Usar un kit de desarrollo para prototipar rápidamente aplicaciones de sonido de canales BLE

Cuanto más mayor me hago, más objetos se pierden. A menudo desearía que la función "Buscar mi" de mi teléfono fuera universal, para poder localizar todas mis pertenencias perdidas.

El sistema de sonido de canales Bluetooth de baja energía (BLE) podría hacer esto una realidad. Esta función de estimación de distancia introducida en la Especificación Núcleo Bluetooth 6.0 se utiliza ampliamente para el seguimiento de objetos, geovallado, entrada sin llave, gestión de almacenes y seguimiento de mascotas.

Los beneficios de BLE CS son atractivos: puede alcanzar una precisión en la estimación de distancias del orden de decenas de centímetros (cm), incorpora características de seguridad y está integrado en chipsets modernos de BLE. Sin embargo, implementar una solución de CS BLE no está exento de desafíos: tendrá que montar un banco de pruebas CS de BLE, validar mediciones de distancia y depurar toda la cadena de señales.

Productividad lista para el desarrollo de CS en BLE

Para ayudarlo, Silicon Labs ha creado una gama de placas y kits para agilizar el proceso, comenzando con el XG24-PK6036A EFR32xG24 Channel Sounding Pro Kit, una plataforma integral para prototipar y desarrollar soluciones BLE CS. El Pro Kit consta de dos placas base SI-MB4002A Wireless Pro Kit (Figura 1), cada una con su propia placa de radio XG24-RB4198A EFR32xG24 Channel Sounding Radio Board y antena dipolo.

Figura 1: El XG24-PK6036A Channel Sounding Pro Kit consta de dos placas base SI-MB4002A Wireless Pro Kit (mostradas), cada una con su propia placa de radio y antena dipolo. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)

Como el kit agrupa dos placas base, no necesita ensamblar nodos compatibles de BLE CS. En su lugar, obtiene un equipo completo y listo para usar de fábrica.

Esto es especialmente valioso porque la estimación de distancias es inherentemente un proceso de dos extremos. El comportamiento del iniciador y el reflector, las antenas, el firmware y las herramientas de análisis afectan la medición final. Al incluir dos placas base, dos placas de radio y dos antenas, el Pro Kit le proporciona una base conocida y buena antes de modificar variables como la orientación de la antena, el diseño de la carcasa, la disposición de la placa, la configuración del software o el entorno operativo.

Para apoyar el desarrollo de pilas BLE CS, cada placa base proporciona conectividad Ethernet y USB, un encabezado de expansión de 20 pines y un depurador J-Link integrado con un puerto COM virtual y una interfaz de traza de paquetes. Las placas están respaldadas por herramientas como Simplicity Studio, que incluye un Analizador de Sonido de Canal (Figura 2) para configurar y visualizar la estimación de distancias.

Figura 2: El Simplicity Studio Channel Sounding Analyzer ofrece una interfaz personalizada para evaluar el rendimiento de BLE CS. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)

Silicon Labs también ofrece la placa de radio XG24-RB4198A como componente independiente, proporcionando a los usuarios que ya tienen placa base un camino sencillo de actualización hacia la última tecnología BLE.

La placa de radio está basada en el SoC inalámbrico EFR32MG24B210F1536IM48-B de Silicon Labs (Figura 3). Al estar diseñado para conectividad inalámbrica de Internet de las Cosas (IoT) en malla usando Bluetooth, Matter, OpenThread y Zigbee, este chip de radiofrecuencia (RF) de 2.4 gigahercios (GHz) reúne una larga lista de características en un paquete 48 VFQFN de 6 × 6 milímetros (mm). Estas características incluyen un front-end de 10 decibelios-milivatios (dBm), un núcleo Arm Cortex-M33 con 1536 kilobytes (Kbytes) de flash y 256 Kbytes de RAM, un acelerador de inteligencia artificial (IA)/aprendizaje automático (ML) y Secure Vault.

Figura 3: El EFR32MG24B210F1536IM48-B es un sofisticado SoC inalámbrico en un encapsulado de 6 × 6 mm. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)

Este nivel de integración es valioso porque muchos productos de BLE CS tienen funcionalidades complejas. Un dispositivo de entrada sin llave, una etiqueta de activo o un nodo de control de acceso también pueden requerir gestión segura de identidad, procesamiento local de aplicaciones y conectividad a un ecosistema IoT más amplio. Al integrar la radio, los recursos de procesamiento y las características de seguridad en un solo dispositivo, el EFR32xG24 proporciona un camino directo hacia una arquitectura de producto conectada completa.

Desarrollo de soluciones de CS multiantena y compactas de BLE

Una ventaja clave de BLE CS es su soporte para conexiones multiantena, que pueden mejorar la precisión. Si le interesa explorar esta opción, aproveche el kit de desarrollo de sonido de canales XG24-DK2606A EFR32xG24 Channel Sounding Dev Kit (Figura 4), que cuenta con antenas impresas dobles de 2.4 GHz. Basado en el mismo SoC inalámbrico que el Pro Kit, el XG24-DK2606A de 33 × 33 mm ofrece una configuración de hardware más limitada, pero mantiene la compatibilidad con Simplicity Studio.

Figura 4: Las vistas superiores (izquierda) e inferior (derecha) y las mediciones del XG24-DK2606A EFR32xG24 Channel Sounding Dev Kit muestran que es una opción compacta para la exploración de múltiples antenas. (Fuente de la imagen: Silicon Labs)

La placa más pequeña también es útil para explorar condiciones de diseño que se ajusten más a las de los productos finales compactos. En aplicaciones como etiquetas, fobs, mandos a distancia y pequeños dispositivos de acceso, la colocación de antenas y el tamaño de la placa pueden influir significativamente en el rendimiento de la estimación de distancias. Las antenas impresas dobles del kit, los conectores U.FL, la interfaz USB-C, el sensor inercial y el soporte para baterías tipo moneda lo hacen adecuado para experimentos que involucran orientación, movimiento, funcionamiento alimentado por batería y disposiciones alternativas de antenas antes de construir un diseño personalizado.

Conclusión

Tanto si busca una mejor forma de rastrear esos objetos fáciles de perder como si busca otra aplicación de estimación de distancias, las ventajas de BLE CS son difíciles de ignorar. Los kits de sonido de canales de Silicon Labs y las intuitivas herramientas Simplicity Studio ofrecen opciones cómodas para explorar esta tecnología y empezar rápidamente con BLE CS.