加快低功耗蓝牙技术的开发

　　电子消费品市场正在争先恐后地推出下一代物联网产品，以期赢得客户的芳心。从体质监测器、 智能门锁、灯泡到智能水杯，产品公司在这些新兴市场竞相建立自己的统治地位。如今，这些产品中的大部分都功能相似，差异甚微。除了产品设计与外形上的区别之外，胜出的产品一般是首先上市的产品。经过此前许多失败的的众筹项目的教训，提前宣传的“雾件”已经不再能够赢得聪明的消费者了。

　　当务之急是概念化具有不同功能的新物联网产品，而更重要的是尽快让这些产品上市。但如果您曾开发过商业级无线产品，就会知道推出开发周期短的产品有多困难，尤其是当开发者并没有处理无线标准认证与监管审批的专业经验的时候，而这些认证与审批是在成熟的消费市场销售这些产品的准入条件。此外，由于第二代物联网产品正在特征、尺寸与电池寿命上产生差异，开发人员就如何整合这些看似矛盾的特征需求正面临着一系列的挑战。

　　标准技术认证

　　图 1：蓝牙技术联盟的复杂认证流程

　　无线标准十分重要。它们将射频的功能与具体、确定的标准和规格相结合，工程师可以安心地使用而不必过于担心意外。虽然这使各行业能够开发互相通信(通用射频规格)和使用通用语言(通用协议栈)的无线产品，但随着而来的难题是如何让标准制定者——官方机构，对这些无线产品进行测试和认证。

　　低功耗蓝牙(或智能蓝牙) 已成为物联网产品的普遍无线标准，这主要是因为其简单的协议栈(比传统蓝牙或WiFi简单，但还未达到非常简单的程度)以及为低功耗无线通信定义的架构。制造智能蓝牙产品的开发人员必须经过蓝牙技术联盟(SIG)根据蓝牙4.x标准中的技术规格所指定的的产品测试与认证。成功通过蓝牙技术联盟认证的产品将得到一个认证识别码(QDID)。另外，如果要宣传终端产品为智能蓝牙产品，则该产品还需要一个不那么复杂和昂贵的声明识别码， 这样才能在产品的包装盒上加入蓝牙标识。

　　附录A：蓝牙技术联盟认证测试与文档处理流程

　　参考资料： https://www.bluetooth.org/en-us/test-qualification/qualification-overview

　　流程描述

　　1. 创建认证项目

　　使用在线测试方案生成器(TPG)：

　　1. 选择适用的设计产品类型(终端产品、子系统、组件、开发工具或测试设备)

　　2. 选择该设计所支持的蓝牙规格特征

　　3. 使用TPG中的自动一致性检查器验证特征的兼容性

　　4. 生成测试方案流程专家

　　2. 进行验证测试

　　1. 执行测试方案中列出的所有测试案例

　　2. 生成测试证明报告

　　3. 在测试方案中记录结论，完成后便成为测试声明测试要求

　　测试设备

　　3. 创建并保存一个合规文件夹

　　加入PRD第3.2节中规定的所有文档(例如产品描述、设计信息和测试证明)

　　4. 提交测试证明

　　上传测试声明与测试证明报告

　　附录 B：蓝牙技术联盟产品列表与声明流程

　　参考资料： https://www.bluetooth.org/en-us/test-qualification/qualification-overview

　　步骤流程说明

　　1. 购买声明识别码

　　价格视会员等级而定 —— 更多信息参见费用页面

　　会员概述

　　声明流程文档

　　2.创建新的列表

　　使用在线认证列表界面(QLI)：

　　1. 引用新项目或正在声明认证设计的QDID

　　2. 列出您的产品 搜索列表

　　3. 签署合规声明(DoC)

　　有两种DoC：

　　新的或已进行变更的认证设计

　　已使用的或已有品牌的认证设计

　　QLI将根据您的选择自动生成对应的版本。签署后的DoC必须添加到新的或进行变更的认证设计的合规文件夹中(例如Start A)

