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省電力設計をするときのBLEモジュールの選び方

  • 2020/08/19
  • 2020/08/24
  • IoT

IoTではセンサデータなどを無線で送信することも多いため、Bluetooth Low Energy(以下BLE)通信を搭載をする製品がよくあります。

ASTINAでIoT製品の開発をするときもBLE通信をよく使っています。

これは、BLEが低消費電力で通信できる通信規格であるため、小型軽量で小さいバッテリを使うIoT製品と相性が良いためです。また、スマートフォンやPCがBLEに対応しているため、連携がしやすくなっています。

今回は、実際にASTINAが開発するときに、開発要件に対してどのような目線でBLEモジュールを選んでいるかを紹介します。

BLEモジュールの選び方

ASTINAでは要件定義などを行う際に、製品の特性に応じて以下2つの構成からより良い方を選びます。

  • マイコン + 外付けBLEモジュール (以下、外付けモジュール)
  • CPU一体型BLEモジュール (以下、一体型)

その後に、選んだ構成から要件を満たす型番を決めます。

一体型、外付けモジュールそれぞれのメリット・デメリットが次のようになります。

メリット デメリット
一体型 ・省電力

・省スペース

・安価

・マイコンもBLEも選べない

・FW開発に制限がかかる(BLE通信が優先される)

・外付けよりも情報量が少ない

外付けモジュール ・開発者の得意なマイコンを選べる

・既存の回路に後付けできる

・基板が大きくなる

・消費電力が多い

・マイコンがスリープ時でも電力を消費する

例えば、小型化を全面に押し出した製品では一体型、既存製品に拡張するような場合などには外付けモジュールというふうに使い分けをします。

実績例(一部抜粋)

  • 一体型
    • Raytac社 MDBT50Q-P512K
    • Cerevo社 BlueNinja
  • 外付けモジュール
    • Microchip社 RN4020-V/RM123
    • インタープラン社 IMBLE
    • 浅草ギ研 BLESerial

CPU一体型BLEモジュールで消費電力を削減!

CPU一体型BLEモジュールを使用すると、小型で省電力なデバイスを実現することが可能です。
なぜなら、CPUをスリープすることでBLEモジュールの機能も停止することができ、電力消費を抑えられるからです。
しかし、CPUやFWフレームワークなどは限定されるため、開発者が使った事がない場合には開発コストが増えてしまいます。

ASTINAではARMマイコンの開発経験が豊富なため、Nordic社の一体型BLEモジュールを使っています。
Nordic社のチップを採用したのは他にも下記のような理由があったためです

  • 開発者フォーラムがある
  • 情報がオープンである
  • 開発ツールがモダン(WindowsだけでなくmacOSやLinuxでも動く)
  • 技適が取得済み
  • 基板開発キットがある

好きなマイコンを使いたいときは?

好きなマイコン、既存回路からの拡張をしたい場合は、外付けのBLEモジュールを使用します。
外付けの場合は、開発者が使い慣れたマイコンやソフトウェア資産を流用して通信機能だけを開発できる、既存回路から拡張ができるなどの利点があります。
ただし、マイコンをスリープさせる場合には注意が必要となります。

外付けのBLEモジュールでは、マイコンをスリープさせてもBLEモジュール自体への電力供給は停止せず、電力を消費してしまいます。
これはマイコンとBLEモジュールが独立して動いているためです。

このような場合、ASTINAではBLEモジュールへの電力供給をON/OFFできるような回路にするようにしています
これにより、マイコンのスリープ直前にBLEモジュールへの電力供給をOFFにすることで、スリープ中にBLEモジュールが電力を消費しないようにしています。

まとめ

ASTINAでは、CPU一体型BLEモジュールと外付けBLEモジュールそれぞれの開発実績があります。

しかし、どちらが良いというわけではなく、開発する製品の特徴に合わせて選定しています

そのため、お客様との打ち合わせ(要件定義)にてしっかりとしたヒアリングを行い、どちらがより開発する製品に適しているかを検討しています。

株式会社ASTINA(アスティナ)は、ハード/ソフトウェアの設計・開発および受託開発企業です。
カバー範囲の広さと圧倒的設計スピードでお客様の「作りたい」に応えます。

製品開発で困ったことがあればまずはご相談ください