Ce système combiné Wi-Fi/Bluetooth simplifie grandement l'ajout d'une connectivité IoT

Les concepteurs de circuits RF sont toujours considérés comme des invocateurs de magie et de talent artistique mêlés. Malgré les outils de modélisation et de simulation sophistiqués qui existent, il peut toujours y avoir de nombreuses surprises quant à la réalisation matérielle RF réelle. Face à ces surprises, les concepteurs RF doivent faire preuve d'expérience et de véritables compétences en matière d'investigation, de test et de débogage, et ce afin d'atteindre les performances et les indicateurs d'utilisation de puissance CC d'aujourd'hui.

Atteindre ces indicateurs en utilisant une approche artisanale est difficile mais réalisable pour des fréquences jusqu'à plusieurs centaines de mégahertz (MHz). Au-delà, les approches artisanales ont atteint leurs limites en raison des budgets serrés, des délais très courts de mise sur le marché, des exigences réglementaires et des performances toujours plus élevées attendues par les utilisateurs finaux.

Les conceptions de liaison sans fil d'aujourd'hui doivent :

• Offrir des performances supérieures quant à la prise en charge de plusieurs bandes sans fil
• Implémenter à la fois la connectivité Wi-Fi et Bluetooth
• Demander un minimum d'efforts d'intégration et de débogage
• Utiliser un minimum d'espace carte et de puissance CC
• Respecter les normes techniques sans fil IEEE concernées
• Répondre aux nombreuses obligations réglementaires strictes en ce qui concerne des paramètres comme les émissions hors bande, les interférences électromagnétiques (EMI) et les perturbations radioélectriques (RFI)
• Être fabricables en volume et à faible coût (pas d'ajustements manuels)

Une approche DIY (artisanale) avec des composants discrets ne peut pas répondre à ces exigences. Outre les ajustements et autres opérations manuelles qu'ils nécessitent, les composants discrets font augmenter l'espace requis, les coûts, l'inventaire et les défis liés à l'approvisionnement.

Une autre option consiste à utiliser des jeux de puces avec circuits intégrés provenant d'un ou de plusieurs fournisseurs. Cependant, il peut être délicat de réussir à faire fonctionner ensemble des circuits intégrés indépendants et les dispositifs discrets associés, et l'obtention des approbations réglementaires par le biais de tests ne fait que renforcer le problème des délais de mise sur le marché.

Des circuits intégrés puissants, synonymes de fonctionnalités et de commodité

Heureusement, le défi de connectivité a été simplifié. La gamme AIROC CYW5557x de systèmes sur puce (SoC) Wi-Fi et Bluetooth combinés d'Infineon Technologies AG (Figure 1) est un bon exemple. Ces systèmes offrent une connectivité IoT (Internet des objets) fluide et hautes performances, tout en réduisant la puissance de fonctionnement.

Figure 1 : La gamme CYW5557x combine la connectivité Wi-Fi et Bluetooth pour les dispositifs IoT. (Source de l'image : Infineon Technologies)

Les dispositifs de cette gamme prennent en charge les fonctionnalités Wi-Fi 6/6E avec capacité triple bande (2,4 GHz, 5 GHz et 6 GHz), et sont disponibles dans des configurations de réseaux d'antennes 1×1 à entrée simple et à sortie simple (SISO), et 2×2 à plusieurs entrées et à plusieurs sorties (MIMO). La gamme comporte également une unité de gestion de l'alimentation (PMU) intégrée.

La radio Wi-Fi se connecte au processeur hôte via une interface PCIe v3.0 Gen2 ou SDIO 3.0, tandis que l'hôte Bluetooth communique via une interface UART à 4 fils haute vitesse. Par ailleurs, la gamme CYW5557x prend en charge les interfaces PCM et I²S pour les applications audio Bluetooth, ainsi que les interfaces coexistantes pour les puces LTE et IEEE 802.15.4 externes.