　　监管机构的审批

　　图2：全球监管机构

　　即使已通过官方标准并且完全符合规定的要求，您的工作仍没有结束!现在，您需要获得各政府监管机构的批准，这些机构决定了您是否可以在特定的国家或地区出售您的产品。比如在美国负责的监管机构是美国联邦通信委员会(FCC))FCC监管美国国内50个州的无线电、电视、有线、卫星与电缆通信。尤其是在无线通信方面，该机构负责监管设备发送/接收无线电讯号的频谱。此外，FCC要求任何释放射频能量的设备必须按照该机构的规定进行测试。

　　日本总务省(MIC)

　　欧洲CE 认证

　　美国联邦通信委员会(FCC)

　　加拿大工业部(IC)

　　很多已授权的公司以此盈利，他们可以帮助您获得FCC所要求的无线认证。一般情况下，该流程需要进行大量、反复的无线设计与测试，才能准备好FCC的要求。 准备完毕后，您要将您的最终产品提交给FCC进行最终测试与认证，整个过程需要花费8到12个星期(这是在您运气好且重测最少的情况下)，而测试设备、代理费用、测试与审核费用等共计达数十万美元。如果您想在其他国家销售您的产品的话，您还得再重复一遍这个流程，而且加拿大工业部、韩国认证系统、欧洲CE认证等监管机构的要求也不尽相同。即便是成功通过认证，您也会发现自己原来希望成为智能互动产品的专家，但却将大量的资源耗费在了解和解决错综复杂的无线通讯标准与认证问题。

　　FCC ID

　　FCC-ID是一种适用于最终产品的4至17位唯一识别码 。该识别码包含两个部分：授权码和设备产品代码。前者是一个3位字符串，是公司为所有射频设备申请授权所使用的永久性申请代码;后者是FCC ID的非授权代码部分，由1至14位数字组成。FCC-ID必须永久性直接标注在无线传输器或者无线传输器的贴纸或标签上。产品的购买者必须能够清楚地看到FCC ID 。

　　使用已认证的模块加快上市时间

　　图3：常见的预先认证智能蓝牙模块

　　使用已审核和认证的模块是解决这一无线产品审核与认证挑战的一种常用方法。这些模块一般来自于专业从事此类模块设计与生产的供应商，它们为您设计自己的无线系统提供了一个灵活的选择， 并且确保其能通过冗长和昂贵的审核与认证过程。使用这种模块的一个缺点是它们的外形与特征有所限制，但需要满足紧张的时间计划时，这一点常常被忽略。

　　大体上，模块一般包含无线控制器IC、用于正时的晶振、射频天线以及匹配网络和电源系统所需的电路。除了提供便于使用、可焊接的集成硬件之外，模块常常还包含无线IC上的预装固件，一般是所支持的无线协议栈和一个能够与无线控制器轻松对接的命令集。

　　模块几乎都带有无线标准认证，比如低功耗蓝牙模块的QDID等。因此，最终产品开发者可以轻松地参考预先认证的ID，无需自行通过认证流程。对于最终产品，仍需要完成产品声明才能获得对应的管理标准符号与标识(例如蓝牙技术联盟SIG)，但此类声明的要求一般比认证流程要简单得多。部分带有集成射频天线(各种类型，比如陶瓷天线或板载天线)的模块包含了附加的监管认证与审核。预先认证模块如果带有FCC ID，则就无需担心您的无线系统是否能够通过FCC严格的测试。您可能仍需要为最终产品系统中的其他辐射部分取得FCC认证，但因为产品主要的无线子系统已预先认证，从长远来看，这可以为您节省大量的时间与金钱。

