Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jak NXP rozwiązało podłączenie słuchawki w iPhone 7?

ghost666 16 Sep 2016 17:52 3975 15
Optex
  • Jak NXP rozwiązało podłączenie słuchawki w iPhone 7?
    Nabywcy iPhone 7, którego premiera miała miejsce kilka dni temu wraz z telefonem w komplecie dostaną słuchawki bezprzewodowe, wykorzystujące indukcję bliskiego pola magnetycznego (NFMI) do komunikacji. Pozwoli to na eliminację ostatniego kabla przy telefonie - łączącego prawą i lewą słuchawkę, przy połączeniu Bluetooth. W tym samym czasie NXP zaprezentowało najbardziej zaawansowany układ scalony do komunikacji NFMI - NxH2280, który dedykowany jest do słuchawek bezprzewodowych, nie wykorzystujących komunikacji Bluetooth. Jak oceniają analitycy WiFore Consulting - rynek bezprzewodowych słuchawek będzie wart do roku 2020 aż 30 miliardów dolarów.

    "NXP stworzył technologię NFMI 10 lat temu, ale teraz została ona połączona z drugiej generacji systemami-na-chipie, aby sprostać wymaganiom coraz większego rynku słuchawek" - mówi Pieter Verschueren z NXP. "Nasza druga generacji chipów z NFMI wykorzystuje rdzenie Cortex M0 i posiada zintegrowany kodek audio, procesor DSP, kontroler opóźnienia, konwerter częstotliwości próbkowania a także timery, pamięć nieulotną i wszystkie rodzaje interfejsów I/O jakie dotychczasowo dostępne były w układach z NFMI". Nowy układ zajmuje powierzchnię zaledwie 10,4 mm2, pracuje przy 10,6 MHz i pobiera dziesięć razy mniej prądu niż konkurencyjne układy oparte o Bluetooth Low Power. Dodatkowo - korzystanie z NFMI jest mniej niebezpieczne dla zdrowia, gdyż częstotliwości jakie generuje transmisja są pochłaniane przez nasze ciało 10000 razy słabiej. Systemy Bluetooth, pracują przy 2,4 GHz - tej samej częstotliwości, co mikrofalówka.

    Komunikacja NFMI działa na bardzo prostej zasadzie; nadajnik i odbiornik zachowują się jak uzwojenie, odpowiednio, pierwotne i wtórne transformatora. Gdy elementy są daleko od siebie zachowują się, jak transformator daleki od ideału. Siła sygnału jest oczywiście zależna od odległości pomiędzy słuchawkami, dlatego niestety poważną wadą NFMI jest jego zasięg - ograniczony jest do około jednego metra, przez co jego główną aplikacją może być np. łączenie pomiędzy sobą dwóch słuchawek. Firma NXP sugeruje, że można w oparciu o procesor Cortex M0 i układy audio i DSP zrealizować odtwarzacz MP3 w jednej ze słuchawek i transmitować dźwięk cyfrowo do drugiej. System ten sprawdzi się oczywiście też w smartfonach, o ile będzie on się znajdował mniej niż metr od głowy użytkownika.

    "Adaptacja bezprzewodowych słuchawek najpewniej zwiększy się na rynku, po tym jak Apple wprowadził takie w iPhone 7" - mówi rzecznik prasowy NXP. "Wiele systemów bezprzewodowych słuchawek obecnie na rynku wykorzystuje jedynie Bluetooth do łączenia z telefonem, ale interfejs ten nie pozwala na niezależne przesyłanie sygnału do prawej i lewej słuchawki, więc musi być pomiędzy nimi przewód. W pełni bezprzewodowe słuchawki, jak Braggi Dash, wykorzystują komunikację NFMI, co pozwala im pracować niezależnie od siebie, jako jedna para".

    Komunikacja NFMI używana jest już od lat w aparatach słuchowych m.in. do synchronizacji ustawień pary aparatów słuchowych. Wystarczy nacisnąć przycisk na jednym z nich, a drugi zostanie podobnie skonfigurowany. W wielu nowoczesnych aparatach słuchowych wbudowano też interfejs Bluetooth, aby np. móc słuchać muzyki z telefonu czy rozmawiać, ale taki zabieg wystawia użytkownika urządzenia na promieniowanie mikrofalowe 2,4 GHz.

