A BLE (Bluetooth Low Energy) technológiát néhány évvel ezelőtt WiBree néven fejlesztették ki, de az elnevezés később Bluetooth Ultra Low Powerre változott, és a 4.0 verzió óta a Bluetooth-szabvány részét képezi.
A BLE megkapta a „smart” jelölést. A sima Smart készülékek csak másik Smart készülékekkel tudnak kommunikálni. Azok a készülékek, amelyek a „klasszikus” Bluetooth-szabványt és a BLE-t is támogatják (pl. a tabletek és okostelefonok), a „Smart Ready” megjelölést kapták.
A BLE-hez kapcsolódó szabványokat a Special Interest Group (SIG) fogja kidolgozni. A BLE jelenlegi verziószáma 4.2 – az 5.0-ás verzió egyelőre kidolgozás alatt áll.
Magas áramfogyasztásuk miatt a Bluetooth klasszikus változatai akkumulátoros üzemmódra szinte teljesen alkalmatlanok. Ezért került sor a kiemelkedően energiatakarékos BLE-protokoll bevezetésére, mivel ez utóbbi technológia hónapokon – vagy éveken – át tartó akkumulátoros üzemeltetést is lehetővé tesz. A Bluetooth lényegében egy, a 2,4 GHz-es ISM-sávban sugárzó, úgynevezett vezeték nélküli személyes hálózat (WPAN).
A Bluetooth Classichoz hasonlóan 0,2–50 m közötti távolságok áthidalására hozták létre. A BLE segítségével 3 ms-nál rövidebb idő alatt felépül a kapcsolat, megtörténik az adatátvitel és a kapcsolat bontása. A BLE 40 db, egyenként 2 MHz szélességű csatornával rendelkezik. Az adatátviteli sebesség 1 Mbit/s, a maximális sugárzási teljesítmény 10 mW.
A BLE fő felhasználási területei az egészségmegőrzés, a sport és a fitnesz (pl. a viselhető, „wearable” kiegészítők), a biztonságtechnikai alkalmazások, az otthoni szórakoztatóelektronika, az otthon-automatizálás, az autógyártás, a Smart Energy és az úgynevezett Beacons-applikációk.
A 4.2-es Bluetooth nagy adatátviteli sebességében rejlő biztonság
A legújabb Bluetooth 4.2 szabványban a hasznos bájt-szám 27-ről 251-re nőtt, ami kb. 2,6-szor gyorsabb (akár 800 Kbit/s sebességű) adatátvitelt tesz lehetővé. Ezenkívül további biztonsági elemek is beépítésre kerültek, például az LE Privacy 1.2 és az LE Secure Connections.
LE-Privacy – Ez a biztonsági megoldás megnehezíti, hogy egy támadó lehallgassa az eszközök között zajló kommunikációt. Aktivált Privacy-funkció esetén a BLE 4.2 használatakor másodperceként változik a Bluetooth-cím (BLE 4.1 esetén erre csak 15 percenként kerül sor). A címgenerálás immár a Link Layer módszerrel, nem a Host, hanem a Controller eszközben történik, ami csökkenti a rendszer teljesítményfelvételét.
LE Secure Connections – Az eszközök párosítása során ezentúl csak olyan algoritmusok kerülnek felhasználásra, melyeket az Egyesült Államok szabványügyi hatósága, a NIST biztonságosnak minősített. Ilyen például az ECC (vagyis az elliptikus görbén alapuló, 256 bites kulcshosszúsággal működő kriptográfiai eljárás) és az AES-CMAC. Az eszközök a kulcsokat nem rádióhullámok közvetítésével osztják meg egymással, ezért le sem lehet hallgatni őket. A biztonsági szint mostantól megfelel a klasszikus Bluetooth-szabványénak.
Ezeknek a fejlesztéseknek köszönhetően javult a Bluetooth 4.2 teljesítménye és sebessége, így ideális rádiótechnológiai megoldást kínál az IoT („a dolgok internete”) technológia számára. A Bluetooth 4.2 megnövelt adatátviteli sebessége immár lehetővé teszi a többcsatornás hangátviteli kapcsolatokat vagy a korábbinál jelentősen gyorsabb, vezeték nélküli [Over-the-Air (OTA)] firmware-frissítéseket is.
A Cypress támogatja az összes aktuális BLE-funkciót, és komplett Bluetooth 4.2-tanúsítvánnyal rendelkező, BLE-fejlesztői és -alkalmazási portfóliót kínál. A már jelenleg is teljes körű tanúsítással rendelkező modulok mellett rendelkezésre áll az ingyenes PSoC Creator fejlesztői környezet, melynek segítségével a lehető leggyorsabban, egyszerű Drag and Drop módszerrel lehet programokat fejleszteni.
Minden Cypress BLE-rendszer alapját két chip képezi:
- PRoC BLE – Programozható Radio-on-Chip
A PRoC BLE egy piacvezető CapSense® kapacitív érintésvezérlési funkciókkal rendelkező, alacsony áramfogyasztású Bluetooth Smart mikrokontroller. - PSoC 4 BLE – Programozható System-on-Chip
A PSoC 4 BLE további intelligens, analóg komponensekkel és programozható digitális építőelemekkel egészíti ki a PRoC BLE-t, melyek aktív külső egységek igénybevétele nélkül teszik lehetővé a szenzorok és aktuátorok egyszerű integrálását.
