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
; ~! n/ V4 S5 ^6 m  H　　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。
: M4 z% C! L; s4 V" F　   下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：
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$ W7 M0 J6 e+ ]' Y% g　　下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
# _7 H4 g1 e) J" c
+ Y# d8 Y) o! H- S0 r' S2 d　　功耗
% A; k3 F9 B/ L6 y; d
　　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：

* y; Y! `+ X+ O5 u# h( ?
5 m2 D8 C/ ]: Q- Z# Z) S3 |8 Q　　Active-mode RX:5.5 mA
& j+ z6 k; t* H: v7 t7 c! s3 F　　Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
　　Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
: P2 ]9 w# P1 J: o. n
　　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。

, c: m7 `0 ]0 H　　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)
" R  Z  S/ b5 o! E; w
3 ?" l5 S2 ^: {  L* {0 w　　Cortex-M4F 内核
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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。

4 ~, L! P# b' {' `: i　　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。

! e+ M6 }. l, j0 J  G+ N! i) a　　BLE协议栈
5 V: o7 @  H2 F" X
- z$ n# v$ [* B/ c7 ^. 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。

　　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。
. C" K+ E# P9 [: m( a' Z
  `, H- O- v6 j1 }: u$ }/ O　　RF效率

　　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。

. S5 F6 ]0 Z0 }& k1 D8 t0 |　　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。

7 l& S) q- v, I8 e0 D. J　　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。

/ l9 a% s$ o, E9 I  U　　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。

　　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。
+ D1 Z2 {, \+ a2 h$ Z& ?
1 Y7 [5 {. f4 B, ~! ~2 e) l  r　　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。
1 {4 }2 P0 N, j* P9 Z, M1 K, I/ i
3 k* w) b0 i1 e　　nRF52832适合我们的产品吗?

　　回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：
+ K/ n" P: k' b: k1 N

Only part with 512kB flash and 64kB RAM
8 j; S3 Q) e: Q" u1 c9 w64MHz processor with Floating point support
3 @6 i( _; B/ `+ JVery low power – 5.5mA
Mature stack with Central and peripheral Mode
Concurrent Multiprotocol Timeslot support
A slew of peripherals for many applications

　　还有其他几个事情：


9 x6 m  [5 K1 r  A. W; T更多的Flash和RAM而价格不变
" c) T: y6 \7 v# V没有ZigBee或Thread的支持
5 z! G" d9 U* b# N6 D3 O9 l. n0 n. m开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)
: t6 d  W5 w+ Y, e. q& A
! T6 H8 i5 m8 D* V) |$ e  z+ u　　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。
1 l: h2 o% I8 c8 ~9 c' f4 X; Q　　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。
4 b* @' c5 v( l* X　　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。
6 f  y# s4 U$ ~# N9 V7 {; {; g       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