1、引言
眾所周知,如果一個公司提供涉及藍牙技術和/或使用任何藍牙商標(包括“藍牙”字詞)的產品,則它首先必須成為 Bluetooth SIG 的成員并將產品完成藍牙資格認證流程,這樣產品才可以在市場上銷售。藍牙資格認證可以確保藍牙設備連接互通操作的兼容性。
Bluetooth SIG 成員一般分兩種,一種是 Associate 付費成員,另外一種是Adopter 不需付費成員,客戶可以依據具體的需求來申請不同種類的會員。需要注意的是藍牙 SIG 董事會于2021 年 3 月 9 日批準將所有會員費增加了 20%,并于 2022 年 1 月 1 日生效。見下圖:
注意:上面的費用來源于 Bluetooth SIG 網頁,
僅供參考,實際費用請向 Bluetooth SIG 咨詢。
2、藍牙認證流程
藍牙認證流程是通過使用藍牙認證工具 Launch Studio 來 完成。而 Launch Studio 中有兩種認證流程。
? 無需測試的資格認證流程
? 需要測試的資格認證流程
使用哪個流程取決于產品是使用新的設計還是現有的藍牙設計。下面分別對兩種資格認證流程做進一步介紹。
2.1. 無需測試的資格認證流程
如果您的產品使用已經通過認證的芯片或設計(End Product 或 Subsystem 產品類
型),并且沒有任何設計更改,或者您只是轉售已經通過資格認證的產品,您就無需進行額外的測試。比如直接使用 STM32WB 的模塊,而不做任何修改。包括以下:
? 在產品中使用先前合格的藍牙終端產品或子系統,而沒有更改或添加其它的藍牙
設計。
? 購買由第三方制造的藍牙產品,并使用自己的名稱或徽標(稱為“白標”)。
? 創建僅涉及先前合格的藍牙終端產品或子系統的組合,產品沒有更改設計。
2.1.1. 無需測試的資格認證流程的具體步驟
使用 Launch Studio(藍牙認證工具)列出設計信息并添加相關產品,具體步驟:
1. 注冊項目并提供基本信息(Project Basics),包括任何現有的 QDID(Qualified Design IDs)
2.提交詳細的產品聲明
3.購買聲明 ID(Declaration IDs (DID))
4.確保所有步驟都已完成,驗證信息并將產品提交給 BQTF(Bluetooth Qualification Test Facilities),比如 TUV,SGS 等認證機構做認證,簽署聲明。
2.2. 需要測試的資格認證流程
此流程適用于創建新的藍牙設計或有對先前合格藍牙設計有做修改的產品。比如產品直接使用 STM32WB 芯片設計 BLE 產品。包括以下:
? 新的產品設計或組合,其包含先前合格的藍牙終端產品或子系統以外的設計。
? 更改了先前合格的藍牙設計的核心配置/功能。
? 使用先前合格的藍牙組件(Component)產品類型設計的產品。
2.2.1. 需要測試的資格認證流程的具體步驟
使用藍牙認證工具 Launch Studio 列出設計信息、生成測試計劃、上傳測試證據并添加相關產品。具體包含以下步驟:
1. 注冊項目并提供項目基本信息(Project Basics),包括任何現有的 QDID
2. 選擇與項目相關的協議層
3. 選擇相關的 ICS
4. 下載測試計劃和測試程序以在 PTS 中運行
5. 通過 BOTF 比如 TUV,SGS 等認證機構參考 TCRL 執行測試并上傳證據
6.提交詳細的產品聲明
7.購買聲明 ID
8.確保所有步驟都已完成,驗證信息并提交產品進行資格認證。簽署聲明
2.3. 關于藍牙測試文件的說明
選擇需要測試的資格認證流程時,通過在 Launch Studio 網頁中 ICS Selection 選擇需要的測試用例,這些測試的目的是為了保證該藍牙的設計的合規性以及互聯互操作性。有關測試用例的信息,可在最新的 TCRL 測試規范以及測試套件文檔中查看:
https://www.bluetooth.com/zh-cn/specifications/qualification-test-requirements;也可以從 Launch Studio 網頁下載。常見的測試文件如下:
? 測試用例參考列表(TCRL):針對所有 Bluetooth SIG 成員的資格認證參考文件,這是一份動態文件,用于介紹新的測試用例、刪除測試用例和對測試用例進行分類。會員只能使用這些文件參考來認證其 Bluetooth 啟用產品。
? 實施一致性聲明(ICS):提供了一種標準化方法來定義產品所支持的藍牙功能。
? Bluetooth 測試套件(TS):定義了每個基本 Bluetooth 功能驗證的目的、順序和判定。每個測試套件都包含一個測試用例映射表(TCMT),該表根據 ICS 聲明
中指定的支持能力,確定所有需要的相關測試用例。
? 針對測試的實現額外信息(IXIT):通常包含有關測試的物理設置和連接的信息,
