Questa combinazione Wi-Fi/Bluetooth rende molto più semplice l'aggiunta di connettività IoT

I progettisti di circuiti RF sono ancora ritenuti maestri di tecnologie esoteriche. Malgrado sofisticati strumenti di modellazione e simulazione, la realizzazione effettiva di hardware RF può ancora avere in serbo molte sorprese. Queste sorprese richiedono ai progettisti di RF esperienza, capacità investigative, test e debugging per rispondere alle prestazioni pretese oggi e alla metrica sull'utilizzo di energia in corrente continua.

Riuscire a soddisfare queste metriche con un approccio artigianale è difficile ma non impossibile per frequenze fino a diverse centinaia di megahertz. Inoltre, gli approcci artigianali hanno raggiunto i propri limiti a causa di budget esigui, tempi di commercializzazione ristretti, requisiti normativi e richieste di prestazioni sempre più elevate da parte degli utenti finali.

I progetti di collegamento wireless di oggi devono:

• Assicurare prestazioni eccellenti a supporto di più bande wireless
• Implementare connettività Wi-Fi e Bluetooth
• Richiedere design-in, debug e sforzi di integrazione minimi
• Occupare il minor spazio possibile sulla scheda e ridurre al massimo il consumo elettrico
• Soddisfare gli standard tecnici wireless IEEE pertinenti
• Rispettare i numerosi e rigorosi dettami normativi per parametri quali le emissioni fuori banda, le interferenze elettromagnetiche (EMI) e le interferenze in radiofrequenza (RFI)
• Essere producibili in serie e a basso costo (senza modifiche manuali)

Un approccio fai-da-te con l'utilizzo di componenti discreti non può soddisfare questi requisiti. Oltre alla regolazione e realizzazione a mano, i componenti discreti vanno ad aggiungersi alle sfide di spazio, costo, inventario e approvvigionamento.

Un'altra opzione consiste nell'uso di chipset con CI di uno o più produttori. Tuttavia, riuscire a far interagire questi CI indipendenti e i dispositivi discreti ad essi associati può essere un'impresa ardua e il superamento dei test per l'approvazione normativa aggrava ulteriormente il problema del time-to-market.

CI potenti offrono funzionalità, caratteristiche, comodità

Per fortuna, la sfida della connettività è stata semplificata. Ne è un buon esempio la famiglia AIROC CYW5557x di System-on-Chip (SoC) combinati Wi-Fi e Bluetooth di Infineon Technologies AG (Figura 1). Questi circuiti offrono una connettività Internet delle cose (IoT) agevole e ad alte prestazioni e riducono al minimo la potenza di lavoro.

Figura 1: La famiglia CYW5557x combina la connettività Wi-Fi e Bluetooth per i dispositivi IoT. (Immagine per gentile concessione di Infineon Technologies)

I membri della famiglia supportano le funzionalità Wi-Fi 6/6E con capacità tribanda (2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz) e sono disponibili in configurazioni con array di antenna 1×1 a ingresso singolo e uscita singola (SISO) e 2×2 a ingresso multiplo e uscita multipla (MIMO). Questa famiglia ha anche un'unità integrata di gestione dell'alimentazione (PMU).

La radio Wi-Fi si collega al processore host tramite un'interfaccia PCIe v3.0 Gen2 o SDIO 3.0, mentre l'host Bluetooth utilizza un'interfaccia UART a 4 fili ad alta velocità. Inoltre, CYW5557x supporta interfacce PCM e I²S per applicazioni audio Bluetooth e interfacce di coesistenza per chip esterni LTE e IEEE 802.15.4.

