Łatwa implementacja komunikacji bezprzewodowej z modułem Bluetooth NINA-B112 od u-blox

Postęp technologiczny oraz wzrastająca popularność urządzeń IoT (Internet of Things) tworzą warunki sprzyjające ekspansji komunikacji bezprzewodowej. Leżąca u podstaw technologii IoT koncepcja tworzenia sieci autonomicznych urządzeń zasilanych bateryjnie jest z sukcesami implementowana w wielu dziedzinach codziennego życia.

Najpopularniejszym obecnie standardem komunikacji pomiędzy tego rodzaju urządzeniami (zapewne również jednym z najlepiej dostosowanych do ich potrzeb) jest Bluetooth Low Energy (BLE) - po raz pierwszy wprowadzony do standardu Bluetooth w specyfikacji 4.0.

A jednym z produktów umożliwiających łatwą implementację funkcji komunikacji bezprzewodowej jest moduł NINA-B112, opracowany przez szwajcarską firmę u-blox. Zapewnia on komunikację w standardzie BLE 4.2 oraz BLE 5.0 (po aktualizacji firmware) i jest obecnie jednym z najnowocześniejszych urządzeń tego typu dostępnych na rynku.

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA NINA-B112

Moduł NINA-B112 wyposażony jest w mikrokontroler o architekturze ARM Cortex-M4 wraz z jednostką zmiennoprzecinkową (FPU). Urządzenie cechuje się otwartym środowiskiem typu Open CPU. Może być wykorzystane nie tylko jako moduł komunikacyjny, ale również jako platforma, na której umieścić można własne aplikacje.

Oferuje użytkownikowi 512 kB pamięci flash oraz 64 kB RAM, co stanowi obecnie najlepszy wynik na rynku. Może być programowane z wykorzystaniem środowiska Nordic Semiconductor SDK lub ARM Mbed. Dla programistów dostępne jest 19 portów GPIO, 8 kanałów przetwornika ADC, 12 linii PWM oraz interfejsy SPI, I²C i I²S.

Układ wyróżnia się małymi wymiarami (10×14×3,8 mm), przez co świetnie nadaje się do zastosowań w produktach IoT oraz elektroniki noszonej - nie zwiększa znacząco rozmiaru całego urządzenia. Ma rozszerzony zakres temperatur pracy od -40°C do +85°C.

BEZPIECZEŃSTWO KOMUNIKACJI I ENERGOOSZCZĘDNOŚĆ

Urządzenie wyposażone jest w interfejs NFC, dzięki czemu umożliwia parowanie urządzeń Bluetooth metodą OOB (Out Of Band), co znacznie zwiększa poziom bezpieczeństwa komunikacji. Zawiera wbudowaną wewnętrzną antenę, dzięki której maksymalny zasięg komunikacji wynosi 300 m.

Podstawową zaletą NINA-B112 jest wysoka energooszczędność. Deklarowany przez producenta pobór prądu zasilania w trybie uśpienia wynosi 0,3 μA, w trybie czuwania 2 μA, zaś maksymalny pobór podczas transmisji radiowej nie przekracza 5 mA.

W przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie pobór energii elektrycznej jest parametrem kluczowym, ponieważ od tego zależy czas pracy układu bez konieczności wymiany baterii. Dłuższy czas pracy oznacza również niższe koszty związane z obsługą i serwisem urządzenia. Moduł może być zasilany standardowym napięciem w zakresie od 1,7 do 3,6 V.

TRYBY PRACY MODUŁU NINA-B112

NINA B-112 może pracować jako beacon BLE lub serwer/klient GATT. W trybie beacon urządzenie emituje sygnał, którego charakterystyczne parametry mogą być odczytane przez inne urządzenia BLE i służyć np. do identyfikacji miejsc lub przedmiotów.

Dzięki możliwości pracy jako klient GATT NINA B-112 może zostać wykorzystany jako centralny element sieci urządzeń BLE, inicjujący i zarządzający połączeniami z węzłami końcowymi (modułami IoT).

PRZYKŁADOWE ZASTOSOWANIA

Moduł NINA-B112 cechuje się wysoką funkcjonalnością, zatem może być zastosowany w wielu aplikacjach. Obecnie najbardziej popularne obszary wykorzystania tego typu urządzeń to automatyka domowa oraz elektronika medyczna. Znaczna część rozwiązań z zakresu tzw. inteligentnego domu (smart home) wykorzystuje interfejs BLE jako podstawowe narzędzie komunikacji, służące również do uzyskiwania dostępu do Internetu (technologia IP over Bluetooth).

Z kolei, w dziedzinie elektroniki medycznej wyróżnić można kilka obszarów szczególnie obficie korzystających z technologii BLE*). Jednym z nich jest zdalna opieka medyczna w domu pacjenta, tzw. connected home health.

Urządzenia na bieżąco monitorują stan zdrowia przebywającego we własnym domu pacjenta, np. czujniki pracy serca, ciśnienia krwi i bezprzewodowo przesyłają te dane (bezpośrednio lub za pośrednictwem huba, np. smartfona) do placówki medycznej.

Mogą również w czasie rzeczywistym ostrzegać personel medyczny lub członków rodziny o niepokojących objawach. Podobne rozwiązania znajdują zastosowanie również w szpitalach, gdzie ułatwiają pracę personelu medycznego oraz skracają czas reakcji na zmiany stanu zdrowia pacjenta.

PODSUMOWANIE

NINA B-112 to jeden z najnowocześniejszych modułów komunikacyjnych Bluetooth Low Energy dostępnych obecnie na rynku. Wyróżnia się wysoką energooszczędnością, małymi rozmiarami oraz łatwością implementacji. Oferuje ponadto obsługę najnowszej wersji protokołu (5.0). Dodatkowo ma interfejs NFC, dzięki czemu umożliwia prostą i bezpieczną metodę parowania urządzeń (np. przez zbliżenie smartfona do urządzenia).

Więcej informacji na temat układu NINA B-112 oraz innych modułów do komunikacji bezprzewodowej można znaleźć na stronie firmy Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu), która jest dystrybutorem katalogowym u-blox.

TME

*) Więcej informacji nt. zastosowań BLE w elektronice medycznej:
www.u-blox.com/en/blog/hot/bluetooth-low-energy-possibilities-healthcare
www.u-blox.com/en/blog/iot/better-user-interfaces-using-bluetooth-low-energy