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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。
' T: u" C* f; c `* N5 |2 W 目前有很多的芯片原厂发布了自己的BLE SoC芯片，其中NORDIC半导体的nRF52832是知名的nRF51822的后续作品，它将BLE SoC带到了一个新的高度。这款产品有很多让人兴奋的地方，它带来了更高的性能、更低的功耗以及更多的功能。' g7 w2 L1 F3 y- l H
从nRF51822/nRF51422升级而来
: m6 F' N4 Y+ a2 T% N 知名的nRF51822是一颗Bluetooth Low Energy的SoC，它拥有Cortex-M0内核，运行频率为16Mhz。而nRF52832则是Cortex-M4F内核，并且拥有更大的RAM和Flash，还有更多的功能以及更好的RF性能。
' a& G9 K6 d$ h' v 下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：
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下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
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功耗
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每一代新的BLE SoC出来，必定在功耗上面做些优化，nRF52832更是在nRF51822的基础上几乎将功耗降低了一半：
( Q' q8 h4 r. t: ^: t4 b7 t4 H }
; N* C5 Y) h5 G& w# r! k! ]& F
3 a( f" E9 d: P Active-mode RX:5.5 mA
% v# q& W$ a& w Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA, K' H% g$ y. c5 c; n: j {6 D
Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
- g8 O5 j7 K d& ?- l3 U4 P+ k; F4 o
这些功耗数据对比TI的CC26XX很有优势，即使是对比其他家的产品也是如此。. r) C8 G! g5 l5 t
% L% M- V# T) M5 F7 q9 ~0 \( U 真正使用时的功耗还依赖于很多其他因素，比如运行的频率或者BLE的参数(连接或者广播的间隔)
1 B) {7 n, E* D! s& t$ l5 s: Z; t- Q6 j3 B/ w2 {. r+ F: @2 B7 ^
Cortex-M4F 内核
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新一代的nRF52832加入了很多新的功能。比如Cortex-M4F的内核，它能够更强大的运算能力以及浮点运算的技术。现在很多的穿戴设备或者工业化设备需要内置非常复杂的算法，所以需要MCU有更快的运行速度。这颗Cortex-M4F的内核运行期64Mhz，比其他厂家的芯片提高了很多。
) K, p' V/ [! A, x! j
. d3 y( Z# a, D% X+ R1 U* M% ^6 t g 这颗SoC有512KB的Flash和64KB的RAM，这也超出其他厂家的芯片一大截。Nordic称将会有400KB的Flash可以用于应用程序。如果你曾经开发过BLE的产品就会知道，BLE的协议栈至少要占80KB以上的Flash。如果像大多数的BLE SoC那样只提供128KB的Flash的话，应用程序只有大概40KB的空间，不过对于一般的传感器采集的任务来说是差不多的。之前的nRF51822最高提供256KB的Flash，这在当时也是比较少见的，我们很高兴看到Nordic再次提升了Flash的空间。 _6 H: h% a- e0 C* f5 Z" T
- m) I* v3 _$ ]: W- W$ v2 q 额外的Flash和RAM空间也意味着nRF52832可以支持多协议，并且在运行时自动切换。现在有很多产品已经支持了多协议这个特性(见上篇文章)，看来这似乎会变成业界标准，因为目前并不是只有BLE一个无线协议。( L; I1 Q6 N* ^% u
) C/ N) e$ G7 z BLE协议栈
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Nordic将Cortex-M0内核升级到Cortex-M4F内核，可以保证BLE协议栈无需更改。这就意味着开发者可以使用一个更加稳定的协议栈，并且直接运行之前的几十种例程。( l+ W* `' ?1 Y& W4 v
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Nordic目前没有提到关于Bluetooth 4.2方面的事情，不过可以肯定是，既然新的硬件已经出来了，通过升级软件来做到更多的事情是肯定的。Bluetooth 4.2(见下一篇文章)提供了更快的传输速度、更高的安全性以及更低的功耗。
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% Y, t4 K$ W i" S& S2 m( J RF效率
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我们必须谈一下RF的部分，毕竟所有的数据都是要通过这里的。
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) z, w7 M$ D5 K2 }) ~$ A) N 新的nRF52832提供了-96dBm的灵敏度，这个数据非常接近于TI的-97dBm，更高的灵敏度意味着更远的传输距离。7 r/ {5 R0 _: R9 t6 I3 _