　　选择合适的智能蓝牙(低功耗蓝牙)模块

　　随着智能蓝牙日渐成为物联网产品低功耗无线系统的普遍选择，目前市场上已有多款已预先通过该标准认证的模块可供选择。这些模块中的大部分由专门从事模块设计与制造的公司提供，这些公司采用专业工艺进行无线设计并制造可靠的小外形模块。虽然知道模块由专业公司制造会对您有所帮助，但这些公司常常存在支持上的缺陷(或缺少支持)，因此您不得不去其他供应商那里解决无线控制器IC(来自芯片制造商)或无线协议栈(来自软件供应商)的问题。

　　为了帮助开发人员，业内的一些公司目前通过IC设计、软件开发与模块制造性能提供内部端对端解决方案。比如赛普拉斯半导体公司最近将其大获成功的触摸板模块制造能力扩展到无线模块领域，而芯科科技(Silicon Labs)则在近期收购了一家热门的模块制造商 —— Bluegiga。其他无线IC供应商，比如 CSR 和Dialog Semiconductor等则依靠美国微芯科技(Microchip)或松下等第三方模块制造商为其提供预先认证的模块解决方案。

　　图4：赛普拉斯半导体公司的高集成EZ-BLE PSoC模块

　　模块供应商提供差异化产品的另一种方法是将更多特征集成到他们的产品中。最常见的模块有简单的通信模块，它们依靠的是自带微控制器的系统，并且通过UART/SPI/I2C等标准串行通信接口访问系统，从而管理系统内的无线通信功能。

　　松下的畅销产品PAN1740 使用Dialog半导体的无线控制器IC，并且提供小型(9x9.5x1.8mm)低功耗智能蓝牙模块，但该模块的特征集成度较低，只提供最基本的功能。Dialog的无线控制器IC包含 16MHz ARM® Cortex®-M0 CPU、适用于 UART/I2C/SPI, 42KB SRAM的串行通信接口、适用于智能蓝牙配置文件的32KB OTP(一次性可编程)以及带有智能蓝牙协议栈的84KB ROM。

　　随着行业趋势向小型的最终产品不断发展，高特征集成度成为了选择合适智能蓝牙模块的关键。芯科科技的BLE113 模块包含一个带8KB SRAM的 8位 8051 CPU以及 应用固件与智能蓝牙配置文件的256KB闪存、用于将模拟传感器数据转换成数字格式的ADC以及驱动LED或简易蜂鸣器的 PWM。为了实现较高的功能集成，该模块在尺寸上作出了妥协( 15.75x9.15x2.1mm)，并且只提供UART接口用于配置和执行无线协议栈，这使其可配置性也受到了一定的限制。而赛普拉斯半导体的 EZ-BLE PSoC 模块则很好地平衡了尺寸、功能集成度与可编程性。该模块的尺寸为11x11x1.8毫米，虽然不是市面上最小的，但单位功能集成度最高。PSoC 4 BLE 集成无线控制器IC包含带有多种通信接口(UART/SPI/I2C/I2S)的 48MHz ARM® Cortex®-M0 CPU 以及可编程模拟前端，从而无需通过任何外部IC来连接模拟传感器 ——该配置满足了板载传感器物联网产品的常见需求。另外，EZ-BLE PSoC模块还具有赛普拉斯业界领先的CapSense®触摸传感技术，使您可以轻松地向终端产品添加复杂的用户界面。正如上文所述，赛普拉斯的模块还有另一项关键优势：赛普拉斯是业内为数不多的具备自产MCU与无线IC、协议栈软件以及模块制造能力的供应商之一。

　　所有上述模块都提供已认证的智能蓝牙QDID并且通过了FC、CE、IC、KC等机构的监管审核。它们支持的无线通信范围几乎相同，这是因为它们必须符合蓝牙技术联盟(SIG)所规定的标准。因此，工程师可以根据最终产品的特征与尺寸要求，从多款出色的已通过认证与审核的智能蓝牙模块中进行选择。通过使用这些模块，设计师可以节省8至12周的产品开发时间和超过10多万美元的无线审核与认证流程费用。