Ⅰ. Mô-đun Bluetooth năng lượng thấp là gì?

Thành phần vật lý: Mô-đun Bluetooth năng lượng thấp = Chip BLE + các mạch ngoại vi thiết yếu (tinh thể thạch anh, tụ điện, v.v.) + mạch RF (mạch phối hợp anten) + vỏ chắn (để chống nhiễu). Trọn bộ sản phẩm này cho phép bạn sử dụng ngay lập tức mà không cần phải thiết kế RF phức tạp.

Hiểu một cách đơn giản: Bluetooth Low Energy (BLE) giống như một "phiên bản tiết kiệm năng lượng" của Bluetooth truyền thống – nó được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị nhỏ, chạy bằng pin và cần hoạt động trong thời gian dài. Ví dụ, vòng đeo tay thông minh, cân điện tử hoặc thẻ chống mất trộm đều dựa vào công nghệ BLE để duy trì kết nối đồng thời giúp pin hoạt động được trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm.

Module so với Chip: Nên chọn loại nào?

Gợi ý: Đối với 90% sản phẩm IoT, sử dụng mô-đun tiết kiệm chi phí hơn. Thời gian phát triển và chi phí chứng nhận tiết kiệm được vượt xa sự chênh lệch giá của mô-đun.

Lưu ý đặc biệt: Các chứng nhận mô-đun thông thường như FCC, IC, v.v., yêu cầu mô-đun phải bao gồm mạch RF hoàn chỉnh, lớp chắn sóng và nguồn điện độc lập. Có một số khác biệt về việc chứng nhận của mô-đun có thể được tham chiếu hay không tùy thuộc vào khu vực, sản phẩm cuối cùng cụ thể và phòng thí nghiệm kiểm định được lựa chọn. Để đảm bảo quá trình chứng nhận diễn ra suôn sẻ, RF-star khuyến nghị người dùng liên hệ trực tiếp với phòng thí nghiệm chứng nhận để xác nhận các yêu cầu cụ thể.

II. Tây Trên thị trường hiện nay có những loại mô-đun Bluetooth công suất thấp nào phổ biến nhất?

1. Phân loại theo chức năng

Mô-đun truyền dẫn trong suốt: Loại được sử dụng phổ biến nhất hoạt động như một "đường dẫn dữ liệu", truyền dữ liệu nhận được qua Bluetooth trực tiếp đến bộ vi điều khiển. Người dùng không cần phải hiểu các giao thức Bluetooth, chỉ cần kết nối dây và sử dụng.

Mô-đun điều khiển: Nó có khả năng xử lý riêng và có thể được lập trình cho logic. Khách hàng có thể tự viết chương trình để sử dụng lõi bên trong của chip, có khả năng tiết kiệm được một MCU bên ngoài và giảm chi phí. Ví dụ, RF-star RF-BM-2340B1 sử dụng TI CC2340R5, có lõi ARM Cortex-M0+ tích hợp sẵn, và tất cả các chân GPIO đều được đưa ra ngoài, cho phép nó xử lý cả giao tiếp Bluetooth và các ứng dụng người dùng.

Phân loại mô-đun RF-star theo nền tảng chip.

Tất cả các mô-đun nêu trên đều có thể đáp ứng cả nhu cầu truyền tải minh bạch và phát triển độc lập.

2. Phân loại theo giao diện

Loại cổng nối tiếp (UART): Dễ dàng bắt đầu, kết nối và sử dụng nhất, ví dụ như RF-star RF-BM-2340A1.

Loại USB: Cắm trực tiếp vào máy tính, không cần giao diện bổ sung, khách hàng tự phát triển phần mềm PC của riêng mình, ví dụ như RF-DG-22A.

Loại SPI/I2C: Sự khác biệt nằm ở tốc độ truyền dữ liệu nối tiếp, ví dụ: RF-BM-2340A2 hỗ trợ giao thức truyền dữ liệu trong suốt SPI, trong khi RF-BM-BG22Ax hỗ trợ giao thức truyền dữ liệu trong suốt I2C.

