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本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。
) [7 X$ I0 v$ e. ]) p 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。
' U, c# ] t" p- c! ` 从nRF51822/nRF51422升级而来
3 C ?) N( K! m 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 E& [2 Y# G8 \) z- e
下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：1 W* n3 w. U7 o! H) K8 c( i/ [8 X% `
/ S$ j! v* x( t) `4 V
下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。
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# @& u* D1 @) ^2 L7 [ 功耗
5 y8 l q5 v' P l F1 W1 o2 i6 ?2 S5 O" a- M& j8 `! ]
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：( C" m7 j5 b/ C, O
. b$ g. p: Y5 W% B! d
3 v5 ]1 x* h" I+ H9 y Active-mode RX:5.5 mA
^7 v8 H- Y6 q8 y7 i, G# l/ L* _, I Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
; v6 j5 c" G/ l* T Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
( I3 q, R. c# N5 {7 m3 F# r; @4 J. b
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 X U+ L$ X6 U5 x
: Y" a! v4 P1 P" e% I8 }
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)9 W9 B) `9 E3 @# l/ I+ X
: h+ u( C% t2 \5 }' J ^ Cortex-M4F 内核4 A! b( U3 f+ G& m$ A
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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。
+ g. b8 {+ O# U1 e- ?5 h8 V" u: @$ w/ }; B) j
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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8 ^6 P% m% x n2 \! |8 h 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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# Z" T( W4 F% m+ L0 B BLE协议栈
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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。 r6 j4 w9 X' m: O+ o8 N
: k* t5 l; v2 b 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。
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k5 u% T$ o/ G' Y3 I" y5 q& A; C RF效率
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4 S$ C$ ^0 O2 ]9 s 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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: i! g- H$ _$ m r' W2 L( b0 Y 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。& [$ N' g% m9 J6 x8 r: h) U
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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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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。( t/ p! L' A3 D# R
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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。2 [+ o* m% {- `0 V7 ]7 c7 v
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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。- A" Y- w3 R% x
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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。' G5 e- G! u# |/ R
+ L5 a7 N) J) N" I- O nRF52832适合我们的产品吗?# j7 x; |# M# }
E/ k' @: ?6 g! u/ o: f1 N 回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：2 O: @" W. C D% z P" ?$ K9 F
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7 a) ]# }& @- H) c) rOnly part with 512kB flash and 64kB RAM
( {& a0 T. y9 ]64MHz processor with Floating point support
, u6 v" t5 \, V8 l$ hVery low power – 5.5mA+ z# O1 Z, s/ @
Mature stack with Central and peripheral Mode% v! }, R& ]) s
Concurrent Multiprotocol Timeslot support
) K( d/ I1 L* Q1 \8 a7 E' bA slew of peripherals for many applications
! M/ R+ r4 H" k+ E7 @. J
& X3 G% I Z. @: o$ H 还有其他几个事情：
/ [7 i" v% e8 h# J% _8 [: E- r( _0 \- q) j# s( J
& n3 @, W- V! B( o ]更多的Flash和RAM而价格不变
1 T! n7 c' E" d* u) L4 K没有ZigBee或Thread的支持
) a0 s5 R' C- ?( {$ H开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)$ M2 f% e+ r! V
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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。
; _+ r; p3 g) p) M) B/ 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。
; A" u- w1 v# V& c& Q 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。
1 ]1 s/ b6 w9 t9 H% q 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) i! R0 s2 h( s& p' b; }
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狗仔卡
发表于 2018-9-20 11:54:01
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