本次就來深入分析下Nordic的最新藍牙芯片nRF52832。
目前有很多的芯片原廠發布了自己的BLE soc芯片，其中NORDIC半導體的nRF52832是知名的nRF51822的后續作品，它將BLE SoC帶到了一個新的高度。這款產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升級而來
知名的nRF51822是一顆Bluetooth Low Energy的SoC，它擁有Cortex-M0內核，運行頻率為16Mhz。而nRF52832則是Cortex-M4F內核，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。
下表對比了nRF52832和nRF51822還有另外一個廠家的BLE芯片：
下面我們來看看這些參數中有哪些亮點。
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。現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。現在有很多產品已經支持了多協議這個特性(見上篇文章)，看來這似乎會變成業界標準，因為目前并不是只有BLE一個無線協議。
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(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。現在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。
外部只需要一個額外的電感和一個電容，用來微調這些參數。總之，內置Balun大概能節約5-6個外部阻容器件。
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。現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：
更多的Flash和RAM而價格不變
沒有ZigBee或Thread的支持
開啟BLE之后有些功能會受限(比如系統的實時性)
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。
|
