|
|
本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。 D8 ]& T Q! L# n- z/ Y
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。% A0 K# L! G9 i6 P, f4 o
从nRF51822/nRF51422升级而来# K: w- f, K# P8 {$ K$ Q4 x
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。
3 L7 n* O; J7 u8 D! o 下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：
/ n+ {+ Z8 u1 q, n5 a1 ? 7 w: ^4 d3 c2 } t
下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
% N9 h, u0 b# N( w4 u) K
+ _ h+ B6 b2 q2 F& v# k6 Y( C 功耗$ [2 Y: E0 I- v$ Z9 ~* o
2 \: i9 ^! A; C 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：2 R) k: v! f+ d7 V# Y
' I4 Z+ K. ?7 X) }7 V: W( b8 I* W! ^3 Z" H, u5 M
Active-mode RX:5.5 mA; Q6 X# K4 A+ m1 ?2 ?
Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
) L6 [; R+ [# r p6 k/ ^# y Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA, E- B. @3 F: C
. j" B4 ]9 y" J" f
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。3 ?' O* }1 o4 r, v* k% ?
% [5 X( u# T7 E& f4 b
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)
. {, v# l: C2 c, m! \: h& ]* Q8 j. B" B$ T2 @4 d- G1 Z6 u- p
Cortex-M4F 内核8 J; l T: V1 n0 k- F: o
+ r. N5 B8 _( p# ?% u$ `0 H$ E 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。( H6 w c& l) X; e' t, a, c" N
# I4 h9 l4 g' ]; V9 g" Y 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。
$ t0 p1 @5 }, N8 T |4 Z. ?& W: [- r
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。
* R0 V$ Z k" U( C4 y; H
5 b: J5 s+ u$ [! j6 ?9 q BLE协议栈9 v& e5 M( i2 _7 ?. K+ J& A
; T4 h$ Z5 j; }: a 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。8 R3 U( ]) m% S1 Q2 _) ]$ ~7 f
D* i1 [( c m 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。
- X$ \' ?7 s4 n2 p& x4 @- U2 G% ^
RF效率0 e: _% `4 b% Y; b, M
/ k) n' J. P! v8 p- d( a$ L
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。9 k' L5 R! G; T
# E# P/ Q% ~$ Z* _0 x
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。
0 _8 h F/ H8 z; J6 M: N( u
! @0 Q! N. d/ D( g; H& Y 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。
0 Y9 f) C& g v3 Q# J$ A+ q. y. |! H$ z2 ~7 v( \
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。( q; W0 S2 u* v% g# C/ j5 P
5 W9 b6 s) ?) V3 g% T) h 多协议支持和NFC
7 b: t/ a# |- o, m
7 A; m, h4 c8 \' o 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。! I1 m/ Z7 |- M6 @
/ b- H4 Z: L" C/ V1 E# I7 `: E 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。! G. n7 e, ^" Q2 \
3 o5 X" Q% B, F3 f/ ^/ {& B7 O 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。
" r. G; Q+ _9 R- B5 J3 V0 p, h/ H1 c. i: U4 x: g& _
nRF52832适合我们的产品吗?
9 i9 Q0 k9 c! L E& k) |7 ] W2 p" W3 H& e' _: E
回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：0 a3 h! w! r# W7 g8 _1 s6 X
; ]0 v+ @4 g: `
9 W; Z2 [9 k, b1 r1 c+ W6 T' iOnly part with 512kB flash and 64kB RAM
" L( i; a- d; u- u64MHz processor with Floating point support
, J) T4 C- Z+ ~! `. H. p. H/ WVery low power – 5.5mA8 W- q" @$ v+ d" b1 E* V! U5 y
Mature stack with Central and peripheral Mode
7 T0 P$ E* Q( g0 n+ Z Y% a# z3 W! WConcurrent Multiprotocol Timeslot support! @" [! [8 j# T! f
A slew of peripherals for many applications! E/ g( K8 I* i9 {
. G. w4 `& I( X 还有其他几个事情：0 x7 S3 j5 Y" x5 t" s4 P6 ~
$ b* ~) d0 F+ D) U* {
3 [+ ~* h! b2 ^5 ?3 Z3 I. F) i
更多的Flash和RAM而价格不变; }$ _6 S1 T0 ?
没有ZigBee或Thread的支持
. G0 x3 I$ Q! E- z! o; g开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)0 d4 s; w L$ I# d% k
; b& D" f2 F! E! q6 v& ~0 [
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。
5 h2 h' S' _) a7 a* u* u 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。+ Z" g, [$ h- n1 C* t
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。
4 m, s. B& x1 _& B4 W 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
6 r( ~ T$ {7 {& d |
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2018-9-20 11:54:01
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