훨씬 쉽게 IoT 연결을 구축할 수 있는 Wi-Fi/Bluetooth 콤보

RF 회로 설계자는 여전히 마법과 예술의 조합을 불러일으키는 사람으로 여겨집니다. 정교한 모델링 및 시뮬레이션 도구가 있음에도 불구하고, 실제 RF 하드웨어 실현에는 아직도 놀라운 일들이 많이 있을 수 있습니다. 이 놀라운 일들은 오늘날의 성능 및 DC 전력 사용 메트릭을 충족하기 위한 RF 설계자의 경험과 조사, 테스트, 디버그의 역량을 필요로 합니다.

수작업 접근 방식으로 이러한 메트릭을 충족하는 것은 어려운 일이지만 최대 수백 메가헤르츠(MHz)의 주파수에 대해 성취 가능합니다. 수작업 접근 방식은 빠듯한 예산, 짧은 시장 출시 기간, 규제 요구 사항, 최종 사용자의 증가하는 성능 요구 사항으로 인해 그 한계에 도달했습니다.

오늘날의 무선 링크를 설계하는 데에는 다음이 필요합니다.

• 여러 무선 대역을 지지하는 뛰어난 성능 제공
• Wi-Fi 및 Bluetooth 연결성 구현
• 최소한의 디자인인, 디버그, 통합 작업 필요
• 최소한의 기판 실제 공간 및 DC 전력 사용
• 적합한 IEEE 무선 기술 표준 충족
• 대역외 방출, 전자파 장해(EMI), 무선 주파수 간섭(RFI)과 같은 파라미터에 대한 수많은 엄격한 규제 의무 충족
• 낮은 비용으로 대량 제조 역량 제공(수작업 조정 없음)

별개의 부품을 사용하는 DIY 접근 방식은 이러한 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 연관된 수동 조정 및 기술과 함께 별개 부품은 공간, 비용, 재고, 소싱 문제를 가중시킵니다.

또 다른 옵션은 하나 이상의 벤더가 제공하는 IC가 포함된 칩셋을 사용하는 것입니다. 그러나 이러한 독립적인 IC와 관련 개별 장치가 함께 작동하도록 하는 것은 어려운 일이며, 규제 승인을 위한 테스트를 통과하는 과정으로 인해 시장 출시 기간이 늘어납니다.

기능 및 편의성을 제공하는 강력한 IC

다행히, 연결성 문제는 간소화되었습니다. 그 좋은 예로 Wi-Fi 및 Bluetooth 시스템온칩(SoC)이 결합된 Infineon Technologies AG의 AIROC CYW5557x 제품군을 들 수 있습니다(그림 1). 이 제품군은 작동 전력을 최소화하면서 원활한 고성능 사물 인터넷(IoT) 연결성을 제공합니다.

그림 1 : CYW5557x 제품군은 IoT 장치에 대해 Wi-Fi 및 Bluetooth 연결을 통합합니다. (이미지 출처: Infineon Technologies)

이 제품군은 3중 대역(2.4GHz, 5GHz, 6GHz) 기능으로 Wi-Fi 6/6E 기능을 지원하며 1×1 단일 입력, 단일 출력(SISO) 및 2×2 다중 입력, 다중 출력(MIMO) 안테나 어레이 구성으로 제공됩니다. 이 제품군은 또한 통합 전력 관리 장치(PMU)를 제공합니다.

Wi-Fi 무선은 PCIe v3.0 Gen2 또는 SDIO 3.0 인터페이스를 통해 호스트 프로세서에 연결되고, Bluetooth 호스트 인터페이스는 고속, 4선 UART 인터페이스를 사용합니다. 또한 CYW5557x는 Bluetooth 오디오 응용 제품을 위한 PCM 및 I²S 인터페이스와 외부 LTE 및 IEEE 802.15.4 칩을 위한 공존 인터페이스를 지원합니다.

CYW55572는 다음을 지원합니다.

