BLE com CY8CKIT-042-BLE da Cypress

CY8CKIT-042-BLE

Em um outro artigo aqui no Embarcados citei a CY8CKIT-049, uma mini-placa de avaliação para PSoC ARM Cortex-M0 da Cypress. Prático, simples e direto, é um ótimo e barato ponto de entrada para o mundo de Embarcados usando o ecossistema da Cypress. Mas você sabia que a Cypress possui muito mais? Inclusive, tem investido pesado na Internet das Coisas, tendo como fruto o ponto-chave desse artigo - A CY8CKIT-042-BLE, um kit voltado para projetos de baixo consumo com comunicação via Bluetooth Low Energy. A documentação completa para os ansiosos de plantão está neste link.

Caixa do Kit CY8CKIT-042-BLE.
Figura 1 - Caixa do Kit CY8CKIT-042-BLE.

Quero de início agradecer ao André Trabulsi da Tradecomp por ter fornecido o Kit CY8CKIT-042-BLE, o item de fronteira para a linha PSoC 4 BLE da Cypress. E esse item realmente merece o nome de Kit - É fornecido com todo um aparato para realmente conhecer, experimentar e prototipar soluções com Bluetooth Low Energy - BLE - da Cypress.

Unboxing do Kit CY8CKIT-042-BLE

Verdadeiramente, isso é o que podemos chamar de Kit - É um prato cheio e bem servido de itens que auxiliam na avaliação, prototipação e desenvolvimento de soluções usando Bluetooth Low Energy com o ecossistema e estrutura da Cypress.

Elementos do Kit CY8CKIT-042-BLE
Figura 2 - Elementos do Kit CY8CKIT-042-BLE.

O kit acompanha os seguintes itens:

Elementos do Kit CY8CKIT-042-BLE em separado.
Figura 3 - Elementos do Kit CY8CKIT-042-BLE em separado.
  • Placa-base BLE Pioneer, pré-carregada com o móduleo CY8CKIT-142 PSoC 4 BLE;
  • Módulo PRoC BLE CY5671;
  • Dongle USB para BLE Cysmart CY5670;
  • Guia de início rápido;
  • Cabo USB A para USB Mini-B;
  • 4 jumpers de 4 polegadas e 2 jumpers de sensor de proximidade de 5 polegadas;
  • Bateria "moeda" 3V CR2032.

Vamos ver agora um pouco sobre cara um.

PSoC 4 BLE - Estrela do CY8CKIT-142

Em suma, a família PSoC 4 BLE da Cypress é estruturada com base em um ARM Cortex-M0, configurado para operar em 48 MHz, com versões que podem ter até 256 KB de memória Flash e até 32 KB de RAM.

O interessante em se tratando de PSoC - Sistemas em Chip Programáveis - é a habilidade de configurar componentes mais baixo-nível, tais como amplificadores operacionais, filtros, módulos PWM, Timers/Contadores e até mesmo módulos de I2C/SPI e UART. Para quem nunca mexeu com a parte de módulos configuráveis da Cypress, é literalmente "brincar de LEGO", você arquiteta, monta e configura os componentes como blocos que fazem parte da sua aplicação.

Na Figura 4 é possível ver o esquemático de componentes do PSoC 4 BLE.

Diagrama e Esquemático do PSoC 4 BLE.
FIgura 4 - Diagrama e Esquemático do PSoC 4 BLE. Fonte: Cypress.com.

E somado a esse aparato todo, o SoC possui comunicação com Bluetooth LE 4.2 com Balun integrado, o que facilita os projetos com antena, vide Figura 5 com comparativo de estrutura empregada pela Cypress e concorrentes.

Componentes para interface com antena da Cypress vs concorrentes.
Figura 5 - Componentes para interface com antena da Cypress vs concorrentes.

O PSoC 4 BLE é o núcleo do CY8CKIT-142, que acompanha o Kit. Basicamente, é um módulo que já expõe os sinais disponíveis no microcontrolador (PSoC), juntamente com a antena em PCB e demais itens necessários (cristal, etc). Veja na Figura 6 como é o módulo e observe pela legenda os componentes presentes.

Vista com legenda do módulo CY8CKIT-142 PSoC 4 BLE que acompanha o kit.
Figura 6 - Vista com legenda do módulo CY8CKIT-142 PSoC 4 BLE que acompanha o kit.

Devidamente programado, você poderia, por exemplo, embutir esse módulo em algum projeto e/ou aplicação. Ou caso necessário, tomar por base as guidelines para embarcar diretamente em uma placa de sua autoria.

