|
本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。
* }" V2 t' x# I. ^+ `6 T 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。7 h t& i$ L- j9 P
从nRF51822/nRF51422升级而来) _/ I: J0 u6 w
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。
{1 ^8 C! M K7 a" l 下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片:) I5 x2 ~+ F- \$ R. w3 p" F1 x( S
$ R3 I& z1 E( [ 下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
0 Y9 p- x4 f @; E
4 h6 p( ?( U9 I2 P6 I: t) L4 d 功耗
; {9 z6 c2 H% P( b$ u+ c
( [5 X! S, t8 m, ^# \7 b0 F 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:& z* a( u* {: N0 P2 q
/ ^7 X1 T& i+ A7 c
; f+ T+ b7 H( e7 a% V6 r
Active-mode RX:5.5 mA
* F. l, l, c$ t Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA; i8 O$ f' v3 t8 k
Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA! P( |3 k7 h* x' c* m$ O+ } N
2 W7 L/ ^$ S" j1 b- u
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 V5 o) q# z, B, a) K8 @) A
+ Q. X* L: d1 L 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) g6 k8 ^0 z/ X- S
9 ~' J* ?/ B. Z2 O0 A5 I$ Y# o J( n
Cortex-M4F 内核
6 J6 ~7 c) }% w# Z8 r
$ [+ f1 S# J) m4 t* f$ _3 e# J; g 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。
: o3 `5 @+ j5 j/ \: a @- ]% u2 q# c& J0 E1 N) p- z2 |# {4 K1 H
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。
0 r0 J7 g; W6 q+ G
9 }' y( u0 Z* s+ ?2 j i; R% Q 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。
# Z: U* g4 y8 u q- I) f: ~5 w3 v8 n/ y# D* p) z$ z2 r2 r
BLE协议栈
$ A. @$ ^! Q/ s. X
c7 D; J, O7 t' W 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。& g( }2 v* ^( D7 C" z9 A
+ Q u5 N1 D2 q# T) C j) ?$ 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。, _+ q3 X2 o) O
8 N, ^, @2 @0 a9 [' e. B
RF效率
+ |( d6 [2 H* Y$ d$ Q e+ |0 ~ }5 H2 a$ j
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。5 J+ ~9 k @( f9 c# n, k6 G
1 ?8 j) h% v. ~& c5 u. I 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。
; v$ S" m& K8 m% }( W5 R
. d' J3 A$ S5 s8 S. m2 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。. ?2 \6 i! `- [5 _( l7 V; ~! K- r8 r
3 Q1 f& p7 d. o) W 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。
/ j+ S" |: a1 @/ F9 s* a
, p/ Y* m& g0 |1 s 多协议支持和NFC, O: ]3 E, s9 D9 L; W- E
1 h/ e. ^- N/ T( P4 m 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。1 Q* Z+ l8 ]4 o+ Z& I
1 T/ i+ v8 ^5 L: y
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。
/ {; V* o9 x% l. u8 ]7 @$ L+ x$ [4 j/ v' J' I. j9 i# |# V
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。5 |2 Q. U$ Z7 I
3 Y% W( ?4 a2 K( B9 K nRF52832适合我们的产品吗?3 ^) k, `* N9 _# m* y
& @) U. n Q$ h" V1 u! F 回答这个问题比较复杂,不过有以下几个关键点可供参考:
' S5 Q P) X; D& C" {- q# L1 p% x& s) ^+ J" @6 ^$ q
8 ~2 A ^7 P* S$ ?1 Q5 V" O/ pOnly part with 512kB flash and 64kB RAM. ]* Q( D4 p6 c3 s) K1 z
64MHz processor with Floating point support/ u: U4 R& T7 T" x0 k7 i
Very low power – 5.5mA
2 M, |9 N. Q2 W- r4 J! F9 {9 UMature stack with Central and peripheral Mode
. J: q4 {1 C" {Concurrent Multiprotocol Timeslot support$ f/ `) w1 W6 `5 ^( G% t' x! d# P
A slew of peripherals for many applications8 ~* J& Y8 R: ^$ k1 o. O% P& D3 t
( a2 L2 X, @' j* g$ T( b# A 还有其他几个事情:- @6 U1 |( o: y5 }! b$ m
) v" G' B5 D% K2 R9 I; F
3 e" X6 M/ t P, V( ?更多的Flash和RAM而价格不变6 ?7 T1 ? G. r. b! g! T, _
没有ZigBee或Thread的支持8 i9 R- q U& t; l" ~$ @7 U% T
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)6 d, S; }1 {9 S6 M h$ [! S
& C) [7 o) M5 o$ h
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。
" g, g; i4 _. |4 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。
9 y$ q7 `- D) e: ~! ~7 Z" b$ 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。$ y9 [0 o8 |; v# X5 ~
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 H# ~0 H5 L/ j4 I2 K
|
|