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瑞萨电子 (Renesas Electronics Corporation)

低功耗蓝牙传感器传输

概述

借助实时蓝牙连接技术构建智能传感器产品

借助可直接评估的项目,加快互联传感器产品的开发,采集实时 3 轴运动数据,并将其传输至蓝牙低功耗(LE)客户端。 该解决方案将瑞萨电子 RA6E2 MCU、DA14531 低功耗蓝牙模块和 ICM42670 运动传感器相结合,打造出一个可进行快速评估和复用的模块化原型。

参考器件采用中断驱动式传感、可配置数据滤波和 GATT(通用属性配置文件)通知,无需固定轮询循环即可提供响应迅速的传感器遥测数据。 已连接的客户端还可在运行时调整传感器输出数据速率,帮助开发人员探索响应速度、数据量和面向功耗的系统行为之间的平衡。

解决方案

轻松打造互联运动感测产品

此低功耗蓝牙传感器传输解决方案项目提供了一个完整的参考实现方式,用于采集加速度计数据并通过低功耗蓝牙进行发布。 FPB-RA6E2 开发板作为主机和处理平台,ICM42670 传感器通过 I²C 连接,并通过数据就绪中断发出新的采样信号。 同时,DA14531 模块通过基于 UART 的通用传输层接口提供低功耗蓝牙连接功能。

该产品将数据采集和通信划分为两个 FreeRTOS 线程。 传感器线程负责管理 I²C,将测量值转换为 milli-g(重力加速度的千分之一),并执行发布策略。 低功耗蓝牙线程负责管理无线接口,并以 GATT 通知形式发送最新被接受的采样数据。 第二个 GATT 特征允许已连接的客户端请求新的传感器输出数据速率,范围为 12Hz 至 1600Hz。

图像
Sensor Transmission Over BLE Solution Block Diagram.

工作原理

Number 1 within a blue circle.
采集运动数据

ICM42670 数据就绪信号触发数据采集。 RA6E2 通过 I²C 读取 3 轴加速度采样数据,并将数值转换为 milli-g。

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执行发布策略

传感器线程应用通知速率限制和最小变化阈值,项目配置中还可选择启用平滑处理功能。

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传递最新采样值

事件组信号会唤醒低功耗蓝牙线程,同时使传感器总线访问与无线处理相互隔离。

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通过低功耗蓝牙传输

客户端订阅后,X、Y 和 Z 轴加速度值将通过自定义传感器数据特征,以 GATT 通知的方式发送。

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调整传感器速率

根据需要,客户端可向控制特征写入一个 2 字节的输出数据速率值。 传感器线程会验证并安全应用新的速率。

客户收益

  • 无需从头集成各个子系统,即可直接从完整且可运行的传感器到低功耗蓝牙参考项目开始。
  • 利用易于获取的模块化硬件评估实时无线传感器遥测。
  • 通过基于阈值和速率限制的通知,减少不必要的低功耗蓝牙流量。
  • 在评估期间,可通过已连接的客户端更改传感器采样速率。
  • 复用清晰的软件接口,支持更多传感器类型和数据字段。
  • 加快从技术评估到特定应用原型的开发进程。

软件组件

组件用途
基于 I²C 的传感器数据采集初始化 ICM42670,处理数据就绪中断,读取 3 轴加速度,并将采样值转换为 milli-g。
传感器数据处理和发布策略在数据传递给低功耗蓝牙之前,应用通知速率限制、最小变化阈值和可选的平滑处理。
低功耗蓝牙传感器数据传输 将最新被接受的采样数据传递至低功耗蓝牙线程,并在客户端已连接并订阅时发送自定义 GATT 通知。
低功耗蓝牙传感器速率控制接收客户端在运行时发送的输出数据速率请求,验证请求值,并将传感器重新配置操作交由传感器线程延迟执行。
低功耗蓝牙 GATT 服务实现 Sensor Data Notify 特征及其客户端配置描述符,以及 Sensor ODR Write 特征。
瑞萨电子 FSP 和 FreeRTOS 集成为参考器件提供外设配置、中间件集成、线程调度和事件组通信。
Xplore tool sensor transmission over Bluetooth low energy UI screenshot.

快速上手

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