這些信息不是協議或配置文件的一部分。這可能是有關被測系統的硬件、套接字或電話號碼的信息,或其他信息,以使測試更靈活,并實現可重復性等。若沒有IXIT,則意味著 IXIT 沒有隨該行中的其他文件一同發布。不過請注意,這并不排除測試工具要求遵循 IXIT,以便正確配置用于測試特定設備的測試儀。
TCRL、ICS、TS、IXIT 是 Bluetooth 資格認證要求鏈中的基本文件。
下圖以 ICS 選擇舉例。
2.4. 關于藍牙認證中協議層(Core Layer)及產品類型的說明
藍牙技術是通過軟硬件結合來實現的,通常我們稱軟件部分為 Host,硬件部分為Controller。目前藍牙規范中,最普遍的兩種應用是經典藍牙和低功耗藍牙(BLE)。而雙模芯片則會同時支持這兩種應用模式。
每種應用模式都會有對軟件(Host)部分和硬件(Controller)部分的最低核心配置要求來組合實現完整的藍牙無線傳輸方案。下圖分別對應每種不同藍牙產品類型以及常見所需的核心層(Controller Subsystems,Host Subsystems, 和 End Product):
2.4.1. 藍牙產品類型的定義
“Product Type” 是由產品支持的核心規范所決定的。“Product Type”不是成員公司的產品類別或者產品描述,而是用于反映這個藍牙設計所支持的協議層,如上一頁介紹。“Product Type”是在 Launch Studio 中的需要測試的資格認證中的 Project Basics 里選擇的。
“Product Type”產品類型主要分為:Component ,Subsystem 以及 End product。見下表:
后面會看到 STM32WB 主要采用 Component 和 Profile Subsystem 的產品類型認證。
2.4.2. 關于組件(Component)的資格認證
從上面藍牙產品類型定義中可知,組件(Component)是用來在資格認證過程中被集成以創建一個新的 End Product 或 Subsystem。
該資格認證過程必須在 Launch Studio 中選擇需要測試的資格認證流程(Qualification Process with Required Testing)。組件(Component)使得其他會員公司在資格認證中有更多的靈活性:既可以對原來經過認證的藍牙設計進行修改,然后進行更新 ICS(Implementation Conformance Statement),同時可以繼承原來組件(Component)中未被修改部分的測試證據(test evidence)。
即在集成一個 Component 來創建新的 End Product 或 Subsystem 時,原來 Component資格認證的測試證據可在新的 End Product 或 Subsystem 的測試計劃中被引用。這就使得其他會員公司可以修改之前已經過認證的 Component 而無需重復測試未受影響的測試用例。
2.4.3. 藍牙產品類型 End Product/Subsystem 與(已測試)Component 認證的區別
如果一個已認證的藍牙設計被其他會員公司使用到其產品中時,在資格認證中,產品類型的選擇將對該會員公司的認證產生極其重大的影響。如果使用藍牙技術的產品中的核心設計部分不會被其他客戶修改,建議將此產品作為 End Product 或 Subsystem 認證;如果對核心藍牙功能或配置可能被修改,則產品需作為 Component 完成認證。
下表對選擇不同產品類型的優劣勢做了大概對比,以方便客戶選擇:
2.5. 關于 QDID 和 DID
Qualified Design IDs (QDID) :合格的設計 ID(QDID)是指完成資格認證過程后,分配給新的藍牙設計的認證 ID。QDID 可被其他成員公司在認證過程中引用(僅可被引用至 EndProduct 或 Subsystem 的產品類型)。
例如,如果一家會員公司的一款藍牙模組,被另一家會員公司應用到他們生產的消費產品中,該模組需要作為一個 End Product 通過需要測試的資格認證。該認證過程完成后會產生一個 QDID,用以提供給購買該模組的會員公司。購買該模組的會員公司可以直接引用該模組生產方會員公司提供的 QDID,并選擇無需測試的資格認證流程。
DID(Declaration ID) :聲明 ID(DID)是一種無論產品選擇何種方式完成資格認證都需要被獲取的識別標識。完成需要測試的資格認證過程會獲得一個新的 QDID(系統自動生成)和一個新的 DID(購買),以對應其產品列名(listing)。完成無需測試的資格認證過程將會獲得一個新的 DID(購買)并引用一個或多個 QDID 以對應產品列名??梢岳斫鉃?一個 DID 可以包含一個或多個 QDID,一個 QDID 也可以被一個或多個 DID 引用。
