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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。3 `. y! C3 t- N9 |- a" c
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。( c! d2 T3 c( ]0 f5 V
从nRF51822/nRF51422升级而来$ U O: C _/ d2 {
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。 d5 o- t/ E2 E" P/ s. g$ {1 j& U
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。( I* a7 \* B; ~/ Z
/ W) H+ b5 A! |, u3 J6 \$ W7 M 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：
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- x: m; j0 d6 g5 E; U, R4 g2 t8 n' H# v
Active-mode RX:5.5 mA& j# |* t+ t5 I+ e4 M6 `& o/ l- U* Z
Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA/ L4 n' O) |% D( l
Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
: n* k$ y7 e$ G9 g4 }- O3 Z j8 c5 _+ Q
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。( J. G' Z, P8 @$ i, e$ y% N
: p, _7 q5 x3 P4 u9 o 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 X2 Q( X+ Q8 U( F* F, ]* c- M9 ]4 q% m
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Cortex-M4F 内核
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) J* p" @! v3 K! I- N+ ? 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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6 Z6 D& A7 g1 c) P% p/ M) w 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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7 i) b' N' c$ z+ t7 H& s$ N* v/ p 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。" X6 c9 e% s# G' j5 W5 E8 {* w
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BLE协议栈 S) T) e9 y* u' m% q9 M
0 L. m/ u# v1 x0 L 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。- [. {! }( y5 f! Q4 D, m8 \$ X. ]
% p8 R% }+ b$ K4 ~, i 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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& U, A. A7 `5 K( o9 Q 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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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。# S, t+ X) e7 M" ^ b
" q w: b3 f- y. O0 X4 T! Y! d 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。" A6 o1 t2 a! u3 I g8 h) t: K
. g5 G4 M; Z* G* b 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。0 D1 {' {# h" B: A5 _/ f: S5 z
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多协议支持和NFC- g! j, \2 ~! J' P" D8 n) U
5 h4 a; u' c0 w 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。: S, p3 y# Y2 p, ?
6 t# a& m: X/ 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。( Q& m9 B; N$ Z4 d \( Q
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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。! q6 B% ^, p& K* K
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nRF52832适合我们的产品吗?, J% U9 J$ ?) Y8 S/ A* J* _
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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 N' G% T* `# x) i, A& q! g3 x+ E# ^6 N5 w9 w2 @) E- p' z6 x
* S- D0 v! |% g' o0 G1 b/ D3 U* n
Only part with 512kB flash and 64kB RAM
9 d3 K. W) i( A3 f1 j2 Y8 T64MHz processor with Floating point support3 \, ]3 V6 Y* O( r2 c
Very low power – 5.5mA
. f5 A" ~) @3 k2 E2 DMature stack with Central and peripheral Mode* U; C0 @7 l$ }: o& z, g: w, U. X
Concurrent Multiprotocol Timeslot support
0 q8 d) F* v$ V! iA slew of peripherals for many applications
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还有其他几个事情：4 Y, _1 f5 J/ M% e1 s
- ^, R0 C6 n+ q5 B0 z9 I+ y
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更多的Flash和RAM而价格不变
- f4 k s, z' N: o没有ZigBee或Thread的支持2 H: o$ X) V0 h( Y( |
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)- `1 e1 c$ L- ~6 d
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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。) Y( Z8 v6 ]5 D' ?+ g( K
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。
8 y& Z& k! X( F 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。
1 Z3 u+ p( ^3 |( ^+ H4 ]4 y 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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