深度解析NRF52832-QFAA的技术资料

dnsj

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。
& @8 E' K- B3 j$ ?( w. S$ I! ]8 r& [　　从nRF51822/nRF51422升级而来
4 E, Q. x" t4 X　　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。
) g( F2 _4 z0 N  G( i　   下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：
  w' F# }7 _6 g- n1 O. h+ _
　　下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。

, J2 d- _5 h: a1 Y+ [5 p7 L) {　　功耗
7 O6 H2 n9 P: b
# e8 K4 E7 e9 ?- p# q4 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
, u) G0 y4 V+ L) U  E, h- o　　Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
　　Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA
5 g9 d% A4 g" p
# H! ]4 R: r! J6 N; T9 c3 z　　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。

" G( c/ S2 O8 H2 B3 I　　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 U2 `( y1 g6 H
　　Cortex-M4F 内核
( X7 ?3 l% }4 x; ^: D) m6 Q8 ?
　　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。
: x2 G, \% a& g% G+ U
5 _" Z* {0 b: g　　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。
& A- V+ A0 F: O
% C# [: ^" ]* a7 o  }! |　　BLE协议栈
% h- P" V$ q2 P0 v/ _, n
　　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。
$ P4 ~2 W! ~! R6 \  X0 r0 o( U/ S0 w
　　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。

. _4 F9 O. Q0 Y8 }　　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。

* V/ z" l4 n% ^' H　　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。
. I# b9 T) z+ W8 b" r+ E
　　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。
; ?+ s2 ^1 B8 T5 Y8 a) k
　　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。
: U8 P. N" [5 [- i- ?/ O6 D
　　多协议支持和NFC
4 ?$ J8 |' f9 F+ A, f- M1 {3 v
5 l7 O) o4 t$ e4 d( [) _　　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。
8 W4 W- Z$ R9 i3 L% {
　　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。

　　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。

$ |+ Z' M8 W) z0 l　　nRF52832适合我们的产品吗?
2 F, }/ z! D" r7 N) E* t; E
; X3 ?9 `; @7 w0 L' j7 N& W. O9 q　　回答这个问题比较复杂，不过有以下几个关键点可供参考：


  M. I& O" J7 j( B( qOnly part with 512kB flash and 64kB RAM
64MHz processor with Floating point support
Very low power – 5.5mA
% {/ n3 w6 O" [- g5 K, XMature stack with Central and peripheral Mode
" p* {; L/ @& ]; b6 d6 }Concurrent Multiprotocol Timeslot support
; d  J0 A& p: s( D7 T+ fA slew of peripherals for many applications
2 c& a3 z. u4 H) Z8 D
4 p, G: N  L5 P5 J! ^　　还有其他几个事情：
8 `( z+ ^  i2 L$ i
" d! i, w& a, D" d0 }- J
( h( `/ q* q! R0 K; Z, D更多的Flash和RAM而价格不变
没有ZigBee或Thread的支持
开启BLE之后有些功能会受限(比如系统的实时性)
6 K, p. E% o  b- S/ l" {
; I6 r1 h) I9 E0 }　　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。
2 p( B: {5 V0 X/ X& U% t　　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。
& @* X1 t6 V8 E, _, 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。
       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
: Q. J; ^. p$ T* v+ ]