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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。) r$ o- a$ u7 b
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。
8 Z1 M3 ]* F D* @ 从nRF51822/nRF51422升级而来
1 s6 m+ C7 L$ I g" X2 e3 Y 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。
( T; M6 v) M9 p# g( B4 G 下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：2 F2 |, T [6 L. ?3 O) k
1 x. r9 Q' {0 r$ u i/ O3 e 下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
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( v; P# A; [* g- B2 r% T 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：4 `9 }+ I t5 i( P* l
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6 ]2 _8 i1 k9 w! g' r: [: X n Active-mode RX:5.5 mA
2 f! ?( d: F) d3 D( P0 l+ Z2 _. S: Q Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA# T* K: F" ^2 R' ~' D% t
Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
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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。8 b( n) U/ D0 K, M6 r
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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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, |8 [3 p8 g9 M7 c8 l Cortex-M4F 内核$ r1 l6 ~: a3 ]+ g# [# B
4 B4 z0 U4 _3 T; f 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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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。
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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。* j: u/ Y, B5 a+ o0 `0 n# e: m
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BLE协议栈1 G8 {- a2 W0 e2 I5 O
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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。
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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。2 X1 X( [0 x1 m* [; g9 W3 Y
' j2 U9 d2 ^9 l+ m* w6 ` RF效率
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3 h8 R" a M' q# u" e 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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/ ?- U' q- I$ U1 k0 N' 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。* w6 C7 P& M* l; u- J
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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。
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+ Y: A1 W5 I! k; X9 h. S2 \# P 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。* w9 }' o5 o; n: g1 p2 T( h/ V7 A
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多协议支持和NFC: i7 k5 H- Z& Q* A2 Q1 B
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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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4 D+ i* q' `# W) s1 C: i/ K; |7 N7 c 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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1 Q) P8 Q- w; ~+ ` 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。3 N8 y9 g4 S( @2 W- J) n( ^! x
! ]9 l6 G/ a* g. e4 q nRF52832适合我们的产品吗?$ ?3 M' l% M- `
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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：
3 X: ~+ ~" B- Z' i" I: O0 p: \" y9 m$ I, V5 _8 ~/ ^" f9 F7 d, g: ~# b
4 Z/ ~; ]' e0 @& [- y" }$ [Only part with 512kB flash and 64kB RAM
* |9 m: K; B9 g& ~) g$ P64MHz processor with Floating point support# u% ?$ f- S% w$ Z5 a" i
Very low power – 5.5mA
5 E. w- r7 k) g! b2 sMature stack with Central and peripheral Mode+ a' Q& ~' f* T* v
Concurrent Multiprotocol Timeslot support9 P! m. o! q/ t; e- N. |
A slew of peripherals for many applications
! Y( Y5 S- j8 E9 J: Z$ z$ r6 T/ w& x$ _8 @ r
还有其他几个事情：7 U# ~) K1 S. D& j, _
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- c# k( @: \& r% Q更多的Flash和RAM而价格不变
0 z3 K! ^; p9 P没有ZigBee或Thread的支持/ Q) V; G b/ X8 t
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性). {) ~6 } a: s% v8 g% F5 ]$ l
3 v5 y& ]. N! 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。
- @9 j' v; C1 K8 ^/ K9 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。
+ r' P) O: E! z1 \ 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。
. J3 {3 U( N2 V' s% v0 y# I$ d 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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