Bảng phân loại giao diện mô-đun Bluetooth năng lượng thấp RF-star

III. Hướng dẫn nhanh: Cách sử dụng mô-đun truyền dẫn trong suốt BLE?

Việc đấu dây cực kỳ đơn giản (Lấy RF-BM-2340A1 làm ví dụ)

Lưu ý: TX nối với RX, RX nối với TX, không được đảo ngược! Các chân điều khiển luồng cần được nối đất nếu không sử dụng.

Phương pháp khởi động ba bước:

Cấp nguồn cho mô-đun (3.3V, dòng điện tối đa không được vượt quá thông số kỹ thuật của mô-đun)

Tải xuống ứng dụng gỡ lỗi Bluetooth trên điện thoại của bạn. (Khuyến nghị sử dụng "nRF Connect")

Tìm kiếm và kết nối với mô-đun bằng ứng dụng điện thoại. (Tên mặc định thường là RFSTAR_XXXX)

Cách sử dụng chức năng điều khiển lưu lượng (Flow Control)?

Phương pháp điều khiển lưu lượng mô-đun RF-star (RTS/CTS) (BRTS/BCTS):

Mô-đun RTS/BCTS → MCU CTS

Mô-đun CTS/BRTS ← MCU RTS

Các mô-đun áp dụng: RF-BM-BG22A1, RF-BM-2340A1, RF-BM-4044Bx, v.v.

IV. Phân tích chuyên sâu về nguyên lý hoạt động của Bluetooth

Quảng cáo ------ Phát sóng trên thiết bị ngoại vi

Thiết bị ngoại vi định kỳ "phát ra": Tôi đây! Thông tin của tôi là...

Gói tài liệu quảng cáo bao gồm:

Tên thiết bị (ví dụ: "RFSTAR_BLE")
UUID (Mã định danh duy nhất của thiết bị)
Chỉ báo cường độ tín hiệu
Thông tin về các dịch vụ mà nó có thể cung cấp

Dữ liệu dành riêng cho nhà sản xuất

Cài đặt quảng cáo mô-đun RF-star:
AT+NAME=RF-star123456 // Sửa đổi tên thiết bị
AT+UART=921600 // Đặt tốc độ truyền dữ liệu nối tiếp thành 921600 bps

AT+POWER=0 // Điều chỉnh công suất phát về 0 dBm

Đang quét ------ Đang lắng nghe trên thiết bị trung tâm

Thiết bị trung tâm bật "tai" của nó, lắng nghe xem ai đang quảng cáo ở gần đó:

Kết quả quét bao gồm:
Địa chỉ MAC của tất cả các thiết bị quảng cáo
Tên thiết bị (nếu có)
Cường độ tín hiệu RSSI (Giá trị càng âm nghĩa là tín hiệu càng yếu)

Nội dung gói quảng cáo

Vai trò chủ/tớ và cấu trúc kết nối
Thiết bị chính (Master/Central):
Quét chủ động các thiết bị Bluetooth ở gần đó.
Khởi tạo yêu cầu kết nối
Một máy chủ có thể kết nối với nhiều máy khách.

Ví dụ điển hình: Điện thoại, máy tính bảng, thiết bị kết nối.

Thiết bị phụ (Slave/Peripheral):

Quảng cáo sự hiện diện của mình
Đang chờ được kết nối
Chỉ có thể kết nối với một thiết bị chủ tại một thời điểm (ở chế độ bình thường).

Ví dụ điển hình: Cảm biến, vòng đeo tay, thiết bị định vị.

Tổ hợp Master/Slave (Trung tâm/Ngoại vi):

Một thiết bị kết hợp cả chức năng chủ và chức năng phụ, ví dụ như:

Đồng hồ thông minh (Thiết bị phụ: kết nối với điện thoại; Thiết bị chính: kết nối với tai nghe)

Cổng Bluetooth (Thiết bị chính: kết nối với nhiều cảm biến; Thiết bị phụ: kết nối qua điện thoại để cấu hình)

Các chế độ được hỗ trợ bởi mô-đun truyền dẫn trong suốt RF-star

Bốn bước để thiết lập kết nối:

Bước 1: Quảng cáo thiết bị phụ

↓

Bước 2: Thiết bị chính quét và chọn mục tiêu

↓

Bước 3: Thiết bị chính khởi tạo yêu cầu kết nối

↓

Bước 4: Cả hai bên cùng đàm phán các thông số → Kết nối thành công!