Ennek megfelelően a PRoC BLE az olcsóbb változat, és megfelel a PSoC 4 BLE-nek, de nem tartalmaz műveleti erősítőket, komparátorokat, IDAC-egységeket és UDB-ket (Universal Digital Blocks). Az SCB soros interfészek száma is kisebb.
Mindkét megoldásban megtalálható egy Bluetooth Smart Radio, egy nagy teljesítményű, az Ultra Low Power üzemmódokat is támogató, 32 bites ARM® Cortex®-M0 Core processzormag, 256 KB Flash-memória, 32 KB SRAM, DMA, 36 GPIO, konfigurálható soros kommunikációs elemek, valamint egy-egy időzítő (Timer) és számlálómodul (Counter).
Hardverkonfigurálás Drag and Drop módszerrel
A PSoC-család különlegessége mégis az, hogy a PSoC Creator segítségével lehetővé teszi a Drag and Drop módszerrel történő hardverkonfigurálást. A BLE esetén is elég csupán a Bluetooth BLE modult a munkaterületre húzni, majd az egérrel saját elképzelések alapján konfigurálni. A BLE Stack csatlakoztatása automatikusan megtörténik. A SIG által meghatározott valamennyi profil rendelkezésre áll és használható, de természetesen egyedi felhasználói profilok létrehozására is van lehetőség, ám ezeket be kell jelenteni a SIG-nek.
A PSoC chip
Az új PSoC 4 BLE II chipekkel a rádiófrekvenciás áramfelvétel adó és vevő üzemmódban is szenzációsan alacsony: 3,4 mA, sőt, egyes üzemmódokban akár 60 nA-re csökkenthető (Deep Sleep üzemmódban 1,6 µA, hibernált állapotban 150 nA).
Egészen kis méretű, teljes körű tanúsítással rendelkező modulok
A minél gyorsabb piaci bevezetést teljesen integrált és átfogó tanúsítással rendelkező, egészen kis méretű, szabadon programozható és kedvező árú modulok teszik lehetővé.
EZ-BLE PRoC modulok |
 Optimalizált méret: 10×10 mm. Teljes körű tanúsítás, max. 256 KB Flash, 32 KB SRAM |
 Kedvező ár. Teljes körű tanúsítás, max. 256 KB Flash, 32 KB SRAM |
EZ-BLE PSoC modulok |
 Teljes körű tanúsítás, 11×11 mm, max. 256 KB Flash, 32 KB SRAM |
 Teljes körű tanúsítás, teljesítményerősítő, ipari felhasználási hőmérséklet-tartomány |
Az EZ-BLE PRoC modulok megfelelnek az USA, Kanada, Japán, Dél-Korea és Európa rádiófrekvenciás eszközökre vonatkozó előírásainak. Ennek köszönhetően a felhasználó a fejlesztés időigénye, a tesztkészülékek költsége és az engedélyeztetési eljárás díjainak kapcsán több mint 200K USD megtakarítást érhet el.
Összefoglaló és villámgyors csatlakozás a Cypress BLE-világához
A Cypress BLE-megoldásai egyedülállóan kedvező lehetőséget kínálnak a felhasználóknak, hogy a Bluetooth-funkciókat és az analóg, digitális blokkokat egyetlen chipben egyesítsék. Mivel a stack kb. 100 KB Flash-memóriát foglal, a 256 KB Flash-memóriával rendelkező chipekben még mindig 156 KB szabad memória áll a saját programok rendelkezésére. Emellett a digitális és analóg blokk saját hardverkapcsolásai egyáltalán nem foglalnak tárolókapacitást a programok számára fenntartott Flash-memóriában. Mivel operációs rendszer sincs, a felhasználói alkalmazás „valós időben” fut.
A PSoC Creator ingyenes fejlesztői környezet grafikus konfigurációs módszere révén villámgyors programfejlesztést és betanulást tesz lehetővé, a hardverfunkciókat pedig egyetlen kód sor megírása nélkül lehet programozni. A fejlesztői környezet és a hozzá tartozó eszközök rendszeresen frissülnek, az Update Managernek köszönhetően pedig mindig a legfrissebb verzióval dolgozhatunk. A Cypress weboldalán található rövid oktatóvideók még egy IOS BLE-applikáció programozását is bemutatják.
A BLE-hez kapcsolódó optimális fejlesztői eszköz, a CY8CKIT-042-BLE.
A készlet egy Arduino-formátumú, integrált debuggerrel is ellátott alaplapot, valamint egy PRoC BLE-, egy PSoC BLE-kártyát és egy BLE USB dongle-t is tartalmaz, mely utóbbi a CySmart-program segítségével a BLE-adatok felügyeletét teszi lehetővé. Ezenkívül a GLYN a PSoC- és a PRoC-megoldásokkal, fejlesztői környezetekkel foglalkozó workshopok révén átfogó műszaki háttértámogatást is nyújt. A BLE ennél egyszerűbben és gyorsabban nem konfigurálható.
Magyarországon legközelebb 2016. október 5-én nyílik lehetőség a CYPRESS PSoC4-BLE workshopon való részvételre, melyet a BME-vel együttműködésben rendez meg a GLYN.
A részvétel ingyenes, de regisztrációhoz kötött.
