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Energieeffiziente Chips sind Basis der IoT-Integration

Der schnell wachsende IoT-Markt für BLE-basierte Funkanbindung benötigt eine sehr leistungsstarke Halbleitertechnologie, die den genannten Anforderungen der Entwicklung entspricht. Hoher Datendurchsatz, stromsparender Betrieb und ein hochintegriertes Design, das einen kleinen Formfaktor garantiert, um immer kleinere Platzverhältnisse zu bedienen, wie es vor allem im Bereich der Wearables der Fall ist, sollten die Merkmale eines IoT-Halbleiterangebots sein.

In diesem Sinne hat ON Semiconductor den Baustein RSL10 für BLE-basierte IoT-Anwendungen optimiert. Der vor kurzem vorgestellte SoC bietet Datenübertragungsraten, die im Vergleich zu vorherigen Generationen doppelt so hoch sind. Auf einem Footprint von 6 mm² integriert der Chip Bluetooth-Low-Energy, einen DSP und zusätzliche Funktionen. Er basiert auf einem leistungsstarken ARM-Cortex-M3-Prozessor und erleichtert die lokale Datenverarbeitung vernetzter Systeme, bevor die Daten in die Cloud verschickt werden.

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Der Systembaustein RSL10 ist als Multi-Protokoll-Bluetooth-5-Chip derart konzipiert, dass er eine drahtlose Konnektivität mit dem IoT und angeschlossenen Wearables wie Gesundheits- und Wellnessgeräten ermöglicht. Bei der Entwicklung des IC wurde besonders auf einen ungewöhnlich geringen Stromverbrauch geachtet. Das SoC ist speziell für Applikationen mit 1,2- und 1,5-V-Batterien ausgelegt und unterstützt einen Spannungsbereich von 1,1 bis 3,6 V ohne einen externen DC/DC-Wandler. Der hochintegrierte Baustein RSL10 besitzt eine Doppelkern-Architektur und einen 2,4-GHz-Transceiver, der die Flexibilität zur Unterstützung von Bluetooth-Niedrigenergie-Technologie und 2,4 GHz proprietären oder benutzerdefinierten Protokollen bietet.

Über den Distributor Mouser Electronics stellt ON Semiconductor das Evaluationboard mit der Bezeichnung RSL10-001GEVB für die Entwicklung von Drahtlos-Applikationen zur Verfügung. Es bietet Zugriff auf alle Ein- und Ausgänge über Standard-Stiftleisten von 0,1 Zoll. Das RSL10-001EVB hat eine integrierte Kommunikationsschnittstelle, die einen Datenaustausch mit der Platine eines Host-PC ermöglicht. Das Evaboard besitzt außerdem einen integrierten 4-Bit-Pegelschieber für die Fehlerbeseitigung, der den E/A-Signalpegel des RSL10 SoC auf den digitalen Logikpegel 3,3 V umsetzt.

DC/DC-Wandler mit seiner intelligenten Stromregelung

Da zahlreiche IoT-Anwendungen batteriebetrieben sind (meist kleine Systeme mit 1 bis 3 V Betriebsspannung) müssen alle Komponenten einer IoT-Lösung wie eingangs erwähnt äußerst stromsparend sein; das gilt auch für die anderen Halbleiterbauelemente. Im Falle des RSL10 sorgt der integrierte DC/DC-Wandler mit seiner intelligenten Stromregelung für einen optimierten Stromverbrauch und bietet zudem die Möglichkeit, andere Teile des Systems mit den entsprechenden Spannungen zu versorgen.

BLE-Funk-SoCs wie der RSL10 sind nur für kurze Zeit in Betrieb, um Daten in kleinen Intervallen zu senden und zu empfangen. Die restliche Zeit verbringen sie im Sleep-Modus. Ein minimaler Stromverbrauch, ohne die Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen, ist in diesen Betriebszuständen und vor allem während des Sleep-Moduls entscheidend, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.

Bluetooth 5 Technology for the Internet of Things

Die Optimierungen des RSL10 führten zu einem Baustein mit der derzeit branchenweit geringsten Leistungsaufnahme während des Empfangs- und Deep-Sleep-Modus. Bluetooth Low Energy erzielt damit Bestwerte hinsichtlich eines geringen Energieverbrauchs.

* Jakob Nielsen ist Product Line Manager bei ON Semiconductor, Phoenix/Arizona.

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