CYW55572 supporta:

• Wi-Fi 6 (2,4 GHz, 5 GHz), 2×2 MIMO, release 1 e 2: accesso multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDMA), MIMO multi-utente (MU-MIMO), tempo di attesa target (TWT) e modulazione a doppia portante (DCM)
• Canali a 20/40/80 MHz, modulazione dell'ampiezza in quadratura (QAM) 1024 e una velocità di trasmissione dati dello strato fisico (PHY) fino a 1,2 Gbps
• Portata potenziata, risparmio energetico e funzioni di efficienza di rete
• Sicurezza multistrato per la protezione dei singoli sottosistemi durante il ciclo di vita del prodotto
• Coesistenza intelligente tra Wi-Fi e Bluetooth o tra radio LTE esterne o 15.4
• Funzionamento dual-mode Bluetooth 5.3
• Audio LE con broadcast Auracast
• Un'opzione di trasmissione Bluetooth di 20 dBm, 13 dBm o 0 dBm

Un membro simile della famiglia, CYW55573, si discosta da CYW55572 per l'offerta di connettività Wi-Fi tribanda 6/6E (2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz).

I vantaggi della famiglia CYW5557x vanno oltre le funzioni di supporto base sopra ricordate offrendo:

• Latenza estremamente bassa e funzionamento virtuale e simultaneo dual-band per uno streaming audio e video senza interruzioni
• Potenziamento della portata per garantire la connessione dei dispositivi a un punto di accesso remoto
• Robustezza di rete migliorata per assicurare il miglior streaming di video/audio in ambienti di rete congestionati o sovrapposti
• Funzioni avanzate di risparmio energetico per massimizzare la durata della batteria
• Offload di rete per risparmiare sul consumo energetico del sistema
• Sicurezza multistrato per la protezione dei singoli sottosistemi durante il ciclo di vita del prodotto

Inoltre, operano in un intervallo di temperatura compreso tra -40 °C e +85 °C e sono disponibili in contenitori FCBGA, WLCSP e WLBGA.

Non c'è bisogno di reinventare la ruota

I chipset CYW5557x sono completi dal punto di vista funzionale, ma ogni progetto richiede dei componenti, compreso un regolatore c.c./c.c., componenti passivi per il bypass e un layput del circuito stampato idoneo.

Anziché progettare da zero un nuovo circuito stampato, è possibile utilizzare moduli certificati e pronti per la produzione per accelerare il time-to-market. È sufficiente installare il software di connettività, verificare il progetto e andare in produzione.

Ad esempio, il modulo di valutazione EAR00413 2EA M.2 di Embedded Artists AB (sviluppato congiuntamente con Murata Electronics utilizzando il modulo 2EA) consente di iniziare a sviluppare un'applicazione in modo rapido e semplice (Figura 2). Questa scheda di interfaccia compatibile con PCIe ha un fattore di forma M.2 (22 × 44 mm), utilizza il chipset AIROC CYW55573 e supporta la connettività Wi-Fi 6E, 802.11 a/b/g/n/ac/ax 2x2 MIMO e Bluetooth 5.2.

Figura 2: La scheda di valutazione EAR00413 per AIROC CYW55573 ha un fattore di forma M.2. (Immagine per gentile concessione di Embedded Artists AB)

La scheda è una soluzione certificata "drop-in" in un fattore di forma standardizzato. Offre l'accesso a driver software ben congegnati (SDK Linux) e dispone di un supporto aggiuntivo di Embedded Artists, compreso quello avanzato per il debug.

Un altro vantaggio per i progettisti è rappresentato dal fatto che non sono necessariamente richieste competenze RF. La scheda tecnica riconosce antenne SISO e MIMO specifiche, singole e multibanda, di terze parti.

Conclusione

L'implementazione e il supporto di un collegamento dati ad alte prestazioni e a basso consumo per le più recenti versioni di Wi-Fi e Bluetooth è una sfida in fatto di progettazione e debug. I SoC combinati Wi-Fi/Bluetooth CYW5557x altamente integrati di Infineon Technologies, insieme al supporto di moduli e software di terze parti, semplificano il processo e riducono il time-to-market dei progetti IoT.