Les modules intelligents Bluetooth Smart lancés dans la course à la sobriété et à la compacité

[SPECIAL ABONNES] Les concepteurs de modules radio Bluetooth Smart font feu de tout bois avec des offres censées faciliter au maximum le travail d’intégration des développeurs d’appcessoires pour smartphones et tablettes. Tour d’horizon des annonces récentes. ...

Selon le cabinet d’analystes IHS, le taux de pénétration de la technologie Bluetooth dans les téléphones mobiles (toutes catégories confondues) devrait atteindre 90% cette année et grimper à 96% d’ici à 2018, positionnant de ce fait les radiotéléphones comme les nœuds centraux de communication pour tous les objets connectés compatibles Bluetooth Smart (voir encadré ci-dessous) disséminés autour de l’utilisateur : dispositifs de bien-être et de télésanté, balises de proximité, appareils de surveillance du sommeil, brosses à dents, pots de fleurs, on en passe et des meilleurs... Ces fameux « appcessoires » sont d’ailleurs, eux aussi, promis à un avenir brillant. Ainsi, selon IMS Research, Bluetooth Smart sera dès 2016 la technologie radio la plus utilisée par les dispositifs de santé sans fil à usage grand public avec 5,7 millions de produits commercialisés, soit plus de 50% du marché ! Même son de cloche sur le secteur des équipements portables de sport et de bien-être. Pour ABI Research, il se vendra en 2017 plus de 120 millions de tels produits compatibles Bluetooth qui s’accapareront, à eux seuls, plus de 75% de la totalité du marché adressable…

