亿佰特物联网应用专家

当前位置: 首页 >应用方案 >技术应用 >

一文速懂!Nordic的NRF51、NRF52和NRF53有何区别?

分享到:

一、Nordic公司简介

坐落在北欧的挪威不像他的邻居芬兰那样,可以先后依靠NOKIA和愤怒的小鸟在世界科技界享有盛名。在一般人看来,挪威除了一个逐渐式微的Opera浏览器以外,并没有更多拿得出手的科技企业。而事实证明这只是你一厢情愿的想法。


在物联网热潮席卷全球的最近几年,有一家挪威公司凭借着在低功耗无线领域的数十年深厚积累,在物联网应用领域攻城拔寨,且获取了客户的一致好评。这家公司叫做Nordic半导体,而他们的主要产品就是物联网必不可少的低功耗无线方案。

NORDIC

Nordic成立于1983年,总部位于挪威。公司主要致力于混频电路,模拟电路,数字电路的IP设计和高频短距离RF IC的开发。


近40年发展,Nordic公司也取得了卓越的成果,在1998年就推出了2.4Ghz的产品,而其 2.4GHz无线产品奠定了业界的标杆地位,罗技、微软等知名品牌2.4GHz产品均采用Nordic公司的nRF产品。


到了2006年左右,Nordic又联合NOKIA开发出了一种超低功耗蓝牙无线技术Wibree,可以说这是当前流行的BLE的前。Nordic Bluetooth Low Energy 的发展历程大概可分为如下系列 NRF51,NRF52, NRF53。接下来分别来说说这三个系列。


二、nRF51

该系列中首先推出的两款 IC 分别是 nRF51822(多协议蓝牙低功耗/2.4GHz 专用 RF SoC)和nRF51422(世界第一款 ANT/ANT + SoC)。这些设备均采用性能更高且功耗更低的全新 2.4GHz 多协议射频收发器和 32 位 ARM Cortex-M0 处理器。


这些改进能够降低高达 50% 的功耗,RF 链接预算增加最高达 9.5dB,处理能力是 Nordic 上一代 ULP 无线IC 的十倍以上,从而重新定义了业内标准。


Nordic Semiconductor ASA (OSE: NOD) 2012年6月29日宣布推出超低功耗 (ULP) nRF51 系列 RF 集成电路 (IC) 新产品,它采用全新多协议 2.4GHz 射频收发器和 32 位ARM® Cortex™-M0 处理器。


Nordic 的新型软件架构蓝牙® 低功耗和 ANT™ 解决方案可令设计人员免受整合的复杂度及芯片供应商提供的软件框架的束缚,而使用广受欢迎且较为熟悉的 ARM Cortex 编程环境快捷轻松地开发设计。


NRF51系列具备以下特点

  1. 在蓝牙低功耗模式下灵敏度为-92.5dB

  2. 高达 +4dBm 的输出功率

  3. 搭载ARM Cortex-M0处理器以及256kB 片上闪存和 16kB RAM

  4. 启动时间2us


在 NRF51出现后极大的满足当时市场消费情况下,Nordic公司顺应市场变化,NRF52应运而生!

三、nRF52

NRF52832

NRF52系列分为高配置SOC以及低配置SOC,而高配置SOC中的NRF52832无疑是该系列明星产品。


(1)NRF52 Higher-end SOC


根据Kastnes(Nordic技术营销经理)介绍,nRF52832带有类别首个64MHz ARM® Cortex®-M4F处理器、512kB 闪存和64kB RAM、同级最佳超高性能、超低功耗多协议蓝牙智能、ANT™、具有-96dB RX灵敏度的专有2.4GHz无线电、5.5mA 峰值RX/TX电流,以及一个片上RF平衡/不平衡转换器(RF Balun)。

arm cortex m4f


独特的全自动功率管理系统还可让设计人员轻易实现最佳功耗,nRF52832采用先进的55nm工艺,包括6 x 6mm QFN和微型 3.0 x 3.2mm CSP封装选项。


Kastnes表示,nRF52832较之nRF51系列,功耗的降低和性能的提升是最大的亮点,nRF51系列的功耗约为8.3mA到10mA,而nRF52832的峰值功耗也才5.5mA。这是一大突破,而nRF52系列采用的64MHz ARM® Cortex®-M4F处理器较之上一代产品也是很大的提升。


