Komunikace probíhá na radiové frekvenci 2,4 GHz ve volném ISM pásmu a využívá technologii adaptivního přeskakování nosné frekvence AFH (Adaptive Frequency Hopping). To vše vytváří velmi velký prostor pro použití v řadě aplikací, nejen v přenosu digitálních dat, ale i v oblasti vzdáleného řízení, audio komunikace a přenosu zvuku. I pro tyto účely má pražská společnost MACRO WEIL spol. s r.o.. v nabídce řadu čtyřech miniaturních vestavných modulů WT11 až WT32 od společnosti Bluegiga, které si zde blíže představíme.

Miniaturní Bluetooth moduly Bluegiga  WTxx

V nabídce Macroweilu, resp. společnosti Bluegiga, nalezneme čtyři moduly s označením WT11, WT12, WT21 a WT32. Proč takový počet? I když každý z nich podporuje nejnovější specifikaci o Bluetooth 2.1 s EDR (Enhanced Data Rates), každý využívá služby jiného čipu a od toho se odvíjejí i vlastnosti, funkce a možnosti použití. 

Bluetooth modul WT21

Bluetooth modul WT21 patří ze všech zde zmíněných modulů mezi nejjednodušší a nejméně vybavené. Poslouží hlavně pro ty aplikace, kde již implementovaný nadřazený systém / procesor je schopen běhu Bluetooth softwarového stacku (tedy vyšší hladiny komunikačního modelu) a je nutné pouze do zařízení  implementovat tzv. HCI rozhraní (Bluetooth Host Controller Interface) při zachování výhod snadného použití a certifikace. To právě tento na CSR BlueCore-6 čipu založený modul poskytuje při zachování nízké spotřeby, nejvyšší úrovni stupně integrace ve své třídě (miniaturních rozměrů celého modulu jen 17,1 x 11,6 x 2 mm) a plné podpoře Bluetooth standardu 2.1. Modul také obsahuje vestavěnou digitální CSR AuriStream technologii pro zlepšení kvalitu zvuku při nasazení v hlasové komunikaci, pro kterou je k dispozici i audio PCM rozhraní, i když přímo pro  audio aplikace se více hodí ostatní „kolegové“, hlavně ten s označením WT32. Modul WT21 podporuje použití s jakýmkoliv Bluetooth stackem, který obsahuje  HCI rozhraní a lze  jej propojit s procesorem pomocí UART, SDIO nebo SPI rozhraní. Možné je nasadit i 128bitové šifrování. Pro řízení modulu nebo řízení externích prvků slouží 7 univerzálních vstupů/výstupů (GPIO).

Modul, který již obsahuje vestavěnou komunikační anténu, pracuje v 1. radiové Bluetooth třídě (Bluetooth Class 1) s možným dosahem 100 až 150 m. Produkt WT21 je certifikován CE, FCC a IC jako Bluetooth2.1 + EDR (Controller subsystem) a může pracovat  ve velmi širokém teplotním rozsahu -40 ºC až +85 ºC při napájení napětím 1,8 VDC. 

Mezi hlavní aplikace WT21 patří veškeré průmyslové i multimediální systémy, PDA, PC a laptopy, prostě všechny aplikace obsahující již řídící procesor, kde je nutné vestavět Bluetooth komunikaci.

Bluetooth audio modul WT32

Proti ostatním zde uvedeným modulům, zvláště pak WT21, je již tento tzv. audio modul WT32 o třídu výš, hlavně díky své rozsáhlé výbavě pro potřeby přenosu a zpracování zvuku. To vše na 24 x 16  mm velké destičce.

