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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。) z# Q: K6 _6 ~/ ]0 Y) P4 F3 r
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。
@4 _, H( _9 f3 u 从nRF51822/nRF51422升级而来
% ?# }+ y: T9 { 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。% _/ k1 r: L, o; e, y
下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：5 ~2 b) x! V& M# Z9 P. y/ @8 ?
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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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, K2 r6 H2 ^' p" p2 b0 h. G! V 功耗
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! Z6 L* p, ^8 q0 w! o3 `$ \ 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：
$ i7 B) k0 `* {$ M- n
( T. j& a |2 ~. m
8 B5 b n2 K7 x/ A) ?% I$ ^ Active-mode RX:5.5 mA) Y$ A. D. ]7 b* m2 O
Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA9 Z( x5 ~# `, k; n
Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
( L- C% w+ c/ I- A6 \9 f
/ S* D) L' g8 v; Q% ]$ Y' d 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。 P4 y& z8 P+ e. k" h# ^" q# @. Q- m
, F8 ~) r3 ]) 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)
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Cortex-M4F 内核& k8 D7 V# D7 p0 `
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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。% q9 c9 ^8 S0 S6 `; U; I1 G3 s L! Q
2 g- S- y9 N& p9 l b5 w8 j& E2 a 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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" a0 B$ _4 o- E) q; o1 F& F 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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* N+ \) `$ p, ]+ k% ~( u BLE协议栈2 ], @! f+ N# \
4 z z2 z. A7 \ 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。* V1 T, a" q t. c3 d
! _1 R5 R' g9 Y0 r# |( C! I RF效率( ^* ^) D/ Q4 L) e: n
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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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1 P d6 U" w6 ?0 t. T4 E 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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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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" c3 m! [' \: r/ E! A3 M' i 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。: e3 A. K1 _3 g6 `
8 G* B( ]' \$ e8 I) |9 q$ N6 K 多协议支持和NFC
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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。- A* x& i- c @+ b/ z7 s3 [
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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。/ O/ r( n' m- H' 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。
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nRF52832适合我们的产品吗?- G$ M7 }- k5 [7 c
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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：
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' C6 G0 E! P1 P# P) ?4 k$ _! ?1 n- P g# A
Only part with 512kB flash and 64kB RAM7 G1 o2 S; N V! Y/ [
64MHz processor with Floating point support& I% [, U6 J+ c( A& W, U0 O. Y2 q
Very low power – 5.5mA8 a+ y9 Y8 f& F8 Y I. ]& k! D
Mature stack with Central and peripheral Mode
" p+ Z( r( Y' d) l# z# B- Q8 oConcurrent Multiprotocol Timeslot support6 |8 {3 X3 h: l) m
A slew of peripherals for many applications7 T. i; |3 }( s3 ~. _5 ^: {
" h8 ~6 r5 S5 _* E
还有其他几个事情：
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更多的Flash和RAM而价格不变
c: F# m4 ?7 o) @1 R ]没有ZigBee或Thread的支持3 }# z+ R% | ?" `4 f- g) \: q1 K5 X
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)7 m, G" q+ R0 l8 R- ^$ G6 K
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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。6 y6 M2 z( l4 d% P" \9 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。
+ Y- \& E. V, i5 F2 l8 m 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。; F7 K/ b0 c" Y/ h [
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( l: v: K6 Y" t% O+ `
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发表于 2018-9-20 11:54:01
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