Le marché des modules Bluetooth Smart continue de susciter une forte activité

[SPECIAL ABONNES] En avril 2014, L’Embarqué avait consacré un article de synthèse aux offres de modules Bluetooth Smart les plus compacts et les plus sobres du marché. Six mois après, nous avons estimé qu’il était temps de revenir sur le sujet. Les annonces en modules - ainsi qu'en circuits dotés de fonctionnalités inédites - continuent en effet de pleuvoir. ...

Dispositifs de bien-être et de télésanté, balises de proximité, appareils de surveillance du sommeil, brosses à dents, pots de fleurs... Les « appcessoires » compatibles Bluetooth Smart (voir encadré ci-dessous)  - et, de ce fait, aisément connectables à n’importe quel smartphone ou tablette doté d’une liaison Bluetooth - se multiplient comme les petits pains aux noces de Cana. Ce marché où s’engouffrent des sociétés qui n’ont pas forcément de grandes compétences en électronique et en technologies radio génère par ricochet une explosion de l’offre en modules Bluetooth Smart « intelligents ». En général articulés autour d’un microcontrôleur 32 bits aptes à exécuter la pile Bluetooth et tout ou partie de l’application utilisateur, ces modules ont vocation à faciliter le travail d’intégration des développeurs d’appcessoires et leur laisser l’opportunité de se concentrer que ce qui fait essentiellement leur valeur ajoutée : le logiciel… En avril 2014, L’Embarqué avait déjà consacré un article sur les offres les plus compactes et les plus sobres du marché avec un focus sur des produits signés Dynastream, Fujitsu, Panasonic et Stollmann. Six mois après, nous avons estimé qu’il était temps de revenir sur le sujet.   Tout comme les modèles BlueMod+S de Stollmann et MBH7BLZ01/02-109003/04 de Fujitsu, le module SiP (System-in-Package) Bluetooth Smart LG 4403 de LG Innotek repose sur le circuit intégré nRF51822 de Nordic Semiconductor, un SoC à cœur 32 bits ARM Cortex-M0 très prisé sur le marché. Les dimensions de seulement 5,3 x 4,7 x 1 mm du produit du Coréen le rendent aisément intégrable dans n’importe quel appcessoire ou capteur, même si ceux-ci sont particulièrement miniaturisés. Présenté en boîtier LGA et fonctionnant sous une tension d’alimentation comprise entre 1,8 V et 3,6 V, le produit embarque également un oscillateur à quartz 32 MHz, une circuiterie d’adaptation RF et dix-neuf GPIO (General Purpose Input/Output). Côté consommation, les chiffres sont également à la baisse : 10,5 mA à l’émission (pour une puissance variable entre -20 dBm et +4 dBm), 13 mA à la réception (pour une sensibilité de -93 dBm à 1 Mbit/s) et 0,6 µA en mode sommeil profond.   Nordic encore et toujours...   C’est encore le SoC nRF51822 de Nordic qui alimente le BL620, venu étoffer la gamme de modules Bluetooth Smart monomodes BL600 de 19 x 12,5 mm du britannique Laird. Le BL620, qui est également packagé sous la forme d’un dongle USB, peut jouer aussi bien le rôle de nœud d’extrémité que de nœud central apte à communiquer avec plusieurs objets (ce qui les distingue des BL600).   Comme tous les modules Laird, il est programmable avec le langage SmartBasic qui permet le fonctionnement en toute autonomie du module, une fois celui-ci connecté à des capteurs via ses interfaces UART, SPI, I2C, CAN (convertisseur analogique/numérique) ou GPIO. Le BL620, qui consomme 10,5 mA à l’émission (3,5 µA en veille), embarque également une pile de protocoles et divers profils Bluetooth Low Energy (Blood Pressure, Heart Rate, Health Thermometer, Find Me et Proximity).   A noter que Laird a tout récemment complété sa panoplie Bluetooth avec les modèles BT900 bimodes, compatibles aussi bien avec le Bluetooth Classic que le Bluetooth Low Energy. Marchés visés : le remplacement de câbles, les appareils médicaux, les terminaux de paiement embarqués et les lecteurs de codes-barres.   Un Français en pointe...   Le marché des modules Bluetooth Smart compte également quelques fournisseurs hexagonaux (Alpwise, Insight SIP…). Positionné sur le marché des modules RF packagés en boîtiers SiP (System-in-Package), le français Insight SiP a ainsi récemment développé un produit Bluetooth Smart qui se distingue à la fois par ses faibles dimensions (8 x 11 x 1,2 mm) et par sa consommation réduite : 10,5 mA à l’émission, 12,6 mA en réception, 2,3 µA en veille et 0,5 µA en mode sommeil profond. Référencé ISP130301 et architecturé (lui aussi) autour du circuit intégré SoC nRF51822 à cœur ARM Cortex-M0 de Nordic Semiconductor, le module de la société cible évidemment le marché des appcessoires pour smartphones ou tablettes et des accessoires pour ordinateurs.   Selon Insight SiP, il ne requiert qu’une source d’alimentation (avec une tension comprise entre 2,1 V et 3,6 V) et des capteurs (si l’application l’exige) et peut fonctionner plusieurs années avec une simple pile-bouton. Présenté dans un boîtier LGA QFN et certifié Bluetooth 4.1, le module ISP130301 embarque également 256 Ko de flash, un ensemble de périphériques analogiques et numériques (2-wire, CAN, GPIO, PWM, RTC, SPI, UART…), un convertisseur DC-DC, une antenne RF, des oscillateurs à quartz 16 MHz et 32 kHz, un circuit d’adaptation RF et divers composants passifs. Insight SiP a également développé un kit de développement associé.   Un nouvel entrant...   La marché Bluetooth Smart voit aussi émerger de nouveaux entrants. Mi-novembre, à l’occasion du salon Electronica 2014, la jeune société d’origine australienne ACKme Networks, qui s’est déjà fait remarquer avec des modules Wi-Fi particulièrement compacts et sobres, a lancé les deux premiers membres d’une famille de produits Bluetooth Low Energy/Bluetooth Smart. Du nom de Bobcat, cette famille compte aujourd’hui deux modèles de 17,6 x 11,4 x 2,3 mm (avec antenne intégrée), l’un caractérisé par sa basse consommation (Bobcat LP - AMS001), l’autre orienté bas coût (Bobcat LC – AMS002).   Tous deux bâtis autour d’un SoC Bluetooth à cœur ARM Cortex-M3 de Broadcom, ils embarquent une pile Bluetooth Low Energy 4.1 ainsi qu’un logiciel de bas niveau « maison » (TruConnect) permettant la configuration et le contrôle du module via une simple interface série. Conçu pour les objets à grande autonomie fonctionnant sur pile, le modèle AMS001 se caractérise par des consommations de seulement 10,8 mA à l’émission (+4 dBm), 12,8 mA à la réception (pour une sensibilité de -94 dBm), 12 µA en mode veille et 0,65 µA en mode sommeil profond. Le modèle AMS002, moins coûteux, met moins de contraintes sur la consommation pour des caractéristiques de puissance et de sensibilité similaires (24,5 mA à la réception, 22,8 mA à l’émission).   Un circuit Bluetooth Smart dédié automobile   Dans les annonces récentes liées à Bluetooth Smart, on pointera aussi celle du britannique CSR (en passe d’être gobé par Qualcomm) qui a clamé la disponibilité en volume de ce que la société présente comme le premier circuit Bluetooth Smart qualifié AEC-Q100 Grade 2 (-40°C à +105°C) pour les applications automobiles. Architecturé autour d’un cœur de microprocesseur 16 bits, de 64 Ko de Ram et de 64 Ko de Rom, le CSR1010 auto, c’est son nom, doit permettre aux conducteurs d’utiliser un smartphone, une tablette ou le système d’info-divertissement pour visualiser et analyser des informations de diagnostic du véhicule, récupérées sur un capteur de pression des pneus, un volant de direction multifonction, une jauge du réservoir d’essence, etc.   Le circuit supporte par ailleurs le protocole CSR Mesh dont la finalité est d’offrir la possibilité à tout équipement compatible Bluetooth Smart de communiquer avec n’importe quel autre de ses compères sur un réseau Bluetooth, chacun pouvant éventuellement servir de relais vers d’autres objets qui seraient hors de portée d’un smartphone, d’une tablette… ou du tableau de bord (une caravane tractée ou une galerie fixée sur le toit par exemple).   Enfin, on notera que Toshiba, de son côté, a commencé l’échantillonnage d’un circuit Bluetooth Smart qui intègre en plus un tag NFC Type 3. Référencé TC35670FTG, ce composant offre deux fonctionnalités clés selon le Japonais : un appairage Bluetooth facilité via la fonction NFC et une autonomie prolongée pour les objets fonctionnant sur pile via un mécanisme on/off permis par la technologie NFC. Toshiba avance une consommation crête de 5,9 mA pour la communication Bluetooth et des consommations inférieures à 600 µA pour la communication avec le tag NFC et de moins de 0,5 µA en mode sommeil profond.  

