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标题: 深度解析NRF52832-QFAA的技术资料 [打印本页]
作者: dnsj 时间: 2018-9-20 11:54
标题: 深度解析NRF52832-QFAA的技术资料
本次就来深入分析下Nordic的最新蓝牙芯片nRF52832。* v _! B5 S. f6 |" |
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。# w! x- r- R( ~" x* _6 V
从nRF51822/nRF51422升级而来
: p4 w& \1 n. @( F J 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。/ f' `2 l/ X. G: I
下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：% s. z3 }4 l' ^; p
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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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7 Z* r3 S9 d2 S( V3 C2 V; P y 功耗- L. V$ ?7 _9 Y3 s
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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：
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. Z6 B/ i9 j+ k3 m
Active-mode RX:5.5 mA
# l2 c7 u' r$ V Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA6 y% `! \- W% N; n( _0 }
Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
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0 x: E8 W5 R0 \& l! {$ z; J 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。' X7 }& y2 K% T+ {2 H8 |
5 G- |( ^5 z1 {/ U* q( ~ 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)2 `9 r# u7 Q9 m' ^' d
4 L/ i( N3 s4 C( K& C- B8 D 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。
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+ U) M8 g b/ x0 a. F! e2 t 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。; A) G, d$ k4 k3 e1 G1 i3 ~7 z' s
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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。( w$ T8 r/ q; c% q
1 C" x9 j' h, H5 _ 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。
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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。3 ~! T, ^, u$ J
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RF效率! B k! b) y/ y0 [: p
- j% [2 E2 \2 v2 y7 }* ` 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。) |( d$ r. |! U1 q; v; x7 s
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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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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。
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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。0 {5 G2 A' H/ T" ?! c( s
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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。
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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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; b# }6 s3 M- f" n! p9 | nRF52832适合我们的产品吗?
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+ s* r1 N& N e) f( V K6 o p 回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：+ x4 I* c7 }! ?8 n
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2 k3 v3 t8 n. c! Z5 d' i COnly part with 512kB flash and 64kB RAM- M8 b6 L" E/ w
64MHz processor with Floating point support
0 A2 x, R, R5 U3 J2 }( S6 D( RVery low power – 5.5mA
6 V8 v; q- g9 `4 o3 ^* x# V" ?Mature stack with Central and peripheral Mode
: U7 N! }' n. \, M1 F2 [Concurrent Multiprotocol Timeslot support
' [1 {, y) |# n4 s# T' x- p! ]A slew of peripherals for many applications8 O# W h) y1 _, h( ]
1 i) D& U/ \; U. U" M4 A 还有其他几个事情： v8 U- b3 U6 ?
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2 `: a& S7 D5 |* \6 d更多的Flash和RAM而价格不变2 e. f {2 j) n; `) `- D; b
没有ZigBee或Thread的支持! Q: |* ]# b3 J: l* _
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)
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) s. ]) `/ x- Y 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。
& O& v" E l3 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。
% u5 [0 H2 `0 L$ x/ n 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。
9 W8 ]6 ^9 J; L9 {9 y, 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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