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另外一项改进就是内置了Balun芯片。在之前的nRF51822设计中，必须加入Balun匹配电路，或者分立的或者Balun芯片，来匹配天线的50欧姆阻抗。现在nRF52832集成了这个功能，既节省了空间又节约了成本。并不适合只有Nordic一家这么干，Dialog和TI都一样，都把能够集成进来的全部弄进来。& N( [2 j- O, z
- l! y2 g8 R# _$ r$ @: ?& } 外部只需要一个额外的电感和一个电容，用来微调这些参数。总之，内置Balun大概能节约5-6个外部阻容器件。: ~* }) ^/ a6 E4 J: i- X; ~
- S; q, g3 l$ i, p2 ^8 w 多协议支持和NFC- X1 j! k$ `; ?2 q
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现在很多的这类芯片都能提供多协议的支持，比如BLE, ANT, Zigbee这些协议。目前在物联网领域还没有绝对的王者，因为每种无线协议都有自己的优势。现在看来实际的应用中更加趋向于不同的应用场景使用不同的技术，多协议支持就解决了这个问题。因为无线的硬件是一样的，只需要更换协议栈就行了，或者把多个协议集成进一个协议栈，对用户来说就像是同时运行这几个无线协议一样。
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nRF52832支持Bluetooth Smart (Low Energy), ANT/ANT+ and proprietary 2.4GHz多种协议，这样就可以连接 nRF51, nRF24AP and nRF24L之类的产品。不过，它不支持Zigbee or Thread ，这两个协议在长距离传输上有更大的优势。Google正在力推Thread技术，Thread也慢慢的在智能家居的应用场景下变成BLE的对手之一。不过也许Bluetooth的Mesh网络技术能够解决这个问题。
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Nordic同时引进了NFC技术，它支持NFC-A，也就是可以作为“标签”(Tag)来使用。配合智能手机可以用于近距离的安全连接工作，毕竟有一些应用中需要这种安全的方法，集成进来之后对整体成本和体积都有好处。不过新的Bluetooth 4.2协议中已经有了新的安全规范。
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nRF52832适合我们的产品吗?
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回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：$ M" w1 v7 {& w) x! J( n/ I0 B, i
, _1 W+ ]( l7 \ B( Z- \9 J
; K: s" m1 C3 HOnly part with 512kB flash and 64kB RAM
W$ P- `, R; O* m$ [0 K64MHz processor with Floating point support( `7 U' ^* t- y/ A3 X' L( d! v7 |7 g
Very low power – 5.5mA& K7 @+ ?0 I4 E- F3 D$ ]6 l; O
Mature stack with Central and peripheral Mode
1 [# ~# U8 g# G9 oConcurrent Multiprotocol Timeslot support& w7 E+ w' B3 }' @+ x8 b
A slew of peripherals for many applications
8 h: i& _1 h9 D5 j8 n/ _* H; s: w* L' }) u, z
还有其他几个事情：
1 u( b" h. b, g" U' n7 {
* J n6 e! y, B' y- {3 `3 D
8 j! k! S5 j \3 f更多的Flash和RAM而价格不变
0 q, ~+ Q: n' D( k% ~; B- G$ _- H没有ZigBee或Thread的支持5 W& \' k- X% t0 k$ E' W
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)
+ e% T( {4 ~* x& g/ O, m5 Z, W% t; B( f# _# Q% t9 R
Flash的容量增加会增加芯片的制造成本，不过长期看来nRF52832的价格会和现在nRF51822的价格差不多。
: H- M' n, B1 T# r) q7 S nRF52832还是一颗单核的SoC，也即是说启动BLE协议栈之后，协议栈处于最高的优先级。而应用程序优先级会比协议栈低，在如电机控制这样的实时性要求很高的应用中可能会影响性能。# a0 n5 C5 ^6 i) X+ R. j
在穿戴设备的市场中需要更强的计算能力，但是在其他应用中，比如仅仅是传感器采集和简单的处理nRF51822也是很好的选择。0 B4 F8 Q# A1 Z% i6 \( L+ s
总结，这是一颗非常强大的BLE SoC，同时包括了非常多的功能和比nRF521822低一半的功耗，以及Nordic多年积累的蓝牙协议栈。值得推荐! TEL18025394686/QQ2355573216 郭R2 b% \: b/ }9 ^0 I8 P; H* }! X
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发表于 2018-9-20 11:54:01
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