• Wi-Fi 6(2.4GHz, 5GHz), 2×2 MIMO, 릴리스 1 및 2 특징: 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA), 다중 사용자 MIMO(MU-MIMO), 목표 대기 시간(TWT), 이중 반송파 변조(DCM)
• 20/40/80MHz 채널, 1024QAM(직교 진폭 변조), 최대 1.2Gbps(초당 기가비트)의 물리층(PHY) 데이터
• 개선된 범위, 전력 절약, 네트워크 효율 특징
• 제품의 전체 수명 주기에 걸쳐 개별 서브시스템을 보호하기 위한 다층 보안
• Wi-Fi와 Bluetooth 또는 LTE 또는 15.4 무선 간의 스마트한 공존
• Bluetooth 5.3, 이중 모드 작동
• Auracast 브로드캐스트를 사용하는 LE 오디오
• 1dBm, 13dBm 또는 0dBm을 레퍼런스하는 Bluetooth 송신 옵션 20데시벨

유사한 제품군의 제품인 CYW55573은 Wi-Fi 6/6E 3중 대역 Wi-Fi 연결(2.4GHz, 5GHz, 6GHz)을 제공하면서 CYW55572와 구별됩니다.

CYW5557x 제품군의 이점은 다음을 제공한다는 측면에서 위의 기본 지원 기능을 능가합니다.

• 극도로 짧은 지연 시간과 원활한 오디오 및 비디오 스트리밍을 위한 가상 동시 이중 대역 작동 기능
• 장치가 원격 액세스 포인트에 연결된 상태를 유지할 수 있도록 하는 범위 부스트
• 혼잡하거나 중복된 네트워크 환경에서 비디오/오디오의 최적 스트리밍 보장하는 개선된 네트워크 견고성 기능
• 배터리 수명을 최대화하는 개선된 전력 절약 기능
• 시스템 전력 소모를 절약하는 네트워크 오프로드
• 제품의 전체 수명 주기에 걸쳐 개별 서브시스템을 보호하기 위한 다층 보안

또한, 이 장치는 -40°C ~ +85°C 온도 범위에서 작동하며 FCBGA, WLCSP, WLBGA 패키지로 제공됩니다.

복잡한 휠 설계를 재고안할 필요가 없음

CYW5557x 칩셋은 기능적으로 완전하지만, 모든 설계는 DC-DC 조정기, 바이패싱을 위한 수동 소자, 적합한 회로 기판 레이아웃을 비롯한 연결된 부품이 필요합니다.

새로운 회로 기판을 처음부터 설계하는 대신에, 규제 인증을 받아 바로 생산에 투입할 수 있는 모듈을 활용하여 시장 출시 기간을 단축할 수 있습니다. 연결 소프트웨어를 설치하고 설계를 확인한 다음 생산에 들어가면 됩니다.

예를 들어, Embedded Artists AB EAR00413 2EA M.2 평가 모듈(2EA 모듈을 사용하여 Murata Electronics에서 공동으로 개발함)을 사용하면 응용 개발을 쉽고 빠르게 시작할 수 있습니다(그림 2). 이 PCIe 호환 인터페이스 기판은 M.2 폼 팩터(22mm × 44mm)로 제공되고 AIROC CYW55573 칩셋을 사용하며 Wi-Fi 6E, 802.11 a/b/g/n/ac/ax 2x2 MIMO 및 Bluetooth 5.2 연결을 지원합니다.

그림 2: AIROC CYW55573용 EAR00413 평가 기판은 M.2 폼 팩터로 제공됩니다. (이미지 출처: Embedded Artists AB)

이 기판은 표준화된 폼 팩터의 '드롭인' 인증 솔루션으로, 잘 관리된 소프트웨어 드라이버(Linux SDK)에 액세스할 수 있으며 고급 디버깅 지원을 비롯하여 Embedded Artists의 추가 지원을 제공합니다.

설계자가 누릴 수 있는 또 다른 이점은 반드시 RF 전문가가 필요하지는 않다는 것입니다. 규격서를 통해 타사의 특정한 단일 및 다중 대역 SISO 및 MIMO 안테나를 확인할 수 있습니다.

결론

최신 버전의 Wi-Fi 및 Bluetooth에 대한 고성능, 저전력 데이터 링크를 구현하고 지원하는 것은 설계 및 디버그의 어려운 과제입니다. 타사 모듈 및 소프트웨어 지원을 포함하는 Infineon Technologies의 고집적 CYW5557x Wi-Fi/Bluetooth 콤보 SoC는 IoT 설계를 위한 프로세스를 간소화하고 시장 출시 기간을 단축합니다.