Face à cet eldorado, les concepteurs de modules radio Bluetooth Smart font feu de tout bois avec des offres censées faciliter au maximum le travail d’intégration des développeurs d’appcessoires et leur laisser l’opportunité de se concentrer que ce qui fait essentiellement leur valeur ajoutée : les applications. Dans les dernières annonces en date de tels modules, on pointera tout particulièrement le modèle  PAN1740 NanoPower de Panasonic (photo ci-contre), disponible en volume depuis la mi-avril chez des distributeurs de composants et sous-systèmes électroniques comme Avnet. Ce module se caractérise à la fois par ses dimensions de 9 x 9,5 x 1,8 mm – ce qui en fait l’un des plus compacts de sa catégorie – et par sa faible consommation électrique, limitée à seulement 5 mA (à 0 dBm) en mode émission ou réception. Des caractéristiques dues pour une bonne part au choix du circuit intégré SoC autour duquel s’architecture le produit de Panasonic.   Un SoC Bluetooth Smart d'origine Dialog   Conçu en Europe, le module PAN1740 s’appuie sur le SoC SmartBond DA14580 de la firme allemande Dialog Semiconductor, annoncé en mai 2013 et disponible en production depuis le début 2014. Ce circuit avait alors été présenté comme le plus sobre et le plus compact des composants compatibles Bluetooth Smart. Architecturé autour d’un cœur Cortex-M0 et proposé en boîtier WL-CSP (Wafer-Level Chip-Scale) de 2,5 x 2,5 x 0,5 mm, le SoC DA14580 afficherait une consommation de 50% inférieure à celles des autres solutions Bluetooth Smart disponibles actuellement sur le marché et se distingue également par une consommation en mode sommeil profond inférieure à 600 nA. Le module de Panasonic intègre en outre des oscillateurs à quartz ainsi qu’une antenne PCB et embarque pile de protocoles Bluetooth Low Energy monomode et profil GATT (Generic Attribute profile).   Basé lui aussi sur un cœur ARM Cortex-M0, le circuit SoC nRF51822 du norvégien Nordic Semiconductor est également prisé sur le marché des modules Bluetooth Smart. D’autant que, selon son concepteur, il garantit une stricte séparation entre le protocole RF et le code applicatif. Avec trois avantages à la clé : la garantie d’une pile BLE vérifiée et qualifiée par Nordic, une mise au point logicielle simplifiée, et la possibilité de développer l’application sur le cœur 32 bits ARM Cortex-M0 intégré dans le composant SoC avec les outils ARM ad hoc. Parmi les récentes annonces de modules Bluetooth Smart basés sur le SoC du Norvégien, on notera celle de l’allemand Stollmann. Avec des dimensions de 17 x 10 x 2,6 mm (et un mode sommeil profond où la consommation n’excède pas 500 nA), le modèle référencé BlueMod+S (photo ci-dessus) est dédié aux objets connectés aux smartphones compatibles Bluetooth 4.0/4.1 (Bluetooth Smart Ready) ainsi qu’au remplacement de liaisons filaires. A ce titre, il est conforme au profil Terminal I/O qui, à l’instar du profil SPP du Bluetooth classique, permet la mise en place d’une simple connexion point-à-point. Ajoutons que les interfaces matérielles et logicielles du BlueMod+S sont compatibles avec celles du module bimode BlueMod+SR, permettant l’interchangeabilité des deux modèles sans modification de l’environnement matériel ou logiciel.   Le SoC nRF51822 de Nordic Semiconductor est également à l’œuvre dans les modules Bluetooth Smart lancés en production de volume par Fujitsu début 2014. Le modèle sans antenne MBH7BLZ01-109003 affiche des dimensions de 10,5 x 9,2 x 1,6 mm, tandis que le module MBH7BLZ02-109004, doté lui d’une antenne, mesure 15,7 x 9,8 x 2 mm. Alimentés sous une tension comprise entre 1,8 V et 3,6 V et munis d’interfaces UART, I2C, SPI et GPIO, les modules BLE affichent une consommation de 10,5 mA en émission et de 13 mA en réception (3 µA en mode veille).   Quant à la firme canadienne Dynastream Innovations, filiale de Garmin, elle a récemment lancé la commercialisation d’un module de communication radio particulièrement compact (14 x 9,8 x 2 mm) qu’elle présente comme le premier de ce type à être compatible à la fois avec le standard Bluetooth Low Energy et le protocole ANT. Très présent sur le marché des accessoires utilisés dans les mondes du sport et de la santé, le protocole à ultrabasse consommation ANT exploite, tout comme Bluetooth, la bande des 2,4 GHz et supporte un débit net moyen de 20 kbit/s. Le module N548 de Dynastream (photo ci-dessus) est architecturé autour du circuit intégré SoC nRF51422 de Nordic Semiconductor. Lancé en 2013, ce composant avait justement été promu en tant que première solution monopuce de connectivité multiprotocole supportant à la fois les technologies BLE et ANT. Pour Nordic, ce SoC vise à éviter aux développeurs d’accessoires de fitness, de sport et de santé et aux concepteurs d’appcessoires pour smartphones de choisir l’un ou l’autre de ces deux procédés incompatibles de communication. Outre le nRF51422, le module embarque une antenne PCB, une horloge à quartz 32 kHz, un convertisseur DC-DC et 24 entrées/sorties GPIO (dont six entrées analogiques).  

ZOOM SUR “BLUETOOTH SMART” ET “BLUETOOTH SMART READY”

Peut-être est-il bon de rappeler que Bluetooth Smart Ready et Bluetooth Smart sont deux labels commerciaux introduits depuis la publication du standard Bluetooth 4.0 et de son mode à basse consommation Bluetooth Low Energy (BLE). Bluetooth 4.0 définit deux types d’implantation. Dans l’implantation bimode, approche qui intéresse tout particulièrement les terminaux mobiles, la fonctionnalité BLE est intégrée dans des contrôleurs Bluetooth classiques. Dans ce cas, les terminaux, qualifiés alors de « Bluetooth Smart Ready » sont capables de communiquer aussi bien avec les dispositifs compatibles Bluetooth qu’avec les accessoires et périphériques purement BLE. Labellisés « Bluetooth Smart », ces derniers ont donc vocation à se connecter aux appareils Bluetooth Smart Ready. L’implantation purement BLE dite monomode est censée garantir une très faible consommation et s’accommoder, côté alimentation, d’une simple pile-bouton, voire d’un mécanisme de récupération d’énergie ambiante.