    Jak NXP rozwiązało podłączenie słuchawki w iPhone 7?


    Układ NxH2280 jest wolny od sygnałów na 2,4 GHz. Decyzja o sparowaniu go z interfejsem Bluetooth pozostawiona jest producentowi słuchawek, który chce z tego układu skorzystać. Jednak zasadniczo sam system nie wymaga innych, niż NFMI połączeń.

    Dodatkowo - jak mówi Verschueren - "kanał ucha to dobre miejsce aby umieścić np. sensory monitorujące czynności życiowe, np. puls. (...) Wykorzystując NxH2280 można zaimplementować np. funkcję monitora aktywności organizmu podczas treningu. System taki może zachęcać ćwiczących do wzmożonego wysiłku".

    W słuchawkach iPhone 7 wbudowany jest dwuosiowy akcelerometr, który może być wykorzystany m.in. do aplikacji fitnessowych. Układ produkowany przez NXP jest - podobnie jak nowy iPhone - wodoodporny, co pozwala na stosowanie go także pod wodą. Układ NxH2280 dostępny jest w handlu i to w dużych ilościach. Jedyne, co nie zostało na jego temat potwierdzone jest to, czy wykorzystano go w słuchawkach iPhone 7.

    Źródło: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1330428&

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11176 posts with rating 9456, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Optex
  • #2
    andrew102
    Level 10  
    Nie do końca rozumiem, jak układ może być wodoodporny? Może chodzi o możliwość komunikacji pod wodą (woda jako medium).
    Prawdę powiedziawszy ja tam wole słuchawki przewodowe. Pilnowanie wszystkiego, żeby było naładowane mnie przerasta.
    Rozumiem telefon, ale do tego jeszcze zegarek, słuchawki, co następne?

    Zastanawia mnie też pasmo 10,6 MHz czy nie jest licencjonowane, albo co (no ale to już zupełnie inna bajka).
  • #3
    And!
    Admin of Design group
    Technologia ciekawa i energooszczędna (wg. NXP dwukierunkowe audio 16kHz 1.2 mA, jednokierunkowe 48kHz 1.95mA). System pracuje na częstotliwości ~10MHz z pasmem 4kHz. Wykorzystywane są anteny ferrytowe, ciekawe jak z ich kierunkowością i odpornością na zakłócenia od urządzeń w sieci energetycznej, systemów kontroli dostępu itp.

  • #4
    ghost666
    Translator, editor
    andrew102 wrote:
    Nie do końca rozumiem, jak układ może być wodoodporny? Może chodzi o możliwość komunikacji pod wodą (woda jako medium).
    Prawdę powiedziawszy ja tam wole słuchawki przewodowe. Pilnowanie wszystkiego, żeby było naładowane mnie przerasta.
    Rozumiem telefon, ale do tego jeszcze zegarek, słuchawki, co następne?

    Zastanawia mnie też pasmo 10,6 MHz czy nie jest licencjonowane, albo co (no ale to już zupełnie inna bajka).


    Z tego co zrozumiałem to 10,6 MHz to częstotliwość taktowania procesora ARM w układzie.
  • Optex
  • #5
    THE-5
    Level 11  
    Słuchawki bezprzewodowe 'AirPods' nie są w komplecie. Są one dodatkowo płatnym akcesorium. Ich cena będzie wynosić $159.
    W zestawie są słuchawki przewodowe 'EarPods', które są zakończone złączem Lightning.
  • #6
    leonow32

