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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。
|. W6 g, ?3 l# k8 _/ Y% ?$ s 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。9 k* w( A* N8 j
从nRF51822/nRF51422升级而来
+ H3 y( a! V. d3 M) d 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。) z4 q/ _1 [/ A
下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：
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+ W6 H+ v) H: ` 下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
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+ ?" T9 a5 W6 h& ], @8 G+ _6 p, m 功耗* r! a6 }0 b x0 n7 I% |
. D4 N& a. N$ j. K1 b 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：/ L" P& u* S- H: t `. l
% c& x' k# T! a6 w$ _/ O4 H
% u! _( x" A2 T. x- Q3 V& W Active-mode RX:5.5 mA6 K/ M" ] u6 [; J1 o" M
Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
, b, X, I8 Q' H3 ]7 B Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
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2 b$ W: Q. g2 ?& B$ o9 Y% N" g 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。
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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)
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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。
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: n+ {2 t0 I$ }0 e" U 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。) t$ D: E) P6 Z" P3 z
( e; }" ~4 ^/ `# U, A 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。
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) l/ |+ o. G% ?$ l% T3 F 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。, s% [, M4 I+ p' c6 D
% B) ~- N& }) X) ]3 Y1 d
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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RF效率* A7 w' e" G# t( w
( e) _* R, T; K! @) {. }
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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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。
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$ w% U) _) P0 E. u* E 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。 Q2 \/ c# C/ v5 `0 r A: C7 Q
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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。
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多协议支持和NFC; i6 o" f3 K9 `5 D
' a$ Y# V# G# C; f; U 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。6 ]! n# ~5 N9 f; e
$ F3 U% u/ E* f/ ` 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。2 F k' a& {$ p, a' h. K: @
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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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1 ?6 t3 g+ }5 P( o5 t3 ~: Q; V 回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：
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& ?+ p0 f9 w f% Q( ]+ s. _
) Y& {% Q- N5 J4 Y2 d4 oOnly part with 512kB flash and 64kB RAM
! x* m" Q8 B2 i, g64MHz processor with Floating point support
% |& U- M- C' O( kVery low power – 5.5mA
1 P/ z0 v% q* R% V; b6 n$ PMature stack with Central and peripheral Mode( [- l3 x; q) @; i* T
Concurrent Multiprotocol Timeslot support, m- b G W. r( t+ }2 g6 ^' N
A slew of peripherals for many applications
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还有其他几个事情：# _, m' ]1 C. I( z3 X3 R
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& x# y6 S, t. `: R5 o) ~4 ]
更多的Flash和RAM而价格不变
% S7 `& E ~ z6 w没有ZigBee或Thread的支持
- e, Z" z# L: ~开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)
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p6 \0 F' v4 c3 i( ?3 o0 | 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。
! M1 u. ?6 m% V; B1 o9 p+ \9 c 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。 a! q7 J3 v$ Z: C8 `+ T+ x+ G
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。. o: e* ]1 Z; j: x2 z# V7 ^
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R
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发表于 2018-9-20 11:54:01
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