深度解析NRF52832-QFAA的技术资料

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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。
　　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。
　　从nRF51822/nRF51422升级而来
　　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。
　   下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：
- f& I0 g. C5 M% k/ E  h& B* N2 z
# K4 o- s; J$ V& l6 v8 @# Y　　下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。

　　功耗
0 `7 U  W0 V, z) d8 x2 t
; _5 G( A0 r+ o: w9 o! c　　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：


　　Active-mode RX:5.5 mA
" R4 F; b0 |0 c! x1 s5 B+ W" h　　Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
- D3 h% ~7 f4 \  J　　Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
, r+ X2 s; L" F' P* D. 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。
' V2 }/ E: l! }5 k* h
1 {3 G5 ]7 |7 ?" 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)

　　Cortex-M4F 内核

　　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。

　　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。

　　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。

　　BLE协议栈
* @( \6 y. u4 {2 K7 K& U
6 `( C) e. S$ P3 J8 f: P, t! [　　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。
& q9 x5 D, Z1 V! G$ I1 d6 J* \- f& Q* F
　　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。

　　RF效率
8 `; u# z  L9 L/ R
. Z6 E. _. r3 s) I: y8 M+ N* U　　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。
8 X, {: O; [, m4 J/ c; j! z/ Z1 {" ^
　　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。

　　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。

+ V  D) x. C" P0 [$ N( I# s　　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。

　　多协议支持和NFC

" [& }# P' ~. b; Z5 J7 Y, }. ]: }　　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。
$ }$ Y6 F, M  A! f( i' E3 x
% |% O3 j2 p. v4 {7 z; h　　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。

6 _0 {# O- z5 l8 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。

. C/ L( {8 ~) X* H+ t& v　　nRF52832适合我们的产品吗?
7 N, ~+ T  @# H' P) M7 C' 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：

: R, S9 G# l0 ]; F3 k0 b% h
  a) D: y4 Z& F# L8 c" qOnly part with 512kB flash and 64kB RAM
64MHz processor with Floating point support
* d" ^; i" j& F- r1 KVery low power – 5.5mA
8 l" u: e2 Z9 E% YMature stack with Central and peripheral Mode
" o" W/ {* G* D+ qConcurrent Multiprotocol Timeslot support
. }/ W1 _. m8 H1 y* S6 z7 \A slew of peripherals for many applications

" Y3 L, Z. H. _  x　　还有其他几个事情：

1 Q6 S8 s1 L. u5 ?: y9 z+ {
! T7 b0 L7 f; Z* I3 y+ ~) \更多的Flash和RAM而价格不变
; A  p' \, D$ l. T% j& u/ }# P没有ZigBee或Thread的支持
" m; ]% \. L# j: k1 m0 d0 z开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)
4 J. Z7 I% S5 x7 X9 y' X5 N; q
6 z; [# T2 H9 N. ?6 L: |# U7 y5 m" T　　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。
　　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。
　　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。
7 E8 D- {! e, I  ~& M0 {+ C, C, [% B  R       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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