    Level 30  
    A mnie ciekawi jaki jest SAR przy takich słuchawkach (pochłanianie energii w stosunku do masy tkanki), bo z tego co zrozumiałem to zasilanie jest w sposób wyłącznie indukcyjny. O ile w słuchawce bluetooth używanej do rozmowy połączenie trwa stosunkowo krótko, bo nikt raczej godzinami nie nawija przez telefon. Jednak bez problemu znajdzie się ktoś, kto będzie godzinami słuchał muzyki przez takie słuchawki. Ciekawe czy długotrwała obecność w pobliżu głowy, urządzenia zasilanego indukcyjnie nie będzie miała negatywnego wpływu na zdrowie.
  • #7
    ghost666
    Translator, editor
    leonow32 wrote:
    A mnie ciekawi jaki jest SAR przy takich słuchawkach (pochłanianie energii w stosunku do masy tkanki), bo z tego co zrozumiałem to zasilanie jest w sposób wyłącznie indukcyjny. O ile w słuchawce bluetooth używanej do rozmowy połączenie trwa stosunkowo krótko, bo nikt raczej godzinami nie nawija przez telefon. Jednak bez problemu znajdzie się ktoś, kto będzie godzinami słuchał muzyki przez takie słuchawki. Ciekawe czy długotrwała obecność w pobliżu głowy, urządzenia zasilanego indukcyjnie nie będzie miała negatywnego wpływu na zdrowie.


    Słuchawki mają swoje baterie.
  • #8
    mkpl
    Level 37  
    Ciekaw jestem jak rozwiązali kolizję w paśmie. Wszystko fajnie wygląda gdy jest tylko jeden nadajnik i 2 odbiorniki a co np w autobusie?

    Kolejną kwestią jest czas życia takiego zestawu (bateria) i potencjalna łatwość zgubienia...

    Myślę, że bardzo szybko wyjdą adaptery na przewodowe słuchawki i będzie po problemie.
  • #9
    tikka.masala
    Level 20  
    mkpl wrote:
    Ciekaw jestem jak rozwiązali kolizję w paśmie. Wszystko fajnie wygląda gdy jest tylko jeden nadajnik i 2 odbiorniki a co np w autobusie?
    \.


    Transmisja z rozproszonym widmem - tak jak w GPS gdzie wszystkie nadajniki na satelitach nadają na tej samej częstości.
  • #10
    deus.ex.machina
    Level 32  
    Szczerze mówiąc nic z tego nie zrozumiałem - czytam i czytam ten tekst i potwierdza się to ze język polski jest językiem bardzo trudnym (niektórzy mówią ze to najtrudniejszy język na świecie).
    Automatyczne translatory nie dają sobie z nim rady kompletnie...
  • #11
    And!
    Admin of Design group
    Wg. mnie w materiale źródłowym jest pewna nieścisłość która może wprowadzać w błąd dot. częstotliwości 10.6MHz. Na filmie NXP (3:00) pada informacja, że częstotliwość 10.6MHz to nośna do komunikacji bezprzewodowej, a szerokość pasma wynosi 4kHz.
    Natomiast w materiale źródłowym określenie "The tiny 10.4 square millimeter SoC running at 10.6 MHz also uses 10X less power" może sugerować że układ taktowany jest częstotliwością 10.6MHz (chyba że oba fakty są prawdą).
  • #12
    andrew102
    Level 10  
    ghost666 wrote:
    andrew102 wrote:
    Nie do końca rozumiem, jak układ może być wodoodporny? Może chodzi o możliwość komunikacji pod wodą (woda jako medium).
    Prawdę powiedziawszy ja tam wole słuchawki przewodowe. Pilnowanie wszystkiego, żeby było naładowane mnie przerasta.
    Rozumiem telefon, ale do tego jeszcze zegarek, słuchawki, co następne?

    Zastanawia mnie też pasmo 10,6 MHz czy nie jest licencjonowane, albo co (no ale to już zupełnie inna bajka).


    Z tego co zrozumiałem to 10,6 MHz to częstotliwość taktowania procesora ARM w układzie.


    W sumie to na szybkiego to w necie mało informacji, nawet na stronie producenta.
    Rozumem, ze 10.6Mhz to częstotliwość nośna, a te 4kHz to pasmo przenoszenia/kanał (chociaż mieszając już wszytko, ciężko chyba w tym upakować dźwięki do 20 kHz). Ale w sumie sam już nie wiem. Wolę moje sennheisery na przewodzie :)
    Wydaje mi się, że na procka to trochę mało, ja ma się zająć przetwarzaniem dźwięku, jeszcze jakimiś czujnikami ruchu, no i w ogóle w dzisiejszym świecie ;)
  • #13
    tikka.masala
    Level 20  
    Czekamy jak ktoś zmierzy widmo sygnału emitowanego z iPhone 7 ;)
  • #14
    ghost666
    Translator, editor
    andrew102 wrote:
    ghost666 wrote:
    andrew102 wrote:
    Nie do końca rozumiem, jak układ może być wodoodporny? Może chodzi o możliwość komunikacji pod wodą (woda jako medium).
    Prawdę powiedziawszy ja tam wole słuchawki przewodowe. Pilnowanie wszystkiego, żeby było naładowane mnie przerasta.
    Rozumiem telefon, ale do tego jeszcze zegarek, słuchawki, co następne?