聲明 ID(DID)可在 Launch Studio 的 Manage My Declaration IDs 頁面購買,或在資格認證過程的 Declaration ID 那一步購買。
2.6. 在資格認證/聲明中添加產品
一個聲明(Declaration)可以包含多個產品,前提是這些產品都使用相同的且未經修改的合格設計(QDID)。若原(QDID)的規范版本沒有被廢止(withdrawn),則可以在現有聲明(Declaration)DID 中免費添加(Listing)產品。在 Launch Studio 中向產品列表(Product List)添加新產品時,需要聲明所添加的產品所集成的藍牙設計與原規范或者產品相同的符合性聲明(DoC)。
3、關于使用 STM32WB 過藍牙資格認證
下面我們具體來看 STM32WB 的藍牙資格認證部分。首先 ST 的 STM32WB 系列已獲得完整功能參考設計的 QDID,其組件(Components)也可以被客戶重復使用。
當客戶選擇上文介紹的需要測試的認證流程,如果選擇的組件(Component)的 QDID 仍在三年的有效引用時效內,則不是所有的東西都必須完全重新測試。下文列出來 STM32WB 可用的 QDID。需要注意這個列表可能會隨著時間的推移而變化。用戶可以通過藍牙 SIG 網頁 Launch Studio - Listing Search (bluetooth.com)搜索 STM32WB ,找到當前可用 QDID 的列表,部分截圖如下。
從上表部分的 QDID 可以看出 STM32WB 系列不同封裝產品認證類型基本是以組件(Components )的產品類型認證,只有 Profile stack 是 Subsystem 類型。組件(Components )可以方便客戶靈活根據應用需求對 STM32WB 的藍牙核心功能進行修改。而原來 Component 資格認證的測試證據可以在新的 End Product 或 Subsystem 的測試計劃中被引用。這就是說客戶可以修改之前已經過認證的 STM32WB Component 而無需重復測試未受影響的測試用例。當然,客戶也可以不做修改,直接引用。
注意:使用 STM32WB Component 的資格認證過程必須選擇需要測試的資格認證流程,上面提到的只是未受影響的測試用例不用重復測試。STM32WB 組件(Components )產品類型的 RF_PHY, BLE _STACK 以及 Subsystem 類型的 Profile STACK 的 QDID 在下面會分別做介紹。
3.1. STM32WB RF_PHY QDID
ST 各種封裝的 STM32WB 都已通過 RF_PHY 認證,獲得相應的 QDID 。ST 一般會建議客戶仔細遵循硬件設計指南并盡可能復制 ST 提供的參考設計,這樣可以最大限度地減少測試。
因為每個新的最終 BLE 產品都必須在其環境中進行測試并符合 BLE 的要求。現有的RF_PHY QDID 只能在使用 STM32WB 模塊(硬件不做任何修改)時重復使用。意思是說與使用STM32WB 系列芯片方案進行設計產品相比,以 STM32WB5MMG 模塊開發的產品會更有優勢,它的開發成本會更低,上市時間也更短。因為它可以參考相應的模塊的 QDID,無需重新驗證RF_PHY。當然對于 BLE 藍牙認證,客戶即使是使用 STM32WB5MMG 模塊仍然需要提交產品聲明并購買聲明 DID。而使用 STM32WB 芯片方案設計則還需要重新過 RF_PHY 認證。
這里需要說明,一般使用模塊開發產品,比如將 STM32WB 的模塊貼到客戶的 PCB 板上,它的 RF 性能也可能會改變,嚴格意義上對產品整機,建議重做 RF 部分的測試。至于具體哪些測試用例不需要重復測試,需要在測試時咨詢 BQTF(如 TUV,SGS 這類藍牙認證機構)。
下圖是 STM32WB 過了 BLE5.2 認證的 RF_PHY 的 QDID 號。
還有一點需要注意的是
RF_PHY 的 QDID 只能適用于特定的芯片或模組型號。如果用STM32WB 不同的 MCU 型號相互替代,除非在數據手冊另有說明,否則最終產品將被視為新產品,這就需要通過適當的測試重新驗證 RF_PHY 標準。這樣它生成的 QDID 才可以在后續產品聲明中被引用。
3.2. STM32WB BLE_STACK 的 QDID
ST 提供經過認證的 BLE 協議棧,并獲得對應的 QDID。如果協議棧是客戶自己定制的,則需要重新做協議棧部分的藍牙資格認證。客戶可以對 BLE 上層協議棧進行更改,但保留 HCI以下的協議棧不變。
如下圖,STM32WB 四種 BLE 無線協議棧都過了 BLE5.2 認證
