Norint pagaminti ryšio prietaisą pagal Bluetooth standartą, reikalingas ištisas pastangų kompleksas - gerai sukonstruota skaitmeninė aparatūrinė įranga, programinė įranga, radijo dažnių dalis ir atitinkami testai. Apie tai savaitraštyje "Elektronik i Norden" dėsto kompanijos Eurodis Electronics konstravimo skyriaus vadovas Janas Pettersonas.
Bluetooth yra registruotas prekės ženklas, priklausantis Bluetooth SIG Inc. Haraldas Mėlyndantis (Bluetooth) buvo danų vikingas, gyvenęs daugiau kaip prieš 1000 metų. Šiandien jo vardu pavadintos specialios interesų grupės (SIG), sudarytos maždaug iš 2500 firmų - narių, sukurtas ryšio, kuriame naudojama "laisva" ISM dažnių juosta nuo 2,402 GHz iki 2,480 GHz, standartas. Bluetooth SIG pradėjo veikti 1998 m. vasario mėnesį, o paskutinė jo patvirtinta standarto versija žymima 1.1.
Bevielis ryšys
Pirmiausia konstruktorius privalo įvertinti, ar Bluetooth tinka jo kuriamam gaminiui. Yra nemažai įvairių radijo ryšio standartų ir sistemų ir nebūtina Bluetooth taikyti kaip geriausią. Vietoj jo galima naudoti, pavyzdžiui, GSM, DECT arba ryšį kitose ISM juostose (433 MHz, 868 MHz, 915 MHz). Bluetooth leidžia nedideliame nuotolyje jungtis tarpusavyje įvairių gamintojų pagamintiems prietaisams. Matavimo sistema gali kelis metrus pasiųsti duomenis (300 kb/s) į asmeninį kompiuterį arba PDA ir kompiuterio pusėje nereikia pačiam konstruoti sąsajos. Bluetooth šiuo atveju puikiai tinka, nes jau galima pirkti PCMCIA kortas bei Bluetooth adapterius nešiojamiems ir kišeniniams kompiuteriams. Jeigu nuotolis yra didesnis arba jei galima pasitenkinti mažesne duomenų perdavimo sparta (30 kb/s), problemos sprendimas bus visai kitoks. Tokiu atveju paprasčiausia būtų naudoti kurios nors iš žemesniųjų ISM juostų transyverį. Duomenų perdavimas per DECT taip pat yra neblogas sprendimas, ypač tuomet, kai ryšio nuotolis siekia kelis šimtus metrų, o duomenų perdavimo sparta yra nedidelė.
Komponentų pasirinkimas
Iki šiol Bluetooth komponentus siūlė vien Ericsson Microelectronics, tačiau dabar prie jų gamybos stadijos artėja ir daugiau tiekėjų. Komponentai gali būti žymimi "Bluetooth pre-qualified", o tai reiškia, jog jie gali būti tikrinami pagal Bluetooth standartą, kurį turi atitikti. Jie taip pat tikrinami, ar atitinka ETSI ir FCC reikalavimus. Bluetooth modulį sudaro radijo, bazinės juostos ir žemesni programinės įrangos sluoksniai (Link Manager, HCI ir dar keli programinės įrangos sluoksniai). Jeigu gaminio serija didesnė kaip 50 - 100 tūkstančių, stengiamasi jį sutalpinti viename modulyje netgi ir tuomet, jei atskirų komponentų visa kaina būtų gerokai mažesnė už galutinę prietaiso kainą. Sudėtingiausia yra radijo dalis, kuriai reikalinga nuo 20 iki 40 išorinių pasyviųjų komponentų, pavyzdžiui, filtrų, impedanso suderinimo ir pan. (žr. 1 pav.).
1 pav. Ericsson Microelectronics pagamintas Bluetooth modulis.
Tam, kad masinei gamybai paruošti GHz juostos radijo konstrukciją, yra reikalingos labai gilios žinios. Be to, čia prisideda dar ir programinė įranga, sudaranti svarbią sudėtinę Bluetooth prietaiso dalį, produkto atitikimo standartas ir ETSI ar FCC testai.
Modulyje paprastai būna UART, USB ir PCM (išoriniam CODEC, jeigu jis bus naudojamas balso ryšiui) jungtys. Gali būti naudojamos ir kitos aparatūrinės sąsajos, pavyzdžiui, SPI (nuosekliai ryšiui didėjančia sparta, nei normaliai leidžia UART). Daugeliu atvejų naudojamas kokio nors tipo mikroprocesorius. Čia reikia būti labai atidiems, nes jis gali imti riboti duomenų perdavimo spartą, kuri Bluetooth tinkle gali siekti 721 kb/s, o tik nedaugelis mikroprocesorių su tokia sparta gali susidoroti (normalus asmeninis kompiuteris leidžia pasiekti tik 115,2 kb/s). Programine sąsaja dažniausiai yra Host Controller Interface (HCI), patenkanti į Bluetooth specifikaciją.