Cấu hình tối ưu hóa tham số kết nối

Khoảng thời gian kết nối: Ảnh hưởng đến tốc độ và mức tiêu thụ điện năng.
AT+ADS=1,1,50 // Thiết lập để bật quảng cáo có thể kết nối, với khoảng thời gian quảng cáo là 50 ms
// Độ trễ của máy chủ phụ: Số lượng sự kiện kết nối được phép bỏ qua
AT+CDL=10,20 // Kích hoạt chức năng chân BCTS và đặt thời gian trễ là 10 ms; đặt thời gian trễ của chân BRTS là 20 ms
// Thời gian chờ giám sát: Thời gian để đánh giá xem có bị mất kết nối hay không

AT+CNT_INTERVAL=16,200 // Khoảng thời gian kết nối hiện tại của thiết bị là 20 ms (16*1,25 ms), thời gian chờ giám sát kết nối là 2000 ms

V. Bảng lựa chọn mô-đun Bluetooth trong suốt RF-star

VI. Tài liệu tham khảo nhanh về các vấn đề thường gặp

Câu hỏi 1: Không tìm thấy mô-đun?

Kiểm tra 1: Xác nhận xem mô-đun có đang ở chế độ quảng cáo hay không (chân STATE có thể cho biết).
Kiểm tra 2: Nguồn điện có ổn định ở mức 3.3 V không? Dòng điện có đủ (≥20 mA) không?
Kiểm tra 3: Mô-đun có thể đã ở trạng thái kết nối (không phát tín hiệu khi đang kết nối).

Kiểm tra 4: Ăng-ten còn nguyên vẹn không? Mô-đun có nằm bên trong vỏ kim loại (chống nhiễu tín hiệu) không?

Câu 2: Thường xuyên bị mất kết nối?
Giải pháp 1: Tăng thời gian chờ giám sát
Giải pháp 2: Kiểm tra xem nguồn điện có bị nhiễu không (sử dụng máy hiện sóng để kiểm tra độ gợn sóng).
Giải pháp 3: Có thể khoảng cách quá xa hoặc có vật cản (nên thử nghiệm ở khu vực thoáng đãng).

Giải pháp 4: Điều chỉnh khoảng thời gian kết nối (khoảng thời gian quá ngắn có thể gây mất ổn định)

Câu 3: Mất gói dữ liệu trong quá trình truyền tải?
Giải pháp 1: Giảm tốc độ truyền dữ liệu (thử giảm từ 115200 xuống 9600)
Giải pháp 2: Kiểm tra chức năng điều khiển luồng của thiết bị (kết nối các chân BRTS/BCTS, CTS/RTS)
Giải pháp 3: Kiểm tra xem dây dẫn có bị lỏng không (hàn lại).

Giải pháp 4: Giảm lượng dữ liệu gửi đi cùng một lúc (gửi theo gói).

Ⅶ. Hãy thử ngay!

Thí nghiệm đơn giản nhất dành cho người mới bắt đầu:
Vật liệu cần thiết:
Mô-đun RF-star RF-BM-2340A1 hoặc RF-BM-BG22A1 ×1
Bo mạch phát triển RF-BT02 ×1
Cáp USB ×1

Một số loại dây DuPont

Nhớ: Việc sử dụng các mô-đun truyền dẫn trong suốt BLE không khó; điều quan trọng là phải thử, thử nghiệm và học hỏi từ những sai lầm. Hầu hết các vấn đề đều bắt nguồn từ việc đấu dây, cấp nguồn hoặc cài đặt chế độ không chính xác. Mô-đun RF-star Đi kèm với tài liệu kỹ thuật chi tiết và mã ví dụ cho một số vi điều khiển. Khi gặp sự cố:

Hãy tham khảo hướng dẫn sử dụng giao thức truyền dẫn trong suốt của mô-đun và hướng dẫn sử dụng bo mạch phát triển.
Sử dụng các lệnh AT để kiểm tra trạng thái mô-đun.

Vui lòng liên hệ bộ phận hỗ trợ kỹ thuật (info@szrfstar.com)

Hãy kiên nhẫn Hãy bắt đầu với việc truyền dữ liệu trong suốt đơn giản, dần dần tìm hiểu sâu hơn về các giao thức Bluetooth, và bạn sẽ nhanh chóng nắm vững bản chất của việc phát triển BLE!