在最熟知的芯片，解析最不為人知的秘密--Nordic的藍牙芯片nRF52832。
發布時間：2023-5-17 16:35
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在IOT領域，BLE占據了不可替代的位置，其影響力非常大，而NORDIC也憑借著一系列的藍牙芯片，坐穩了全球藍牙芯片一哥的位置。 nRF52832是NORDIC發布的BLE 5.0的旗艦型藍牙芯片，芯片一出，它將BLE SoC帶到了一個新的高度，它帶來了更高的性能、更低的功耗以及更多的功能，當即引爆全球，眾多藍牙產品用戶為之歡欣雀躍，而今天，筆者就為大家剖析其中一二。 從nRF51822/nRF51422升級而來，nRF52832是Cortex-M4F內核，并且擁有非常大的RAM和Flash，還有更多的功能以及更好的RF性能。 nRF52832性能參數： 功耗 每一代新的BLE SoC出來，必定在功耗上面做些優化，nRF52832更是在nRF51822的基礎上幾乎將功耗降低了一半： Active-mode RX:5.5 mA Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA 這些功耗數據對比TI的CC26XX很有優勢，即使是對比其他家的產品也是如此。 真正使用時的功耗還依賴于很多其他因素，比如運行的頻率或者BLE的參數(連接或者廣播的間隔) Cortex-M4F 內核 新一代的nRF52832加入了很多新的功能。比如Cortex-M4F的內核，它能夠更強大的運算能力以及浮點運算的技術�，F在很多的穿戴設備或者工業化設備需要內置非常復雜的算法，所以需要MCU有更快的運行速度。這顆Cortex-M4F的內核運行期64Mhz，比其他廠家的芯片提高了很多。 這顆SoC有512KB的Flash和64KB的RAM，這也超出其他廠家的芯片一大截。Nordic稱將會有400KB的Flash可以用于應用程序。如果你曾經開發過BLE的產品就會知道，BLE的協議棧至少要占80KB以上的Flash。如果像大多數的BLE SoC那樣只提供128KB的Flash的話，應用程序只有大概40KB的空間，不過對于一般的傳感器采集的任務來說是差不多的。之前的nRF51822最高提供256KB的Flash，這在當時也是比較少見的，我們很高興看到Nordic再次提升了Flash的空間。 額外的Flash和RAM空間也意味著nRF52832可以支持多協議，并且在運行時自動切換。 BLE協議棧 Nordic將Cortex-M0內核升級到Cortex-M4F內核，可以保證BLE協議棧無需更改。這就意味著開發者可以使用一個更加穩定的協議棧，并且直接運行之前的幾十種例程。 Nordic目前沒有提到關于Bluetooth 4.2方面的事情，不過可以肯定是，既然新的硬件已經出來了，通過升級軟件來做到更多的事情是肯定的。Bluetooth 4.2提供了更快的傳輸速度、更高的安全性以及更低的功耗。 RF效率 我們必須談一下RF的部分，畢竟所有的數據都是要通過這里的。 新的nRF52832提供了-96dBm的靈敏度，這個數據非常接近于TI的-97dBm，更高的靈敏度意味著更遠的傳輸距離。 另外一項改進就是內置了Balun芯片。在之前的nRF51822設計中，必須加入Balun匹配電路，或者分立的或者Balun芯片，來匹配天線的50歐姆阻抗�，F在nRF52832集成了這個功能，既節省了空間又節約了成本。并不適合只有Nordic一家這么干，dialog和TI都一樣，都把能夠集成進來的全部弄進來。 多協議支持和NFC 現在很多的這類芯片都能提供多協議的支持，比如BLE, ANT, zigbee這些協議。目前在物聯網領域還沒有絕對的王者，因為每種無線協議都有自己的優勢�，F在看來實際的應用中更加趨向于不同的應用場景使用不同的技術，多協議支持就解決了這個問題。因為無線的硬件是一樣的，只需要更換協議棧就行了，或者把多個協議集成進一個協議棧，對用戶來說就像是同時運行這幾個無線協議一樣。 nRF52832支持Bluetooth Smart (Low Energy), ANT/ANT+ and proprietary 2.4GHz多種協議，這樣就可以連接 nRF51, nRF24AP and nRF24L之類的產品。不過，它不支持Zigbee or Thread ，這兩個協議在長距離傳輸上有更大的優勢。Google正在力推Thread技術，Thread也慢慢的在智能家居的應用場景下變成BLE的對手之一。不過也許Bluetooth的Mesh網絡技術能夠解決這個問題。 Nordic同時引進了NFC技術，它支持NFC-A，也就是可以作為“標簽”(Tag)來使用。配合智能手機可以用于近距離的安全連接工作，畢竟有一些應用中需要這種安全的方法，集成進來之后對整體成本和體積都有好處。不過新的Bluetooth 4.2協議中已經有了新的安全規范。 
nRF52832適合我們的產品嗎? 回答這個問題比較復雜，不過有以下幾個關鍵點可供參考： Only part with 512kB flash and 64kB RAM 64MHz processor with Floating point support Very low power – 5.5mA Mature stack with Central and peripheral Mode Concurrent Multiprotocol Timeslot support A slew of peripherals for many applications 還有其他幾個事情： Flash的容量增加會增加芯片的制造成本，不過長期看來nRF52832的價格會和現在nRF51822的價格差不多。 nRF52832還是一顆單核的SoC，也即是說啟動BLE協議棧之后，協議棧處于最高的優先級。而應用程序優先級會比協議棧低，在如電機控制這樣的實時性要求很高的應用中可能會影響性能。 在穿戴設備的市場中需要更強的計算能力，但是在其他應用中，比如僅僅是傳感器采集和簡單的處理nRF51822也是很好的選擇。 |
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