性能的提高、功耗的降低,可以应对日后不同的蓝牙需求,这是nRF52系列最大的优势,而数据测试也证明了此观点。


据EEMBC 215 CoreMark®的评分显示,nRF52832相比基于ARM Cortex-M0/M3的竞争蓝牙智能SoC解决方案提供高出多达60%的通用处理能力,并且借助ARM Cortex-M4F获得额外10倍的浮点和2倍的DSP性能。此外,该SoC的能效达到90 CoreMark/mA,是一些竞争解决方案的2倍。


除了性能的提升和功耗的改善,nRF52832让人记住的两点则在于这系列产品特有的触摸配对(Touch-to-Pair)功能。


我们知道蓝牙的配对是一个相对复杂的场景,Nordic考虑到这个问题,特意给nRF52系列添加了这个触摸配对功能。具体是通过添加NFC标签,让用户可以通过NFC来更好实现蓝牙配对。


在Nordic的分类中,高配置中的芯片中共有三款 NRF52832、NRF52833、NRF52840,它们的相关参数如下表:

NRF52 Higher-end SOC 参数表

NRF52 Higher-end SOC 参数表


(2)NRF52 Lower-end SOC


低端芯片Nordic将其分为4个型号NRF52820、NRF52811、NRF52810、NRF52805

NRF52 Lower-end SOC

NRF52 Lower-end SOC 参数表

NRF52 Lower-end SOC 参数表

四、nRF53




NRF5340

2019 年11 月 14 日,Nordic 宣布推出下一代 nRF53系列芯片中的首个成员——nRF5340 高端多协议系统级芯片。该芯片构建在 Nordic 的 nRF51 和 nRF52 系列多协议芯片之上,同时引入了双处理器硬件架构,具备高性能、低功耗、可扩展、耐热性高等优势。


NRF5340

NRF5340参数表

nRF5340 基于Arm Cortex-M33 双核处理器设计,将高性能应用处理器、可编程的超低功耗网络处理器、以及安全功能集成在一个低功耗多协议 SoC 中。


同时,该芯片还增强了动态多协议支持,并发支持蓝牙5.1、低功耗蓝牙、蓝牙 Mesh、Thread、Zigbee 协议,可通过使用低功耗蓝牙的智能手机进行配置或调试,并与 Mesh 网络交互。该无线传送器具备所有蓝牙5.1测向功能。nRF5340工作在1.7至5.5V的电源电压范围内,允许充电电池和USB供电。


本次推出的 nRF5340,主处理器 Application processor 负责复杂功能及蓝牙协议栈的运算,采用 Nordic 一贯使用的 Arm 架构下的 Arm Cortex-M33,同时挂载 DSP 及浮点功能,可供第三方开发应用。内核运行速率最高可达 128 MHz,支持电压频率调节,包含专用 1 MB 闪存和 512 KB RAM 内存,可满足下一代尖端可穿戴设备的需求,在性能方面较前代 nRF52840 有大幅提升。


Direction finding 蓝牙测向


这里提一下Direction finding,蓝牙测向是BLE5.1规范的主要功能,主要是用于增强位置服务,之前的RSSI技术只是被应用于接收信号强度指示,蓝牙测向技术将为用户提供新的使用实列,可以用于物流、仓储、医院、工厂等广泛的场景中,蓝牙测向可用于2D、3D位置的检测,实现的复杂性不同。

蓝牙测向


蓝牙测向是基于到达角(AoA)和离开角(AoD)这两个关键概念,这利用了天线在接收(AoA)或发射(AoD)射频信号时发生的角相移,使用天线阵列在任何一方的通信链路相移数据可以确定。


目前Nordic支持Direction Finding 的SOC有 NRF5340、NRF52833、NRF52820三个型号。


Bluetooth mesh


BLE Mesh 拓展了低功耗蓝牙的功能,使得“多对多”通信成为了可能,可在该网络中扩展数千个设备,Mesh 对于照明、传感器网络等新应用来说是一道曙光。


BLE Mesh是一种可管理的泛洪网,它是一种在较大网络中分发消息的简单可靠的方法。从源到目的地有多条路径,保证了可靠性,没有单点故障。网络和应用的密钥是完全分离的,极大的增强了整个网络的安全性。


目前仅NRF52832、NRF52833、NRF52840这三款芯片支持MESH。

附:

SoftDevice feature comparison

SoftDevice feature comparison

亿佰特产品涵盖Nordic 全nRF5XXXX系列芯片,部分产品型号如下:


E73-2G4M04S1BX

E104-BT5005A

E73-2G4M04S1AX

E104-BT5010A

E104-BT5011A

E73-2G4M08S1CX


欢迎有需求的朋友到亿佰特淘宝店铺或官网选购!




https://www.wjx.cn/jq/84863372.aspx