Le CYW55572 prend en charge les éléments suivants :

• Les fonctionnalités Wi-Fi 6 (2,4 GHz, 5 GHz), 2×2 MIMO, versions 1 et 2 : accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence (OFDMA), MIMO à utilisateurs multiples (MU-MIMO), temps d'attente cible (TWT) et modulation à double porteuse (DCM)
• Les canaux 20/40/80 MHz, la modulation d'amplitude en quadrature (QAM) 1024 et un débit de données de couche physique (PHY) jusqu'à 1,2 gigabit par seconde (Gbps)
• De meilleures fonctionnalités d'efficacité réseau, d'économies d'énergie et de portée
• Une sécurité multicouche pour la protection des sous-systèmes individuels tout au long du cycle de vie du produit
• La coexistence intelligente entre Wi-Fi et Bluetooth, ou les radios 15.4 ou LTE externes
• Le fonctionnement Bluetooth 5.3 mode double
• L'audio LE avec radiodiffusion Auracast
• Une option de transmission Bluetooth de 20 décibels référencés à 1 milliwatt (dBm), 13 dBm ou 0 dBm

Un autre dispositif de cette gamme, le CYW55573, se différencie du CYW55572 principalement en offrant une connectivité Wi-Fi 6/6E triple bande (2,4 GHz, 5 GHz et 6 GHz).

Les avantages de la gamme CYW5557x s'étendent au-delà des fonctionnalités de prise en charge de base ci-dessus en offrant :

• Une latence extrêmement faible et un fonctionnement double bande simultané virtuel pour une diffusion audio et vidéo fluide
• Une augmentation de la portée pour veiller à ce que les dispositifs restent connectés à un point d'accès à distance
• Des fonctionnalités de robustesse réseau améliorées pour garantir la meilleure diffusion vidéo/audio qui soit dans les environnements réseau engorgés ou qui se chevauchent
• Des fonctionnalités avancées d'économies d'énergie pour optimiser l'autonomie des batteries
• Un déchargement réseau pour réduire la consommation énergétique du système
• Une sécurité multicouche pour la protection des sous-systèmes individuels tout au long du cycle de vie du produit

En outre, les dispositifs de la gamme fonctionnent sur une plage de températures de -40°C à +85°C et sont disponibles dans des boîtiers FCBGA, WLCSP et WLBGA.

Nul besoin de repenser toute la conception

Même si les jeux de puces CYW5557x offrent des fonctionnalités complètes, toute conception nécessite des composants associés, notamment un régulateur CC/CC, des composants passifs pour la dérivation, ainsi qu'une disposition adaptée pour la carte à circuit imprimé.

Plutôt que de concevoir une nouvelle carte à circuit imprimé de A à Z, vous pouvez tirer parti des modules certifiés et prêts pour la production afin d'accélérer la mise sur le marché. Il vous suffit d'installer le logiciel de connectivité, de vérifier la conception et de passer en production.

Par exemple, le module d'évaluation EAR00413 2EA M.2 d'Embedded Artists AB (codéveloppé avec Murata Electronics et son module 2EA) vous permet de démarrer rapidement et facilement le développement de votre application (Figure 2). Cette carte d'interface compatible PCIe se présente dans un format M.2 (22 mm × 44 mm), utilise le jeu de puces AIROC CYW55573 et prend en charge la connectivité Wi-Fi 6E, 802.11 a/b/g/n/ac/ax 2x2 MIMO et Bluetooth 5.2.

Figure 2 : La carte d'évaluation EAR00413 pour le dispositif AIROC CYW55573 se présente dans un format M.2. (Source de l'image : Embedded Artists AB)

La carte constitue une solution certifiée « instantanée » dans un format standardisé, offre un accès à des pilotes logiciels bien soutenus (kit de développement logiciel Linux) et bénéficie d'un support complémentaire de la part d'Embedded Artists, notamment pour le débogage avancé.

Autre avantage pour les concepteurs : l'expertise RF n'est pas un prérequis. La fiche technique identifie des antennes SISO et MIMO simples et multibandes spécifiques proposées par des fournisseurs tiers.

Conclusion

L'implémentation et la prise en charge d'une liaison de données hautes performances et basse consommation pour les dernières versions Wi-Fi et Bluetooth constituent un défi en termes de conception et de débogage. Les systèmes sur puce combinés Wi-Fi/Bluetooth CYW5557x hautement intégrés d'Infineon Technologies, associés à la prise en charge de modules et de logiciels tiers, simplifient le processus et réduisent les délais de mise sur le marché pour les conceptions IoT.