Em resumo, temos as seguintes características para o PSoC 4 BLE (basicamente escrevendo a Figura 4):

  • CPU ARM® Cortex™-M0 operando até 48-MHz
  • Até 256 KB de memória Flash e 32 KB SRAM
  • Controlador de DMA de 8 canais
  • Subsistema de Bluetooth Low Energy
    • Rádio 2.4 GHz BLE com balun integrado
    • Sensitividade em Rx de -92-dBm
    • Potência de Tx até +3-dBm
  • Novas características BLE 4.2
    • Segurança aprimorada com LE Secure Connections
    • Privacidade com uso eficiente de energia com LL Privacy 1.2
    • Transmissão até 2.6x maior com LE Data Length Extension
  • Modos flexíveis de Low-Power / Baixo Consumo

    • Corrente de 1.3-µA em Deep-Sleep.
    • Corrente de 150-nA em Hibernação.
    • Corrente de 60-nA em parada.
  • Parte Analógica Programável
    • 4 Amplificadores Operacionais;
    • 2 Comparadores Low-Power;
    • 1 Conversor Analógico-Digital de 12 bits com amostragrem de 1-Msps;
  • Parte Digital Programável
    • 4 Blocos Digitais Universais (UDB)
    • 4 Blocos de TCPWM de 16 bits;
    • 2 Blocos SCBs, configuráveis como I2C, SPI ou UART;
    • Interface I2C para áudio;
    • Controlador LCD para até 4 sinais comum e 32 segmentos;
    • Mapeamento flexível de GPIOs para todos os periféricos.
  • Interface Touch Capacitivo
    • Controlador touch Cypress CapSense com auto-ajuste SmartSense
    • Biblioteca para suprote de gestos de 1 ou 2 dedos
  • Temperatura de Operação
    • Industrial: -40ºC a 85ºC
    • Industrial Estendido: -40ºC a 105ºC
  • Tensão de Alimentação para Operação: 1.7 - 5.5 V (Para rádio: 1.9 V em diante)

Um PSoC e um PRoC?!

Além do PSoC 4 BLE, o kit também acompanha um PRoC BLE. Em resumo, o PRoC não possui as partes modificáveis em mais baixo-nível que um PSoC BLE possui, tais como os Universal Digital Blocks (lembra do "LEGO" que comentei lá no início? Pois é! São esses caras). Isso deixa o chip mais barato, ao mesmo tempo que possui alguns recursos ainda assim interessantes.

Para a maioria dos mortais, pode acabar por ser algo bem interessante, dependendo do cenário que você for usar. Assim como o PSoC, o PRoC também possui módulos de comunicação e temporização programáveis, a saber, SCB e TCPWM. Ah, e não poderia esquecer do CapSense, tecnologia da Cypress para leitura de sinais capacitivos. Compare a Figura 7 com a Figura 4, e verá esses pontos em diferença.

Detalhamento técnico do PRoC BLE.
Figura 7 - Detalhamento técnico do PRoC BLE.

O carinha que possui esse PRoC no kit é o módulo PRoC BLE CY5671, que assim como seu colega PSoC, também é uma placa que expõe os sinais, antena em PCB e demais itens necessários. Vide Figura 8 com detalhes do módulo em legendas.

Legenda com detalhes para o módulo PRoC BLE CY5671
Figura 8 - Legenda com detalhes para o módulo PRoC BLE CY5671

Uma Baseboard para os módulos - BLE Pioneer

Essa baseboard não tem um partnumber ou página específica. Ela faz parte do Kit mesmo, e é chamada na documentação de BLE Pioneer.

Essa placa-base possui um gravador/depurador integrado, o que permite a mesma programar os dois módulos PSoC/PRoC que acompanham o kit. Além disso, possui regulador de energia, pinagem Arduino UNO R3, CapSense Slider, LED RGB, conector para jumper de proximidade, botão de usuário/reset, como também memória FRAM e até mesmo conector para pilha tipo "moeda". Achou que é muito? Mais detalhes na foto com legendas na Figura 9.

Baseboard Pioneer BLE sem módulo - com legendas de componentes.
Figura 9 - Baseboard Pioneer BLE sem módulo - com legendas de componentes.

Observe que o formato dos conectores para os módulos PSoC/PRoC é bem específico, sendo somente possível encaixá-los no formado adequado. Veja na Figura 10 como fica a placa-base com o módulo PSoC 4 BLE encaixado na placa.

Baseboard Pioneer BLE com Módulo PSoC BLE.
Figura 10 - Baseboard Pioneer BLE com Módulo PSoC BLE.

Tal como mostrado na Figura 10, é possível alimentar a placa via USB e também programar o módulo plugado caso a placa esteja conectada em um computador.

E se você quer experimentar o modos de baixo consumo do Bluetooth Low Energy, na parte de trás da placa-base há um conector para a pilha "moeda". Inserida a pilha, a placa pode funcionar de forma independente.