Hlavní aplikační nasazení tohoto modulu jsou hlavně Plug n’ Play audio řešení, kde je nutné zajistit vysoce kvalitní a však bezdrátový přenos zvuku. Nemusí jít nutně jen o zařízení typu mp3 přehrávač, VoIP telefon či další podobnou „chytrou“ audio elektroniku. Díky tomu, že modul může pracovat zcela samostatně jako autonomní prvek s vlastní „inteligencí“, je možné jej využít jako hlavní jádro například v bezdrátových sluchátkách,  bezdrátových mikrofonech nebo aktivních bezdrátových reproduktorech, které mohou posloužit pro snadné a velmi kvalitní bezkabelové ozvučení kinosálů, dočasných i trvalých konferenčních a prezentačních místností nebo jen našich domovů. Další aplikací mohou být různé hands-free sady, zabezpečovací systémy nebo jen domovní zvonky. Právě pro tyto účely se hodí tento na CSR BlueCore-05 Multimedia čipu založený Bluetooth modul s 48kB RAM a 8 MB Flash pamětí, který obsahuje monofonní i stereofonní analogové vstupy i výstupy, integrovaný 16bitový stereo kodek, vysoce kvalitní -95 dB audio D/A převodník a výkonný 32bitový DSP  procesor s již nahranými základními algoritmy pro zpracování zvuku. Například lze zmínit dekódování zvuku, potlačení echa, potlačení šumu nebo možnost manipulace s datovým tokem. Stačí tedy jen připojit zesilovač a napájení (např. akumulátor) a to je vše. A právě pro nasazení v bateriově napájených zařízeních může modul dokonce fungovat jako nabíječka akumulátoru ze přivedeného stabilizovaného napájení 1,8 až 3,3 VDC. Navíc pro všechny audio aplikace jsou k dispozici rozhraní PCM, SPDIF a I2S. 

Modul WT32, který v kombinaci s flexibilním firmwarem iWRAP pro kontrolu připojení a konfiguraci poskytuje možnost nastavení modulu pomocí ASCII příkazů zasílaných po UART nebo USB rozhraní, tak umožňuje výrobcům a vývojářům Bluetooth nasadit do stávajících i nových aplikací bez nutnosti zdlouhavého vývoje hardwaru a softwaru. Podporovanými profily jsou A2DP, AVRCP, HFP (v.1.5), SPP, OPP a HID.  Navíc prostřednictvím 10 univerzálních binárních a dvou analogových vstupů / výstupů (GPIO a AIO) lze práci modulu podmínit stavy a funkcí dalších přidružených komponent, jakými mohou být různá ovládací tlačítka, indikační / signalizační prvky (např. LED diody), obvody pro řízení napájení, uspání / probuzení funkce navazujících zařízení apod.     

Moduly lze však dodat i s různými nahranými doplňky firmwaru pro zpracování dat a zvuku nebo dokonce je k dispozici i služba zákaznického návrhu speciálního firmwaru právě na míru Vaší aplikaci. Tím odpadne nejen potřeba vývoje, ale i následné certifikace, kterou moduly budou mít již od výrobce.

Z pohledu radiové komunikace je modul navržen a jako konečný produkt je plně CE, IC a FCC certifikován ve třídě 2 pro Bluetooth standard 2.1 + EDR s dosahem 10 až 30 m, což pro většinu výše zmíněných aplikací bohatě dostačuje.  Modul WT32 může být buď s integrovanou anténou nebo může obsahovat W.FL konektor pro externí anténku pro potřeby zajištění větší komunikační vzdálenosti.

Bluetooth moduly WT11 a WT12

Moduly WT11 a WT12 lze v rámci nabídky Bluegiga označit jako základní, protože svojí výbavou jsou zhruba mezi řadou WT21 a WT32. Jsou tak vhodné všude tam, kde chceme nasadit nebo vestavět Bluetooth a i tam, kde vyžadujeme autonomní funkci bez nutnosti připojení dalších CPU  či MCU. Typickými oblastmi aplikace jsou zdravotnické přístroje, logistika a přeprava, měření a regulace, bezdrátové náhrady signálových kabelů, automobilové systémy a komponenty, skladové, evidenční a pokladní systémy, platební terminály atd.

