实现超低功耗蓝牙设计面临的主要挑战

致性测试和认证

所有新的射频产品都要求经过全面的测试以验证：

1. 它们的射频辐射在允许的频率和功率电平范围内；

2.它们不会在允许频段范围之外产生干扰

由独立实验室开展的测试既昂贵又耗时。设计团队经常会承受成本风险和超时限风险，因为设计第一次通不过一致性测试很常见。

如果OEM厂商想在设备上张贴‘Bluetooth Smart'标志，那也需要经过独立的蓝牙验证，以确认产品符合规范要求。同样，一致性设计很昂贵，并且需要经过一整套Bluetooth Smart认证测试。


图2：经过预先认证的低功耗蓝牙模块方便了认证过程，允许主机产品搭载Bluetooth Smart标识。

(没有经过蓝牙工业组织的认证就使用低功耗蓝牙技术也是可以的。如果产品不需要作为Bluetooth Smart设备推销给第三方，这种做法是合适的。所有新的射频产品都要求获得与射频辐射和EMI一致性相关的法规批准)。

与经典蓝牙相比，低功耗蓝牙无疑是更容易实现的技术。但设计任务也不简单，需要在设计时间和设计资源方面做出许多OEM厂商承受能力范围之外的投资。

那么，使用专门的低功耗蓝牙模块在多大程度上能减轻与基于芯片组的设计相关的问题呢？

减少设计成本、时间和风险

使用集成化蓝牙模块消除与使用芯片组相关的所有设计任务是可能的。这怎么做到的呢？

首先，射频系统设计应该是不需要的。包括天线在内的所有射频电路都被封装在模块内(见图1)。只有一个射频设计约束条件：由于模块包含低功耗蓝牙天线，必须不被屏蔽，因此设备外壳应该用塑料而不是金属制作。在集成模块时，硬件设计功能一般仅限于向系统的主要微控制器提供电源和USB或UART接口。

另外，和模块一起提供的还有完整的低功耗蓝牙协议栈。一个高集成度模块将包含嵌入式微控制器，其主要功能是运行协议栈。

很明显，协议栈提供了控制低功耗蓝牙射频传送的方法。同样，模块应使得控制功能容易实现。理想情况下，栈函数将被抽象出来，放进设计师熟悉的标准指令集，如调制解调器用户熟悉的AT命令。这意味着系统设计师可以将模块中的协议栈看作是一个黑盒子；几乎不需要栈操作的任何知识。

使用模块还可以消除与一致性和认证相关的所有设计风险。所提供的模块应是经过‘预先认证了的’。作为一个凭借自身能力可以独立工作的器件，在射频辐射方面应该通过了所有合适的全球标准认证。

假如OEM设计师遵循有关输入电源、版图和外壳的模块制造商指南，那么内嵌模块的完整终端产品可确保通过所有要求的一致性和认证测试(见图2)。

因此使用低功耗蓝牙模块可以给OEM设计团队带来减少设计成本、设计时间和设计风险的好处。

权衡考量

每个OEM厂商都会对设计成本和单位成本做出自己的权衡考量：在某个生产批量，与芯片组相比模块的额外单位成本将超出在主机系统内集成模块所减少的设计成本。

此外，模块提供固定的功能集，比如支持蓝牙4.x规范中定义的某些工作模式或“配置”。极少数应用可能会发现现成商用的低功耗蓝牙模块提供的功能不能满足它们的要求。

然而，工业设计师应该注意，不要低估了基于芯片组的设计实现中涉及的射频设计、软件设计和认证任务的工作量。虽然低功耗蓝牙是一种比经典蓝牙更简单的技术，但它本身并不简单——除非设计是基于集成化模块的。