我們知道 STM32WB 是 Cortex-M4(CPU1)和 Cortex-M0+(CPU2)雙核架構的 MCU。M4主要運行應用程序,而 M0+運行無線協議棧。ST 提供經過認證的 BLE 協議棧就運行在 M0+核上。一般 M0+核對客戶而言是個黑盒子,不會被修改。所以 STM32WB 無線協議棧的 QDID,客戶可以直接引用。但如果需要對軟件協議棧層進行任何定制,比如客戶將主機(Host)層移至M4,而將 HCI 協議棧留在 M0+ 上。這樣被改變的層就要重新測試和認證。
如下圖 STM32WB雙核架構的協議棧結構,左圖為 ST 過認證時的協議棧結構,右圖為客戶將 Host 層移動到 M4 后的協議棧結構。
3.3. STM32WB Profile STACK 的 QDID
ST 提供的許多 BLE Profile 也過了藍牙資格認證,而且客戶如果沒有對 BLE 的 profile 做修改,可以直接引用其 QDID。
這里 Profile STACK 的產品認證類型是 Subsystem。如下圖是STM32WB Profile 的 QDID 號,除了眾多常用的 BLE profile (包含在STM32Cube_FW_WB 軟件包里),還有專門針對 BLE MESH 的 QDID.
下面是列出了具體在 STM32Cube_FW_WB 軟件包里支持的 BLE Profile。
這里需要說明的是,在軟件層不同于上面提到的 BLE 協議棧(一般客戶不會改動協議棧,會直接使用 ST 提供的 BLE 協議棧版本),BLE 的 Profile 在客戶實際開發產品過程中很多時候是需要修改的,所以客戶產品在做藍牙資格認證時, Profile 一般需要重新測試和認證。
如果客戶產品不對 Profile 做修改,則可以在 Launch Studio 中如下圖引用 ST 的 BLE Profile 的 QDID
3.4. 關于 STM32WB 的藍牙資格認證總結
到這里我們就介紹完 STM32WB 的藍牙認證中涉及的硬件部分 RF_PHY 和軟件部分BLE_STACK,Profile STACK 的 QDID。那么客戶在使用 STM32WB 芯片或模塊開發產品的時候,具體怎么參考上面的 QDID 通過認證呢?下面我們以兩個案例來作總結。
案例 1:某客戶產品采用 STM32WB5MMG 模塊,對硬件不做任何改動,BLE STACK 和 BLE Profile 也不做變動,理論上客戶可以走無需測試的資格認證流程,直接引用 STM32WB RF_PHY ,BLE_STACK,Profile STACK 的 QDID,只需要購買一個產品聲明的 DID。如果模塊其它部分不變,客戶在應用層有客制化自己的 BLE STACK 或 BLE Profile,則需重新做 BLE STACK 或 BLE Profile 的測試和認證。如前面提到的一般使用模塊開發產品,比如將 STM32WB 的模塊貼到客戶的 PCB 板上,它的 RF 性能也可能會改變,嚴格意義上對產品整機,建議重新做 RF 部分的測試。
案例 2:某客戶直接采用 STM32WB 芯片開發產品或模塊, 則選擇需要測試的資格認證流程,因為 RF_PHY 必須重新測試認證。對于軟件層的 BLE STACK 或 BLE Profile 如果有做修改,則同樣需要做相應的測試認證,如果沒有則可以直接引用 ST 提供的相應的 QDID,當然客戶需要購買一個自己產品的聲明 DID這里需要注意,客戶的成品整機一般都需要做互動操作測試。具體可咨詢認證機構(BQTF)。
4、小結
本文重點介紹了藍牙資格的認證流程和認證過程中所涉及的測試文件,藍牙的層結構, 資格認證的產品類型,QDID/DID 等內容。同時還介紹了 STM32WB 提供的RF_PHY ,BLE_STACK,Profile STACK 三種 QDID,對客戶在使用 STM32WB 芯片或模塊方案設計產品時該怎么引用這三個 QDID 做了介紹。
本文目的在于為客戶使用 STM32WB 做藍牙資格認證提供參考,具體的測試認證細節可聯系專門的認證機構 BQTF 進行咨詢,若實際認證流程有變動或差異,請以藍牙 SIG 官網 Qualify Your Product | Bluetooth Technology Website 或認證機構(BQTF)的描述為準。
審核編輯:湯梓紅
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文章出處:【微信號:STM32_STM8_MCU,微信公眾號:STM32單片機】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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