Um dongle BLE com Cysmart CY5670

Esse dongle é programado de fábrica para emular uma central BLE GAP, de forma a permitir o debug de aplicações BLE implementadas com o CY8CKIT-042-BLE Pioneer Kit.

Dongle USB Cysmart CY5670.
Figura 11 - Dongle USB Cysmart CY5670.

Por meio desse dongle, você pode interagir com outros dispositivos BLE, inclusive, como citado, com uma aplicação construída com o Kit e/ou PSoC e PRoC.

Interface do Dongle com BLE Pioneer Kit via BLE.
Figura 12 - Interface do Dongle com BLE Pioneer Kit via BLE.

Uma boa notícia é que o firmware dele não é "estático", ou seja... Você pode reprogramar o dongle também! Ele possui um programador/depurador integrado, e quem faz o Bluetooth Low Energy no dongle também é um PRoC, como mostrado na legenda do componente na Figura 13.

Dongle USB Cysmart CY5670. com legenda
Figura 13 - Dongle USB Cysmart CY5670. com legenda

PSoC Creator

Além de um bom hardware, a "coisa" precisa ter um bom ambiente de desenvolvimento. No caso da Cypress a IDE é o PSoC Creator com Componente BLE. Um ponto muito positivo é que a ferramenta é gratuita. E, na minha humilde opinião, o único ponto negativo da IDE é ser somente para Windows.

Em adição ao Bluetooth Low Energy, o PSoC Creator conta agora com as seguintes características:

Aplicação para Android e iOS

Um grande foco de aplicações BLE é na interface com dispositivos móveis tais como celulares smartphones, em produtos tais como pulseiras inteligentes, coleiras de cachorros, sensores em tênis, roupas e acessórios, etc.

Assim sendo, é primordial uma "base" para criar Apps em smartphones capazes de fazer interface com as aplicações embarcadas. Não pra menos, a Cypress fornece exemplos para Android e iPhone com código-fonte disponível das Apps, ou seja, você pode pegar como base, ver como funciona, aprender e fazer o seu!

Em se tratando da versão Android, o CySmart está disponível na Play Store neste link.

CySmart na Play Store do Google.
Figura 14 - CySmart na Play Store do Google.

Veja mais sobre o Cysmart, download dos fontes e documentação neste link.

Fontes e documentos do CySmart.
Figura 15 - Fontes e documentos do CySmart.

A App CySmart para Smartphones possui exemplos de telas para as seguintes aplicações de Bluetooth com serviços e perfis SIG BLE:

  1. Serviço de bateria.
  2. Serviço e Perfil de pressão sanguínea.
  3. Serviço e Perfil de velocidade de ciclismo e cadência.
  4. Serviço de Informação de Dispositivo.
  5. Perfil "Ache-me" e Serviço de "Alerta Imediato".
  6. Serviço e Perfil para nível de glicose.
  7. Serviço e Perfil para ritmo cardíaco.
  8. Serviço e Perfil para temperatura corpórea.
  9. Perfil de proximidade, Serviço de perda de link, e Serviço de potência Tx.
  10. Serviço e Perfil de velocidade de corrida e cadência.

E além dessas telas, o App também apresenta telas personalizadas para perfis e serviços definidos pela Cypress:

  1. Serviço e Perfil CapSense® - Habilita comunicação BLE para dispositivos CapSense, como sensores de proximidades, botões e sliders.
  2. Serviço e Perfil Bootloader - Habilita atualizações de firmware over-the-air (OTA) para dispositivos Cypress.
  3. Serviço e Perfil RGB LED - Habilita o controle de cor e intensidade de brilho de LED via BLE.

Review no YouTube e Vídeos do Cysmart

Eu também fiz o review da placa no Youtube, e caso queira, você pode assistir a esse vídeo review logo abaixo.

Na sequência, demonstro algumas das funcionalidades do Kit em uso conjunto com o Cysmart, aplicativo fornecido para uso em dispositivos móveis. No meu caso, usei Android! Peço humildemente desculpas caso os vídeos não estejam tão bons quanto se queira.

Primeiro exemplo - Conexão via BLE no App Android.

Segundo exemplo - Sensor de proximidade com CapSense.

Terceiro Exemplo - Sensor Slider com CapSense

Quarto Exemplo - Controle de LED RGB

E então, o que achou? Poste aqui seus comentários!

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

Receba os melhores conteúdos sobre sistemas eletrônicos embarcados, dicas, tutoriais e promoções.

Comunicações » BLE com CY8CKIT-042-BLE da Cypress
Comentários:
Talvez você goste:

Séries

Menu

WEBINAR
 

Soluções inteligentes para acionamento de MOSFETs/IGBTs com família STDRIVE

Data: 08/10 às 15:00h - Apoio: STMicroelectronics
 
INSCREVA-SE AGORA »



 
close-link