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本次就來深入分析下Nordic的最新藍(lán)牙芯片nRF52832。
目前有很多的芯片原廠發(fā)布了自己的BLE soc芯片，其中NORDIC半導(dǎo)體的nRF52832是知名的nRF51822的后續(xù)作品，它將BLE SoC帶到了一個(gè)新的高度。這款產(chǎn)品有很多讓人興奮的地方，它帶來了更高的性能、更低的功耗以及更多的功能。
從nRF51822/nRF51422升級(jí)而來
知名的nRF51822是一顆Bluetooth Low Energy的SoC，它擁有Cortex-M0內(nèi)核，運(yùn)行頻率為16Mhz。而nRF52832則是Cortex-M4F內(nèi)核，并且擁有更大的RAM和Flash，還有更多的功能以及更好的RF性能。
下表對(duì)比了nRF52832和nRF51822還有另外一個(gè)廠家的BLE芯片：
下面我們來看看這些參數(shù)中有哪些亮點(diǎn)。
功耗
每一代新的BLE SoC出來，必定在功耗上面做些優(yōu)化，nRF52832更是在nRF51822的基礎(chǔ)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(shù)據(jù)對(duì)比TI的CC26XX很有優(yōu)勢(shì)，即使是對(duì)比其他家的產(chǎn)品也是如此。
真正使用時(shí)的功耗還依賴于很多其他因素，比如運(yùn)行的頻率或者BLE的參數(shù)(連接或者廣播的間隔)
Cortex-M4F 內(nèi)核
新一代的nRF52832加入了很多新的功能。比如Cortex-M4F的內(nèi)核，它能夠更強(qiáng)大的運(yùn)算能力以及浮點(diǎn)運(yùn)算的技術(shù)。現(xiàn)在很多的穿戴設(shè)備或者工業(yè)化設(shè)備需要內(nèi)置非常復(fù)雜的算法，所以需要MCU有更快的運(yùn)行速度。這顆Cortex-M4F的內(nèi)核運(yùn)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(huì)有400KB的Flash可以用于應(yīng)用程序。如果你曾經(jīng)開發(fā)過BLE的產(chǎn)品就會(huì)知道，BLE的協(xié)議棧至少要占80KB以上的Flash。如果像大多數(shù)的BLE SoC那樣只提供128KB的Flash的話，應(yīng)用程序只有大概40KB的空間，不過對(duì)于一般的傳感器采集的任務(wù)來說是差不多的。之前的nRF51822最高提供256KB的Flash，這在當(dāng)時(shí)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(xié)議，并且在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)切換�，F(xiàn)在有很多產(chǎn)品已經(jīng)支持了多協(xié)議這個(gè)特性(見上篇文章)，看來這似乎會(huì)變成業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槟壳安⒉皇侵挥蠦LE一個(gè)無線協(xié)議。
BLE協(xié)議棧
Nordic將Cortex-M0內(nèi)核升級(jí)到Cortex-M4F內(nèi)核，可以保證BLE協(xié)議棧無需更改。這就意味著開發(fā)者可以使用一個(gè)更加穩(wěn)定的協(xié)議棧，并且直接運(yùn)行之前的幾十種例程。
Nordic目前沒有提到關(guān)于Bluetooth 4.2方面的事情，不過可以肯定是，既然新的硬件已經(jīng)出來了，通過升級(jí)軟件來做到更多的事情是肯定的。Bluetooth 4.2(見下一篇文章)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(shù)據(jù)都是要通過這里的。
新的nRF52832提供了-96dBm的靈敏度，這個(gè)數(shù)據(jù)非常接近于TI的-97dBm，更高的靈敏度意味著更遠(yuǎn)的傳輸距離。
另外一項(xiàng)改進(jìn)就是內(nèi)置了Balun芯片。在之前的nRF51822設(shè)計(jì)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(xiàn)在nRF52832集成了這個(gè)功能，既節(jié)省了空間又節(jié)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(jìn)來的全部弄進(jìn)來。
外部只需要一個(gè)額外的電感和一個(gè)電容，用來微調(diào)這些參數(shù)。總之，內(nèi)置Balun大概能節(jié)約5-6個(gè)外部阻容器件。
多協(xié)議支持和NFC
現(xiàn)在很多的這類芯片都能提供多協(xié)議的支持，比如BLE, ANT, zigbee這些協(xié)議。目前在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域還沒有絕對(duì)的王者，因?yàn)槊糠N無線協(xié)議都有自己的優(yōu)勢(shì)�，F(xiàn)在看來實(shí)際的應(yīng)用中更加趨向于不同的應(yīng)用場景使用不同的技術(shù)，多協(xié)議支持就解決了這個(gè)問題。因?yàn)闊o線的硬件是一樣的，只需要更換協(xié)議棧就行了，或者把多個(gè)協(xié)議集成進(jìn)一個(gè)協(xié)議棧，對(duì)用戶來說就像是同時(shí)運(yùn)行這幾個(gè)無線協(xié)議一樣。
nRF52832支持Bluetooth Smart (Low Energy), ANT/ANT+ and proprietary 2.4GHz多種協(xié)議，這樣就可以連接 nRF51, nRF24AP and nRF24L之類的產(chǎn)品。不過，它不支持Zigbee or Thread ，這兩個(gè)協(xié)議在長距離傳輸上有更大的優(yōu)勢(shì)。Google正在力推Thread技術(shù)，Thread也慢慢的在智能家居的應(yīng)用場景下變成BLE的對(duì)手之一。不過也許Bluetooth的Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠解決這個(gè)問題。
Nordic同時(shí)引進(jìn)了NFC技術(shù)，它支持NFC-A，也就是可以作為“標(biāo)簽”(Tag)來使用。配合智能手機(jī)可以用于近距離的安全連接工作，畢竟有一些應(yīng)用中需要這種安全的方法，集成進(jìn)來之后對(duì)整體成本和體積都有好處。不過新的Bluetooth 4.2協(xié)議中已經(jīng)有了新的安全規(guī)范。
nRF52832適合我們的產(chǎn)品嗎?
回答這個(gè)問題比較復(fù)雜，不過有以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)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(gè)事情：
更多的Flash和RAM而價(jià)格不變
沒有ZigBee或Thread的支持
開啟BLE之后有些功能會(huì)受限(比如系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性)
Flash的容量增加會(huì)增加芯片的制造成本，不過長期看來nRF52832的價(jià)格會(huì)和現(xiàn)在nRF51822的價(jià)格差不多。
nRF52832還是一顆單核的SoC，也即是說啟動(dòng)BLE協(xié)議棧之后，協(xié)議棧處于最高的優(yōu)先級(jí)。而應(yīng)用程序優(yōu)先級(jí)會(huì)比協(xié)議棧低，在如電機(jī)控制這樣的實(shí)時(shí)性要求很高的應(yīng)用中可能會(huì)影響性能。
在穿戴設(shè)備的市場中需要更強(qiáng)的計(jì)算能力，但是在其他應(yīng)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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