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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。0 E1 w- X6 l1 r" D, K( H7 l, |
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。
, v7 t$ u/ V! k3 B, \0 ?, H 从nRF51822/nRF51422升级而来( G4 X: @# [+ ]+ x, I# @1 f
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。6 {* h7 {. O* b- `7 }
下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：+ p, u8 n& C6 I
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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, I% }3 e& V% d! I" z O
' ?" r9 Z# f/ N* h$ u% O- A 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; m# ]& @( O- J/ E6 S- }
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Active-mode RX:5.5 mA& N% k) X4 P1 x
Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
. l6 W+ y) d a4 A Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA b8 P$ k4 a2 f& W% l( U5 Q
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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。
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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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+ D2 L2 z% [* s: R' b# W4 {1 n Cortex-M4F 内核3 v: I. j8 F+ W; h* x
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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。, M6 V& j, d' G! `( M% Q6 d# _4 s
& u `( h' q' T 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。" O4 {5 l/ o; h% v
: E. |1 \: A/ _, o( n5 d: 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。0 o3 ^8 K$ T7 ^ W5 ?2 C' D8 }) {
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BLE协议栈
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% H+ L* @7 X) { i! `- u1 I5 z 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。& \/ j! a& h9 M- A9 m) C' K
! f/ b* s v& ^2 k6 u0 [9 Q4 s 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。
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" h: \( V6 ~) |' d- E+ ~* N 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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* d( ]: z6 i$ P5 c 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。5 L% u: d0 W* ]6 [# h' u
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多协议支持和NFC# B+ }' e( h: I. Q( ?2 X
6 M# B, K l7 S0 z 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。) m$ ] n& X2 `4 a* J
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nRF52832适合我们的产品吗?) @4 x3 t% {4 d* }5 Q
4 S! v' _* E8 g# Z* u' U/ R 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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" L; r& \1 O( R6 R; k
/ Z' L! e; a0 I' Q7 XOnly part with 512kB flash and 64kB RAM( q2 o0 s5 r. o& Z/ t; l3 p
64MHz processor with Floating point support
5 f: `/ b* B0 ^& @4 q- X7 w* vVery low power – 5.5mA
+ U; i/ {- K0 _& N, AMature stack with Central and peripheral Mode* r5 M, [9 {- V; _6 Z4 [5 \
Concurrent Multiprotocol Timeslot support J6 T, q+ ?' j" u" a# K
A slew of peripherals for many applications
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6 `# e; d1 E5 n5 I! ?; j% | 还有其他几个事情：
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更多的Flash和RAM而价格不变' i1 Q( J2 h5 J' e$ I4 R* f, |& w$ \& |
没有ZigBee或Thread的支持
1 e% F5 Y% |2 ]- o7 V u; ]9 C; N开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)- E& r& o1 r3 n- i) k
" | t! F' I7 X9 N" u$ n" r2 { 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。
8 ^3 v( x1 y) P$ S- y4 P 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。( @" \: u8 G' E* q( _4 y% E
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。3 R5 d5 S; i- y0 i! s( n
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, n0 @8 G" h" O+ x! C! Y* _' `
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发表于 2018-9-20 11:54:01
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