、Bluetooth??LE控制器单位、低功耗逻辑单位、电源单位（Main Reg. / Low Power Reg.）、振荡电路单位(26MHz/32kHz)、主机接口单位（UART、I2C、SPI、GPIO）组成。各单位的主要功效划分是：无线单位提供2.4GHz数据发送电路和数据接收电路，发送系统通过D/A转换器将调制解调器单位（调制器）输入的调制信号转换为模拟信号，再通过外地PLL与2.4GHz频段的信号叠加。然后，通过功率放大器放大到足够的功率作为电波由天线发射。接收系统输入由天线捕获到的种种强度的接收信号，由低噪声放大器放大微小信号。后面的混频器将2.4GHz频段的频率转换为几MHz左右的中间频率，输入到带通滤波器，仅选择所需信道的信号。接着，由限幅器将信号放大，传输给调制解调器单位（解调器）。这些无线单位的特点是，接纳PLL直接调制方法，对各电路块整体进行优化，从而实现更低峰值电流（10mA以下）。
然后，在控制器单位进行Bluetooth??LE数据包的编码、解码处理，由链路处理单位(LL)与协议栈（GATT/ATT/SMP/GAP/L2CAP）发明设备并与发明的设备连接并提供双向通信。另外，通过与低功耗逻辑单位的联动，新开发了在电源关断时越发省电的抑制泄漏电流的电路；同时，还优化了Bluetooth??LE的协议处理固件，缩短了数据包收发数据处理时间，使事情时的耗电量更低。然后，电源单位内置主稳压器和低功耗稳压器，在非通信时仅通过功耗更低的低功耗稳压器进行数据存储。通过这些设计，实现了整体泄漏电流的最小化。振荡电路单位内置主要事情用的26MHz和低功耗事情用的32kHz。特别是主要事情用26MHz振荡电路是按Bluetooth??LE的连接间隔周期每次停动的，因此，通过调解，使从停动状态到启动之间的时间最短化，从而减少了待机电流。最后，主机接口单位配备了Bluetooth??LE标准化的HCI（UART）和LAPIS Semiconductor独吞的BACI（SPI）。HCI主要与PC连接，可用于无线认证试验。BACI与装置了Bluetooth??LE配置文件和应用程序的主机微控制器连接，提供Bluetooth??LE效劳。
BACI通过简化与主机之间的通信来降低会见频率。并且，在结构设计上接纳通过事件使主机启动的结构，因此，是尽可能使主机停动来抑制耗电量的设计。综上所述，本LSI在整个结构�？樯辖辛私档秃牡缌康纳杓�，从而，使纽扣电池驱动3年以上连续事情成为可能。主机和货仓结构如图2所示。
【图2】主机和Bluetooth??LE控制器货仓结构
＜Bluetooth??LE�？椋�
接下来，针对Bluetooth??LE�？榈慕峁菇兴得�。（图3）
【图3】Bluetooth??LE�？榈耐庑握掌徒峁�
本�？樵贐luetooth??LE LSI （ML7105-00x）之外还内置有Pattern ANT、RF匹配电路、EEPROM、OSC。LAPIS Semiconductor出货时将通过Pattern ANT及RF匹配电路调解RF性能，因此，用户无需调解即可装置于商品中。EEPROM可存储主要含有RF调解值、通信模式、设备地点的配置参数，并可存储用户自己的参数。OSC由主时钟的26MHz晶体振荡器和调解电路组成，已调解为Bluetooth??LE所要求的频率精度。
该产品为将大都元器件一体化封装的SiP（System in Package）结构，因此，可与LSI同等处理。另外，产品将通过Bluetooth SIG认证的组件测试(RF、PHY、LL、4.0HCI、L2CAP、GAP、SMP、GATT/ATT)获得QDID后作为�？樘峁┯突�，因此，作为最终产品注册时，只需嵌入用户准备的配置文件即可轻松挂号到Bluetooth SIG官网的产品一览中�Ａ碛�，要想进行注册事情，需要事先向Bluetooth SIG成员（首创成员、加盟成员、应用成员）挂号。另外，该产品计划在获得日本海内外无线电认证后进行供货，因此，可直接在日本海内以及获得认证的外洋地区操作Bluetooth??LE（输出电波），客户可在短时间内快速导入到商品中。
＜Bluetooth??LE评估套件和示例软件＞
为了提高LAPIS Semiconductor的Bluetooth??LE产品的导入速度与开发速度，公司准备了评估套件和示例软件。评估套件（图4）包括USB加密狗和无线传感器节点，可通过PC操作Bluetooth??LE通信（种种传感器数据接收、LED ON/OFF控制）。
【图4】Bluetooth??LE开发评估套件
示例软件（图5）包括可装置于主机微控制器的独吞配置文件VSSPP（Vendor Specific Serial Port Profile）/VSP(Vendor Specification Profile)，使用这些软件，可通过基于UART的终端通信轻松确认P2P（对等盘算，PEER-TO-PEER）的Bluetooth??LE通信控制。
别的，LAPIS Semiconductor还开设了技术支持网站。
（URL:?https://www.lapis-semi.com/cgi-bin/MyLAPIS/regi/login.cgi）
该网站提供相关的数据表、用户手册、设计指南、评估套件用户手册等，为用户的开发提供支持。
【图5】示例软件的结构
连接时已实施配对，限制其后的连接设备，实现加密数据通信。另外，可作为点对点的Bluetooth??LE设备与智能手机通信，使用专用的智能手机应用程序，可确认独吞配置文件的效劳。
＜Bluetooth??LE配置文件＞
为使用Bluetooth??LE正确通信，与主终端与从终端相同，需要装置一样配置文件。配置文件为条理结构，内部有界说几个效劳及其属性（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相继开发了标准配置文件，所有的配置文件都是与第三方联合开发的，预计均可供货，并有望支持向用户平台的移植。
＜未来展望＞
今后，Bluetooth??LE的应用规模有望进一步扩大，对更低耗电量、越发小型、系统开发更容易的需求日益强劲。因此，继目今的ML7105系列之后，LAPIS Semiconductor正在开发后续系列。凭据计划，后续系列不但耗电量进一步降低，并且，为满足小型化需求，接纳超小型薄型封装的WL-CSP（Wafer Level Chip Size Package），产品阵容将越发富厚。另外，为了比以往更容易导入Bluetooth??LE，在目前开发中的�？榛∩�，LAPIS Semiconductor还计划开发内置主机微控制器和ROHM集团开发的种种传感器的SiP�？�。
LAPIS Semiconductor同时还在探讨满足进一步高性能化（高速传输、树连接等）的需求，结合最新的Bluetooth??LE Core Spec4.1标准，公司今后将一如既往地为客户提供一站式解决计划。
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