Wer kennt sie nicht? Die Brustgurte und Pulsuhren, die dafür sorgen, dass Radfahrer und Läufer diszipliniert und nach gesunden Regeln trainieren. Dies war der ursprüngliche Zielmarkt für die Bluetooth Smart-Technologie.
Dank der möglichen Datenübertragungsgeschwindigkeit von Bluetooth Smart, die in der Standard-Version 4.0 bei 1 MBit/s brutto und 0,27 MBit/s netto liegt, sowie der Vielseitigkeit von „Anwendungen“ auf Basis des GATT-Profils, findet diese Technologie immer mehr Anklang Nachfrage im industriellen Bereich und in Heimautomatisierungsanwendungen.
Sein Einsatz verbreitet sich insbesondere zum Auslesen verschiedenster Maschinendaten im Industriebereich, Werkzeugmaschinensensoren, bei denen regelmäßig Zustände abgefragt werden, über Sensoren in der Natur bis hin zur Komfortsteuerung von Heizungen, Klimaanlagen und Schwimmbädern, d.h. in zahlreichen Anwendungen, in denen Zustände kurzfristig mit einer maximalen Übertragungsgeschwindigkeit von 0,22 Mb/s übertragen werden müssen.
Ein weiteres Highlight der Bluetooth Smart-Technologie ist die extrem schnelle Fähigkeit, Daten in nur 3 ms zu senden. Bluetooth 2.1 EDR benötigt hier im schlimmsten Fall bis zu 100 ms.
Der unbestreitbare Mehrwert von Bluetooth Smart 4.0 gegenüber dem Bluetooth 2.1 EDR Serial Port Profile besteht in der Möglichkeit, eine Point-to-Multipoint-Verbindung aufzubauen, die Anwendungen wie das Kalibrieren und Auslesen von bis zu 300 Maschinensteuerungen mit geringem Aufwand ermöglicht Energieverbrauch Minimum.
Diese Technologie eignet sich besonders als Service-Schnittstelle, wenn Sie über ein Smartphone verschiedene Anwendungen steuern oder Status ablesen müssen.
Auf diese Weise ist es möglich, einen Sensor zu kalibrieren oder eine Maschine per Tablet oder Smartphone mit serieller Datenübertragung zu steuern, ohne dass der für Apple iPhone und iPad erforderliche Authentifizierungschip benötigt wird. Ohne letzteres ist beispielsweise eine Datenübertragung mit den bekannten Bluetooth 2.1 EDR/SPP Versionen nicht möglich.
An dieser Stelle muss ehrlich gesagt werden, dass Bluetooth Smart nicht über die Art von Profilen verfügt, die wir von Bluetooth 2.1 kennen.
Im Allgemeinen sind Bluetooth-Smart-Module bis zum GATT-Layer implementiert. Das bedeutet, dass der echte Bluetooth Smart Stack, die UUID, sowie die Intelligenz für den ersten Verbindungsaufbau eingebaut sind.
Was wir von Bluetooth 2.1 als SPP Serial Port Profile kennen, muss der Kunde nun selbst entwickeln und implementieren. Chiphersteller haben dafür Ressourcen online zur Verfügung gestellt. Allerdings ist diese Umsetzung nicht so trivial, wie uns manche Hersteller glauben machen wollen.
Der Kunde muss über solide Softwarekenntnisse verfügen und somit, falls er keinen Speicherplatz auf seinem Host-Mikrocontroller hat, um diese Anwendung zu implementieren, in der Lage sein, sie in einigen Derivaten, wie dem PAN1740 des Herstellers Panasonic, auszuführen Modul in einem OTP. In diesem Fall kann, falls der Kunde dieses Know-how nicht hat, auf Module zurückgegriffen werden, die diese Art der Datenübertragung bereits implementiert haben.
Außerdem dürfen wir nicht vergessen, dass Hersteller wie Panasonic Module mit einem kompletten eingebauten Stack auf den Markt bringen, einschließlich dieser Art von Anwendungen.
Ein klassisches Beispiel dafür ist das Panasonic PAN1721-BR Modul.
