Bluetooth LE のIsochronousの同期精度を測定してみた

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Bluetooth LE

Bluetooth LE のIsochronous(アイソクロナス通信)の精度を確認してみました。

SOCはNordicのnRF54L15で確認しています。

ISO_Interval (アイソクロナス間隔)は5msですが、ICでの補正含めて確認してみました。

 

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Bluetooth: ISO time synchronization

Bluetooth LE のIsochronous(アイソクロナス通信)の精度を確認してみました。

SOCはNordicのnRF54L15で確認しています。

 

ISO_Interval (アイソクロナス間隔)は最短5msですが、ICでの補正含めて確認してみました。

単発でのGPIO経由の確認ですが、usレベルで時刻同期がとれています。

テスト内容を紹介していきます。

 

Bluetooth LE のIsochronousとは

Geminiさんに聞くと下記回答が返ってきました。

  • Bluetooth LEのアイソクロナス通信とは、時間的に精密に同期されたデータの送受信を可能にする機能です。
  • 複数のデバイスに対して同時に、かつ時間ずれを少なく同じデータを送る用途(特にLE Audioなど)に適しています。
  • 接続を確立する方式(Connected Isochronous Streams)と、接続なしで一斉送信するブロードキャスト方式(Broadcast Isochronous Streams)があります。

 

BLE Audioでも使われている、アイソクロナスの時刻同期の精度を使って確認していきます。

 

Maker's nRF54L15 Debug Board

今回利用した基板はNordicのnRF54L15を搭載したカスタムボードです。

実際の設計データ作成方法に関しては下記記事を参照ください。

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Autodesk Fusion 360で回路図作成・アートワーク設計まで行いました。実際にガーバーデータ出力して、基板作成まで行っています。個人利用のフリー制限内で作成したデータ含めて、紹介します。Autodesk Fusionの個人利用で...

 

回路図・BOM・ガーバーデータ

基板の回路図ガーバーデータ・部品表は下記GitHubに保存しています。

Board-Designer-Competition/pcb at main · iotengineer22/Board-Designer-Competition
This repository present solution for the Board Designer Competition - iotengineer22/Board-Designer-Competition

 

ISO Time Synchronizationのテスト

Bluetooth ISO (isochronous) Time Synchronizationのデバッグを行いました。

基板・ボード間の厳密な同期ができるかを確認します。

 

テストプログラムはNordicのSDKをそのまま利用しています。

詳細は下記を確認お願いします。

 https://github.com/nrfconnect/sdk-nrf/tree/main/samples/bluetooth/iso_time_sync

 

カスタムボードでのデモ動画は下記となります。

Bluetoothで接続された複数のカスタムのnRF54L15ボードを使用しています。

オシロスコープとLEDを使って同期信号を確認しました。

送信側/受信側の設定を行い同期を開始できます。アイソクロナス間隔は5msで設定しています。

 

最初にSW入力に対する同期出力メッセージと同期出力LEDが正常に動作しました。

確認した後、オシロスコープで出力される同期波形を測定しました。

 

結果、マイクロ秒オーダーでの高精度な同期出力波形が確認できました。

単発の波形ですが、オシロでは0.87usの時間差となっています。

 

nRF54L15-DKの2台でもテスト可能です。

カスタムボードを用意しなくても、Nordicの評価ボードであるnRF54L15-DKを2枚でも可能です。

下記がデモ動画です。

 

同様にusレベルの時刻同期が確認できました。

 

まとめ

Bluetooth LE のIsochronous(アイソクロナス通信)の精度を確認してみました。

SOCはNordicのnRF54L15で確認しています。

ISO_Interval (アイソクロナス間隔)は5msですが、ICでの補正含めて確認してみました。

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