새로운 시스템온칩 BlueNRG-1, 저전력 소모 및 안정적인 무선 접속 구현
리테일 기술, 웨어러블, 커넥티드 홈, 자동차, 산업, 의료 등 급성장하는 최신 저전력 블루투스 시장 겨냥

다양한 전자 애플리케이션에 걸쳐 고객들에게 기여하는 세계적인 반도체 회사 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)의 첫 번째 저전력 블루투스(Bluetooth^® Low Energy) 무선 시스템온칩 BlueNRG-1이 출시됐다. 우수한 전력 효율성과 무선 성능을 결합하여 가파른 성장세의 저전력 블루투스 기반 시장에서도 대량 생산 제품을 겨냥하여 최적화된 제품이다.

저전력 블루투스 기술은 전력 사용이 제한적인 스마트 센서나 커넥티드 제품에 이상적이다. 웨어러블 기기, 리테일 비콘(Retail Beacon), 무선도어잠금장치(Keyless Entry System), 스마트 리모컨, 자산 추적, 산업 및 의료 모니터를 이러한 제품으로 들 수 있다. ABI 리서치(ABI Research[1])에 따르면, 저전력 블루투스를 지원하는 IoT 제품의 출하량은 블루투스 저전력 기기와의 통신을 위한 편리한 사용자 인터페이스가 탑재된 블루투스-지원 태블릿 및 스마트폰의 확산 덕분에 2021년까지 연평균 34%의 성장률로 14억 개 규모에 이를 전망이다.

저전력 블루투스 기기는 배터리 수명 극대화를 위해 슬립 및 대기 모드의 전력 소모를 매우 낮게 유지하는 것처럼 전력 효율적인 구동이 필수적이다. 사용 가능 여부를 알리고 안정적으로 연결을 하기 위해서는 강력한 무선 성능도 반드시 필요하다. 이번에 ST가 새롭게 소개하는 프로그래머블 시스템온칩 BlueNRG-1은 이러한 요건을 충족시키는 성능과 전력을 모두 갖췄다.

BlueNRG-1에 통합된 무선 트랜시버는 쇼핑 정보 공유를 위해 손님과의 짧은 접속을 설정하는 비콘의 기능처럼 자주 사용하는 모드에서 탁월한 전력 효율성을 발휘한다. 절전 모드와 액티브 모드 사이의 빠른 전환이 가능하기 때문에 배터리 수명을 수 개월에서 수 년까지도 연장할 수 있다. 또한 RF 출력 파워는 효율성을 최적화 하기 위해 노이즈가 많은 환경에서도 깨끗하고 안정적인 통신이 유지되도록 +8 dBm까지 부스팅된다.

ST의 아날로그 및 MEMS 그룹 수석 부사장인 베네데토 비냐(Benedetto Vigna)는 “리테일, 커넥티드 홈, 자동차, 산업, 의료, 전자결제 분야에서의 새로운 애플리케이션이 성공하기 위해서는 뛰어난 사용자 경험이 제공돼야 하고, 이를 위해서는 효율적인 저전력 블루투스 솔루션이 필요하다”고 말하고, “BlueNRG-1은 단일 칩 솔루션으로 스펙이 과하거나 비싸지 않아 기존 솔루션에 비해 IoT 설계자들을 위한 최상의 조건을 갖추고 있으며, 최적의 성능과 더불어 탁월한 접속 안정성 및 배터리 수명 연장이 가능하다”고 밝혔다.

BlueNRG-1은 효율적인 성능 및 저전력 소모뿐만 아니라 설계자들이 더욱 편리하게 이용할 수 있는 기능도 제공한다. 음성-기반 애플리케이션을 간소화할 수 있는 전용 디지털 마이크 입력을 비롯해 스마트 조명 및 자동차 애플리케이션(차량 도난방지 기능(PEPS; Passive-Entry-Passive-Start), 온보드 진단장치 등)에 적용할 수 있도록 동작 온도를 최대 105 °C까지 지원한다. 또한 최신 저전력 블루투스 버전 4.2사양을 지원함으로써 개인정보 보호 및 보안이 더욱 강화됐다.

기술정보 

단일-코어 시스템온칩 BlueNRG-1은 32MHz 32비트 ARM^® Cortex^®-M0를 내장하고 있으며 밀리와트(milliwatt) 당 최상의 성능을 제공한다. 온칩 플래시 메모리는 160KByte로 애플리케이션-코드와 데이터 저장공간을 제공할 뿐만 아니라 ST의 저전력 블루투스 펌웨어 스택을 업그레이드할 수도 있다. 고속 웨이크-업 및 슬립 모드 전환, 1μA 미만의 탁월한 대기모드 전류 지원 등 이미 입증된 초저전력 설계를 다양하게 적용했다.

BlueNRG-1은 시장에서도 입증된 저전력 블루투스 스택을 바로 연결 가능한 라이브러리 형태로 갖추고 있다. 효율적으로 메모리 활용도를 높일 수 있도록 라이브러리 링크 구현 시 스택의 사용되지 않는 부분은 제거된다. 또한 의료 기기와 근접 모니터 및 기타 다른 기기들을 위한 사전 인증된 프로파일은 물론, iOS^® 및 안드로이드 기기용 앱을 개발할 수 있는 툴 등이 제공된다.

설계를 간소화하고, 부품 수를 줄이는데 도움이 되는 중요한 주변장치로는 10비트 ADC(Analog/Digital Converter)와 SPI, I2C 마스터/슬레이브 장치, UART를 비롯해 패키지 타입에 따라 사용자가 지정이 가능한 최고 15개의 I/O가 있다.

BlueNRG-1은 밸런스 트랜시버 신호와 싱글-엔드 안테나 신호를 전환하기 위해 ST의 범용 단일칩 발룬(Balun)과 직접 연결할 수 있다. 공간 효율적인 QFN 디바이스로 이용 가능한 발룬은 ST의 IPD-on-Glass 기술을 이용해 단일 다이 상에 9개의 수동소자 네트워크를 통합하고 있으며, 공간을 절감하고 설계를 간소화하며 시장 출시 기간을 단축하고 무선 성능을 향상시킬 수 있다.

BlueNRG-1을 이용하는 설계자는 API 및 센서 드라이버, 샘플 애플리케이션 등을 제공하는 SDK(Software Development Kit) 등 다양한 개발 에코시스템에 액세스할 수 있다. 또한 저전력 블루투스 애플리케이션에서 중요한 전력 소모를 위해 전류-측정 툴도 제공된다. 이 툴은 전송출력 파워 및 마스터/슬레이브 슬립 클럭 정확도, RAM 리텐션, 광고 및 스캔 접속 간격, 데이터 길이, DC-DC 컨버터 활성화와 같은 변화하는 요인들의 영향을 평가하는 데 도움을 준다.