ZEAL-C01と後継モデルZEAL-C02の相違点について

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相違点は大きく3つ
1. セキュアシンプルペアリング（SSP）の導入
2. BTコマンドの見直し（Lコマンドへの統合）
3. パフォーマンスの向上
エンジニアリングサンプル版と量産版の違いについて

相違点は大きく3つ

ここでは旧モデルZEAL-C01（以下、C01）と新モデルZEAL-C02（以下、C02）との相違点についてご説明致します。相違点は大きくわけて3つです。1から順を追ってご説明致します。

セキュアシンプルペアリング（SSP）の導入
BTコマンドの見直し（Ｌコマンドへの統合）
パフォーマンスの向上

1. セキュアシンプルペアリング（SSP）の導入

C02ではBluetooth Ver2.1+EDR対応に伴い、セキュアシンプルペアリング（以下、SSP）に対応しました。SSPを一言で言えば、「Bluetooth Passkey（PINコード）認証が不要になった」ということになります。

従来のC01ではBTFコマンドによって「認証の有無」を設定することができましたが、C02ではBTFコマンドが廃止され、「認証は常時あり」に固定されました。また、「暗号化も常時あり」に変更されています。

Ver2.0以前のBluetooth機器では、認証時にPINコード入力が必要でした。
例えば、マスター側がUSBドングル（PC）、スレーブ側がC01の場合、マスターからペアリングを行うと、PC画面にPINコード入力を促すダイアログが表示され（下図）、C01内部に保存されているPINコードを入力すればペアリング完了となりました。

では、SSPの場合にはどうなるかと言いますと、以下のようなダイアログが表示されます。

PINコード入力の代わりに「接続確認のためのOK」を促されるようになります。ユーザーは両方の機器でOKボタンを押すだけでペアリングできるようになりました（※製品の仕様により、PINコード入力を要求される場合もあります）。これで若干ではありますが、ペアリングの手間が軽減されました。

さて、ここで困るのがZEALです。
ZEALは組込み用の電子部品であるため、OKを押すためのI/Fがありません。
全ての認証を「OKがない＝NG」としては接続させることができませんので、OKであることを前提として全ての認証をパスさせることにしました。ただし、それではセキュリティに対する懸念も出てきますので、新たにBTLAコマンドを導入することにしました。

C02はSSPの仕様に準じ、OKであることを前提として全ての認証をパスさせますが、その代わり、BTLAコマンドの設定により、リンクキーを持たない機器（ペアリングしていない機器）からのアクセスを拒否できるようになりました。このことにより、特定の機器のみと接続させることができるようになりました（※リンクキー作成のため、事前に一度接続をさせておく必要があります。）

尚、C02ではリンクキーを8台分まで保持できるようになっています（C01では1台分のみ）。

対Ver2.0の場合

Ver2.1以降の機器とVer2.0以前の機器との接続では「従来の認証」が適用されます。
よってその場合は従来通りのPINコード入力が必要となります。

2. BTコマンドの見直し（Lコマンドへの統合）

今回、ZEAL-C02のファームウェアを開発するにあたり、BTコマンドの仕様を見直しています。
設定系のコマンドは全てBTLxコマンド（xはサブコマンド）にまとめられています。

BTB（ボーレート変更） →　BTLB
BTBM（シリアル通信設定） →　BTLU
BTCN（相手機器名称取得） →　BTN
BTDM（切断メッセージ設定） →　BTLM
BTF（セキュリティ設定） →　「セキュリティあり」に固定
BTG（ガードタイム変更） →　BTLG
BTJ（パフォーマンスレベル設定） →　BTLJ
BTOM（自動モード、IOモード設定） →　BTLO
BTP（Bluetooth Passkey変更） →　BTLP
BTT（接続先設定） →　BTLT
BTX（Bluetoothデバイス名設定） →　BTLX

また、仕様の見直しや実装上の理由から、一部のコマンドや機能が廃止されています。

BTCU（指定したUUIDのサービスへ接続開始）
BTH（スタンバイ状態へ遷移）
BTOC（デバイスクラスの設定）
BTQ（パーク状態への遷移）
BTQM（パーク状態遷移メッセージの設定）
BTTT（接続先設定。電源OFFで無効。）
BTV（各種パラメータ設定）

3. パフォーマンスの向上

Ver2.1対応や採用スタックの変更、そしてソースコードのリファクタリングにより、全体的なパフォーマンスが向上しています。

スループット

当社環境による計測テストでは、およそ100kbps程度のパフォーマンス向上が確認できました。
【C01】およそ120～130kbps
　↓
【C02】およそ200～240kbps（※ボーレート設定：921kbps）

MEMO

パフォーマンスレベル「標準レベル」におけるスループットが大幅に向上しているため、ZEAL-C02では「高速レベル」を廃止しています。

消費電力

BTLJコマンドによってパフォーマンスレベルを設定できるようになりました。現在、電池駆動でC02を動かし、省電力化の効果について計測していますが、かなりの効果が得られています。

【テスト条件】マンガン単三×2, スレーブ時, データ送信10秒おき

ZEAL	パフォーマンスレベル	駆動時間	順位
C02	低消費（BTLJ1）	52時間15分08秒	①
C02	標準（BTLJ0）	18時間02分25秒	②
C01	低消費（BTJ3）	17時間59分09秒	③
	標準（BTJ6）	11時間21分28秒	⑤
	高速（BTJ9）	4時間35分52秒	⑥
S01	標準（※BTJ非対応）	14時間09分04秒	④

結果

C02（低消費）＞＞C02（標準）＝C01（低消費）

「低消費電力レベル」ではZEAL内部の動作速度を遅くすることでスループットやレイテンシなどのパフォーマンス低下と引き換えに、全体的な動作における省電力化を実現しています。

また、今回「低消費電力レベル」では新たにスニフモードを実装しています。スニフモードはBluetooth接続中のスリープのような省電力効果がありますが、データ通信中は効果がないため、一定間隔を空けてデータ通信させるような使い方で効果を発揮します。上記テストにおいては「10秒おき」というのがポイントです。データを送り続けるような使い方ではスニフモードは有効ではありません。尚、スニフモードは自動で有効になるため、ユーザはスニフモードを意識せずデータ通信を行うことができますが、スリープから起きるまでに若干タイムラグが生じるため、レイテンシを優先したい場合にも注意が必要です。