Programinė įranga
Tenkinant standarto reikalavimus, virš HCI sluoksnio yra įvesti keli papildomi sluoksniai (žr. 2 pav.), sudarantys programinės įrangos bloką. Tvirtinant gaminį reikalaujama, kad jame būtų radijo, bazinės juostos, Link Manager, L2CAP, SDP (dažnai ir RFCOMM) komplektai bei Generic Access ir Service Discovery profiliai. Profilis Bluetooth specifikacijoje reiškia apibrėžimą, nusakantį, kaip reikia vykdyti specialias funkcijas, kad būtų užtikrinamas suderinamumas su kita įranga.
2 pav. Bluetooth programinės įrangos komplektas.
Ta programinės įrangos dalis, kuri neįeina į HCI sluoksnį, dažnai vadinama "Bluetooth Host Stack" (Bluetooth svečių komplektas); ją galima kaip "pre-qualified" gaminį pirkti iš keleto tiekėjų. Paprastai iš kliento reikalaujamas vienkartinis mokestis, kuris gali siekti iki pusės milijono litų. Tai labai riboja Host Stack pirkimo galimybes, kai ruošiamasi leisti mažomis ir vidutinėmis gaminio serijomis. Kai gaminys ruošiamas 10 000 egzempliorių serija, į kiekvieno vieneto kainą įeina po 50 Lt už programinės įrangos licenciją. Norint, kad Bluetooth taptų ir mažomis serijomis leidžiamų gaminių standartu, būtina siekti, jog programinės įrangos komplektus tiektų pačių komponentų tiekėjai.
Aparatūrinė įranga
Turint visą Bluetooth modulį, aparatūrinės įrangos konstravimas nesudaro didesnių problemų. Tiesą sakant, yra viena komplikuotesnė detalė, būtent, antena ir jos prijungimas. Nedidelė konstruktoriaus klaida ar neapsižiūrėjimas lengvai gali sugadinti gerą gaminį. Dažniausiai Bluetooth radijo siųstuvo išvestyje galia būna apie 1 mW, todėl, jei konstruktorius "pražiopso" jungties tarp radijo dalies ir antenos suderinimą, jo veikimo nuotolis labai sumažėja. Konstruojant taip pat labai svarbu atsižvelgti į antenos padėtį slopinančios aplinkos ar trikdžių šaltinių atžvilgiu. Rankoje laikomas įrenginys, kurio antena bus įrengta taip, jog jį naudojant ji pasislėps delne, veiks tik labai trumpu nuotoliu.
3 pav. Bluetooth alternatyva gali būti bevielis 433, 868 ar 915 MHz dažnio radijo ryšys. Tokiam ryšiui sukurtas Nordic VLSI grandynas, veikiantis visuose trijuose dažnių ruožuose.
Testai ir patvirtinimas
Konstruojant gaminį ir jį sertifikuojant gali prireikti nemažai pagalbinių priemonių. Bluetooth specifikacijoje aprašomi testai, naudojantys "Blue Units" (mėlynuosius vienetus), kurių iš viso yra du: vienas priklauso Ericsson, o kitas Nokia. Ericssono testavimo sistema yra "Bluetooth Development Kit" (Bluetooth kūrimo rinkinys), į kurį įeina ta pati bazinė juosta, radijo dažnių ir programinė įranga kaip ir į Bluetooth modulį, gaminamą Ericsson Microelectronics. Dėl to kiekvieną Ericsson modulį savaime galima laikyti Blue Unit: tie patys komponentai tinka Bluetooth įrangos kalibravimui. Kita naudinga pagalbinė priemonė yra "sniffer" arba protokolų analizatorius, padedantis ištirti radijo ryšio tarp atskirų vienetų ir tinklo kokybę. Paskutinė kliūtis, kurią tenka įveikti prieš pateikiant gaminį rinkai, yra "Bluetooth Protocol Qualification" bei tipo patikra. Bluetooth gaminių patikros reikalavimai aprašyti Bluetooth SIG tinklapyje.
Verta prisiminti
Bluetooth komponentas tėra viena ilgos grandinės grandis. Siekiant naudotis Bluetooth standartu, yra būtinos daugelio sričių, pradedant antenų konstrukcija ir baigiant programavimu, žinios. Bluetooth yra sistema, todėl norint, kad jos visos dalys darniai veiktų, būtinos plačios žinios ir bendradarbiavimas su atitinkamų sričių specialistais. Bluetooth technologija yra nauja, kuri labai sparčiai vystosi, todėl labai svarbu, kad komponentų gamintojai orientuotųsi visose naujovėse.