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 (et 4.1) 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.

Publiée fin 2013, la version Bluetooth 4.1 se caractérise par une coexistence améliorée entre radios Bluetooth et LTE (pour une meilleure coordination des transmissions et une réduction des interférences), par la possibilité de reconnexion automatique entre deux appareils Bluetooth temporairement éloignés l’un de l’autre, et par le support de transferts de données en mode « bulk ». Cette dernière caractéristique intéresse plus particulièrement les capteurs d’activités physiques qui peuvent, de ce fait, transmettre leurs données de manière plus efficace une fois l’utilisateur rentré chez lui après un footing, une sortie en vélo ou un parcours en natation.

Par ailleurs, Bluetooth 4.1 a vocation à faciliter la création de produits pouvant jouer des rôles différents, un périphérique Bluetooth Smart et un hub Bluetooth Smart Ready simultanément par exemple. Ainsi, une montre connectée pourra aisément récupérer les données d’un cardiofréquencemètre Bluetooth Smart, tout en jouant le rôle de périphérique d’un smartphone en affichant des notifications émises par le téléphone mobile…

Enfin, la spécification introduit un moyen standard de créer un canal dédié utilisable par des communications obéissant au protocole IPv6 et, ultérieurement, à de futurs protocoles offrant une connectivité IP. Cette mise à jour devrait notamment permettre aux capteurs Bluetooth Smart d’utiliser directement IPv6 pour une compatibilité plus complète avec l’Internet des objets.