Oba moduly postavené okolo čipu CSR BlueCore-04 s 48 kB RAM a 8 MB Flash paměti se liší hlavně použitou vysílací Bluetooth třídou, kde WT11 splňuje třídu 1 a má proto komunikační dosah až 250 m, zatímco modul WT12 v třídě 2 „jen“ do 40 m. Další malá odlišnost je pak v možnosti provedení s externí anténou, kde WT11 může obsahovat U.FL konektor, zatímco u WT12 je nutné se spokojit pouze s vývody. S tím souvisí i velikost, konkrétně 35x14 mm u WT11 vs. 26x14 mm u WT12. Avšak oba typy modulů lze samozřejmě mít i s integrovanou anténou. Ostatní vlastnosti a výbava jsou u obou více méně shodné. Moduly jsou již od výrobce certifikovány dle CE, FCC a IC.

Z pohledu softwarové výbavy (firmwaru) mohou být oba tyto moduly dle požadavků zákazníka opatřeny: iWRAP firmwarem, HCI firmwarem nebo i speciálním firmwarem vytvořeným na míru dle požadavku objednatele. Zajímavý je hlavně iWRAP firmware, který poskytuje schopnost přístupu k funkcím Bluetooth a nastavení modulu prostřednictvím ASCII příkazů zasílané přes UART nebo USB rozhraní.  S tím souvisí i podpora různých profilů (SPP, DUN, OBEX OPP, HFP v.1.5, DID, HID) a hlavně schopnost již zmíněné autonomní funkce.

Z pohledu hardwarové výbavy lze ještě popis doplnit o přítomnost 6 univerzálních binární vstupů/výstupů (GPIO) a v případě WT11 i o jeden analogový vstup/výstup (AIO), na které lze připojit externí obvody, prvky a zařízení, které mají modul ovládat nebo jím být ovládány. Vývody lze tak snadno využít i jako samostatné převodníky drátové na bezdrátovou Bluetooth komunikaci. Firmware lze v případě potřeby přehrát přes SPI rozhraní.

Bluetooth podpora pro PC a sítě

Pokud nějaká firma nabízí komunikační moduly měla by být schopna nabídnout i další podporu pro danou technologii pro snadné zajištění správy bezdrátové sítě a možnost jejího napojení na PC. V tomto směru nic nezanedbala společnost Bluegiga, resp. na českém trhu jí zastupující společnost MACRO WEIL spol. s.r.o., která mimo zde prezentované Bluetooth moduly poskytuje i Bluetooth Access Pointy AP3201 a Access Servery AS229x v podobě kompletních zapouzdřených bílých a šedivých krabiček, které umožňují přistupovat do Bluetooth sítě z jiných bezdrátových komunikačních standardů (GSM/GPRS, WiFi, 4G). Například jeden Access Server může poskytovat připojení až 21 mobilních telefonů do vzdálenosti až 100 m. Access Servery a Access Pointy mohou být navíc ještě vzdáleně monitorovány a nastavovány přes internet / ethernet, WiFi nebo GSM/GPRS prostřednictvím Bluegiga Solution Manageru (BSM), který zároveň  je velmi vhodný pro marketingové aplikace využívající ObexSender.

Bluetooth Access Point AP3201 firmy Bluegiga / Macroweil

Pomocí Access Serveru AS229x lze z PC přistupovat ke všem Bluetooth zařízením

Závěr

Co říci závěrem? Všechny zde uvedené produkty patří k současné špičce toho, co lze v oblasti elektronických vestavných komponent na trhu nalézt. Všechny moduly jsou již od výrobce certifikovány dle CE, FCC a IC pro provoz v 1. nebo 2. třídě Bluetooth standardu 2.0 a 2.1 s EDR, takže výrobce zařízení, který je použije, se již v tomto směru o legislativu nemusí příliš zajímat. Pro všechny moduly výrobce nabízí i vývojové kity. Pomocí BSM softwaru, Bluetooth Access Pointů a Serverů lze pak zajistit kompletní bezdrátové řešení aplikace pomocí komponent jednoho výrobce, firmy Bluegiga (www.bluegiga.com), kterou na ČR zastupuje a její výrobky prodává a servisuje pražská společnost MACRO WEIL spol. s.r.o. (www.macroweil.cz).