    Zastanawia mnie też pasmo 10,6 MHz czy nie jest licencjonowane, albo co (no ale to już zupełnie inna bajka).


    Z tego co zrozumiałem to 10,6 MHz to częstotliwość taktowania procesora ARM w układzie.


    W sumie to na szybkiego to w necie mało informacji, nawet na stronie producenta.
    Rozumem, ze 10.6Mhz to częstotliwość nośna, a te 4kHz to pasmo przenoszenia/kanał (chociaż mieszając już wszytko, ciężko chyba w tym upakować dźwięki do 20 kHz). Ale w sumie sam już nie wiem. Wolę moje sennheisery na przewodzie :)
    Wydaje mi się, że na procka to trochę mało, ja ma się zająć przetwarzaniem dźwięku, jeszcze jakimiś czujnikami ruchu, no i w ogóle w dzisiejszym świecie ;)


    Zważywszy, że musi działać kilka godzin na baterii wielkości kawałka zapałki ;) to i tak wysoka. Od przetwarzania dźwięków jest dedykowany procesor DSP w układzie.
  • #15
    deus.ex.machina
    Level 32  
    Ponieważ NXP nie udostępnia żadnych sensownych informacji to cały ten wynalazek jest mocno niszowy i pewnie skończy jak większość innych podobnych rozwiązań - jedyne co udało mi się znaleźć to maksymalna prędkość transmisji wynosząca 596kbps czyli dużo za mało na PCM chyba ze sięgnie się po kompresję stratną...
  • #16
    japko1024
    Level 18  
    andrew102 wrote:
    Zastanawia mnie też pasmo 10,6 MHz czy nie jest licencjonowane, albo co (no ale to już zupełnie inna bajka).
    Nie wiem, jak jest z tą częstotliwością, ale częstotliwości radiowe (ok. 10 razy wyższe) są licencjonowane tylko powyżej pewnej mocy. Dzięki temu można legalnie używać np. samochodowych transmiterów FM (jako ciekawostkę dodam, że można samemu zbudować taki, podłączając do wybranego pinu GPIO Raspberry Pi przewód i uruchamiając odpowiedni program).
    leonow32 wrote:
    A mnie ciekawi jaki jest SAR przy takich słuchawkach (pochłanianie energii w stosunku do masy tkanki), bo z tego co zrozumiałem to zasilanie jest w sposób wyłącznie indukcyjny. O ile w słuchawce bluetooth używanej do rozmowy połączenie trwa stosunkowo krótko, bo nikt raczej godzinami nie nawija przez telefon. Jednak bez problemu znajdzie się ktoś, kto będzie godzinami słuchał muzyki przez takie słuchawki. Ciekawe czy długotrwała obecność w pobliżu głowy, urządzenia zasilanego indukcyjnie nie będzie miała negatywnego wpływu na zdrowie.
    Zasilanie indukcyjne przy tak dużej odległości miałoby bardzo niską sprawność, bo znaczna część mocy rozpraszałaby się. Bezprzewodowo można najwyżej przesyłać sygnał (wprawdzie Tesla podobno wynalazł jakąś metodę przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, a nawet pozyskiwania jej z otoczenia, a łączność radiową uważał za przestarzałą, ale nie wiem, ile w tym prawdy :D ). Taka ładowarka byłaby dobra do użytku w domu, ale jak z niej korzystać w podróży (zasilanej np. z powerbanku)? Ciekawe, czy będzie miała w tym celu jakąś zamykaną komorę, żeby zamknąć w niej słuchawki i ładować je np. w plecaku, bez konieczności odpowiedniego wypoziomowania.