哪种蓝牙MCU最适合您的设计？

作者: Donnie Garcia

当今的蓝牙微控制器是集成的微小奇迹。即使是空间要求最小的嵌入式设计中也适用，并将CPU、内存资源和外设以及射频功能所需的元件封装在一起。但蓝牙MCU的型号以及其具有的“蓝色色调”多得让人眼花缭乱、无从选择。

为了帮助缩小选择范围并为您的设计找到恰当的色调，考虑设备功能和射频性能这两种不同类别的参数很有用。我们仔细了解一下每个参数。

功能变化

这涵盖了蓝牙MCU的能力和不足。需要考虑的关键区别是支持的蓝牙版本、专有协议的使用以及MCU的连接资源。

Bluetooth SIG版本（4.2、5.0、5.1等）

Bluetooth SIG的每个标准版本中，都有必选和可选功能。必选功能确保认证设备满足最低限度的功能，而可选功能，顾名思义，是帮助实现诸如改进功耗、扩展范围或支持新用例等功能。例如，有远程连接、测向和广告扩展的可选功能。需要注意的是，大多数可选功能只有在无线连接的两侧都存在时才起作用。要了解给定MCU的可选功能，请仔细查看产品规格。例如，在当前的恩智浦产品组合中，我们拥有实现版本4.2到5.0的蓝牙MCU。KW38是一款蓝牙5.0设备，支持5.0的所有可选功能，包括远程功能（本视频向您展示了其工作原理）。

Rx/Tx专有场景

许多蓝牙产品支持您访问并控制无线设备，因此您的设备可以支持专有的接收和发送场景。如果您希望在提供较低延迟和较低功耗的特定频段内通信，这些场景将非常有用。这些Rx/Tx专有场景不在标准范围内，因此可能很难知道支持该协议需要什么。恩智浦的KW系列和QN908x采用独立的通用频移键控（FSK）链路层完善了蓝牙堆栈软件，而采用此蓝牙产品验证的一组软件API简化了开发专有协议的任务。

连接资源

有几个参数属于这一类，但最常见的是设备可以支持的外设数量、接受或配对设备列表的大小以及可解析的专用地址的数量。一般来说，计算性能更高的蓝牙MCU会提供更多的连接资源。最简单的设备通常最多支持三个连接，恩智浦的蓝牙MCU在整个产品组合中支持8到16个设备。

性能变化

此类别涵盖了给定蓝牙MCU执行射频相关功能的良好情况。而要考虑的关键特性是接收器（Rx）灵敏度、发射器（Tx）输出功率和发射器/接收器功耗。

Rx灵敏度

这测量了蓝牙MCU检测和处理无线数据所需的信号强度，通常表明了具有挑战性的环境中信号性能的稳健程度以及支持的射程。设备越灵敏，射程就越长。接收器灵敏度通常以特定的调制和比特率表示，例如低功耗（LE）蓝牙的灵敏度为1 Mbps。请注意，灵敏度测量使用对数刻度，因此微小的差异都会对信号性能产生影响。例如，额定值的范围从-93 dBm到-98 dBm，这是信号较好情况的两倍多。规定的灵敏度通常是考虑的起点，因为它表示最佳情况。其他需要考虑的因素还有天线、PCB甚至设备封装（晶圆级封装通常性能更好）。恩智浦产品组合的亮点包括QN908x系统级封装（带NFC的SiP0，规格为-92.7 dBm）和KW38蓝牙5.0 MCU（可达到-98 dBm）。

Tx输出功率

这可以测量射频传输的功率大小。为了减少对外部功率放大器（PA）的需求，蓝牙MCU有时会集成自己的功率放大器，因此它们可以将射频功率提升到更高的水平。更高的输出功率可扩展传输范围并克服环境对传输的影响。当今的综合发射功率额定值从0 dBm到近20 dBm。添加外部功率放大器所能达到的水平，可能会超出仅使用集成功能的水平。在恩智浦产品组合中，Tx输出功率范围从2 dBm到15 dBm，最近发布的K32W041A支持15 dBm输出功率。

Tx/Rx功耗

它可测量蓝牙MCU启用无线设备接收或发送模式所需的功率。这是电池供电应用的一个重要参数。它通常表示为特定电压电平下的电流。发射功率通常以标称发射输出功率（0 DBm）表示，这使我们更容易了解蓝牙无线设备的节能情况。较低的Tx和Rx峰值电流可能会延长电池寿命，但这在很大程度上取决于应用需要完成的任务。最先进的蓝牙MCU在Tx和Rx场景中的功率低于12 mW。未经优化的蓝牙MCU可能需要高达40 mW的功率，这对于较小的电池来说并不理想，但对于壁式供电的应用（如灯泡）来说，这可能是一个很好的选择。恩智浦产品组合包括高度优化的QN908x，它支持功率低于12 mW的发射器和接收器，以及其他更接近20 mW的解决方案，这仍然是电池运行的良好选择。

其他考虑因素

除了功能和性能之外，与嵌入式设计相关的其他因素也会影响您的选择。例如，内存量、外设数量和对省电模式的支持等特定的MCU功能，在选择过程中都起着重要作用。

从更广泛的角度来看，还要考虑哪些有助于简化开发和区分设计。此时软件支持、技术支持和互补产品就会浮现在脑海中。这正是恩智浦脱颖而出的一个领域，我们提供经行业验证的各种安全解决方案，将蓝牙与Wi-Fi和NFC等其他连接技术相结合，并拥有致力于边缘解决方案的广泛产品组合。简而言之，我们能为嵌入式系统提供极具领先性的技术广度和规模，我们帮助解决从终端节点到云端的各种蓝牙操作的问题。

如需了解有关恩智浦蓝牙MCU产品的概述以及汇总表中的关键参数，请访问恩智浦网站的此页面。

作者：
 

Donnie Garcia
恩智浦半导体系统与应用工程师

Donnie Garcia从担任8位和16位MCU的应用工程师开始，开启了自己的半导体职业生涯。他帮助定义和设计面向消费电子和工业应用的低功耗MCU，目前担任物联网和安全解决方案的应用和系统工程师。Donnie已经撰写了近20份技术出版物（在线研讨会、白皮书、文章、应用笔记、工程公告）。