Dieses Derivat verfügt über den Bluetooth-4.0-Stack von Texas Instruments, der vom Softwarespezialisten Blueradios aus der GATT-Schicht um eine Anwendung zur seriellen Datenübertragung erweitert wurde.
Auf diese Weise ist es möglich, serielle Schnittstellen wie RS232 physisch zu ersetzen. Der Mikrocontroller des Anwendungshosts leitet das Modul über AT-Befehle vom Befehlsmodus in den Datenmodus. Alle über den UART gesendeten Daten werden nun über die Luftschnittstelle übertragen.
Dazu bietet Blueradios einen umfangreichen AT-Guide an. Zum Testen der Funktionalitäten können die bei Panasonic gängigen abgebildeten USB-Dongle-Kits (Bild 1) erworben werden.
Diese Entwicklungsumgebung ist geeignet, die Anwendung in drei Schritten zu entwickeln und insbesondere Ingenieuren, die bisher noch keine Erfahrung mit Bluetooth Smart haben, eine effizientere Nutzung dieser Technologie zu ermöglichen.
Die Dongle-Geräte verfügen neben dem entsprechenden Bluetooth (oder BTSmart)-Modul auf der einen Seite über einen USB-zu-UART-Konverter, der sich am Laptop als COM-Port anmeldet, während sich auf der anderen Seite die wichtigsten Kontakte des Moduls befinden, wie z B. die serielle Schnittstelle oder die Stromversorgung.
In den ersten Schritten werden die beiden USB-Laufwerke mit einem PC verbunden. Die Laufwerke werden in der Umgebung der Tool-Software als COM-Ports angezeigt. Dank der intuitiven Benutzeroberflächen kann der Entwickler schnell und effizient in die Bluetooth 4.0 Smart-Technologie einsteigen und erste Tests zu Reichweite, Übertragungsgeschwindigkeit und Verhalten der Module durchführen.
Anwendungsskripte, die das Modul speziell steuern, können dann im Softwareentwicklungstool der Entwicklungsumgebung erstellt werden. Diese Skripte arbeiten auf dem Host-Controller der Anwendung, sodass der Entwickler vollen Zugriff darauf hat und sie bei Bedarf an sich ändernde Steuerungsanforderungen anpassen kann.
Der eigentliche Bluetooth-Smart-Stack samt Applikation zur seriellen Datenübertragung, Anbindung an Laptop und Tablet ist im Modul-ROM als eine Art Blackbox hinterlegt, die wiederum über eine serielle Schnittstelle mit Befehlen auf den USART zugreift.
Nachdem die Grundlagen für die Ansteuerung und Auslesung der Sensoren geschaffen wurden, wird im zweiten Schritt einer der USB-Sticks vom Rechner entfernt und über die Anschlussblöcke direkt mit der Anwendung verbunden, um weitere Tests bezüglich der Anwendung durchzuführen. Der Mehrwert besteht darin, dass der Ingenieur den Übertragungsweg und die Anwendung verifizieren kann, ohne mit dem Modul selbst einen Prototyp erstellen zu müssen.
Das spart kritische Zeit und ermöglicht dem Kunden dadurch Kosten zu reduzieren.
Die Endrich Bauelemente GmbH ist hier der unverzichtbare Ansprechpartner für alle Fragen, die sich für Entwicklungsingenieure ergeben können. Sollte es notwendig sein, in technische Fragestellungen einzutauchen, die bei Endrich noch nicht behandelt wurden, können wir über die Außendiensttechniker des Herstellers in Lüneburg eine äußerst schnelle Unterstützung bieten.
Die Unterstützung kann schließlich über eine Telefonkonferenz erfolgen, bei der der Produktmanager der Endrich Bauelemente GmbH die Konferenz initiiert, moderiert und die aus der Konferenz resultierenden nächsten Schritte koordiniert.
Im dritten Schritt werden Muster der Module in die Prototypen implementiert und anschließend praktische Tests im Feld durchgeführt.
Um möglichen Verzögerungen vorzubeugen, verfügt die Endrich Bauelemente GmbH über Lagereinheiten der Module und der Entwicklungsumgebung.
