Nordic的NRF51/NRF52/NRF53选型差异_蓝牙_功耗

在物联网热潮席卷环球的最近几年，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，在物联网运用领域攻城拔寨，且获取了客户的同等好评。
这家公司叫做Nordic半导体，而他们的紧张产品便是物联网必不可少的低功耗无线方案。

Nordic成立于1983年，总部位于挪威。
公司紧张致力于混频电路，仿照电路，数字电路的IP设计和高频短间隔RF IC的开拓。

近40年景长，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、微软等有名品牌2.4GHz产品均采取Nordic公司的nRF产品。

到了2006年旁边，Nordic又联合NOKIA开拓出了一种超低功耗蓝牙无线技能Wibree，可以说这是当前盛行的BLE的前。
Nordic Bluetooth Low Energy 的发展进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(天下第一款 ANT/ANT + SoC)。
这些设备均采取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。

这些改进能够降落高达 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日宣告推出超低功耗 (ULP) nRF51 系列 RF 集成电路 (IC) 新产品，它采取全新多协议 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™ 办理方案可令设计职员免受整合的繁芜度及芯片供应商供应的软件框架的束缚，而利用广受欢迎且较为熟习的 ARM Cortex 编程环境快捷轻松地开拓设计。

NRF51系列具备以下特点

在 NRF51涌现后极大的知足当时市场消费情形下，Nordic公司顺应市场变革，NRF52应运而生！

三、nRF52

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技能营销经理）先容，nRF52832带有种别首个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）。

独特的全自动功率管理系统还可让设计职员轻易实现最佳功耗，nRF52832采取前辈的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，功耗的降落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。
这是一大打破，而nRF52系列采取的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、功耗的降落，可以应对日后不同的蓝牙需求，这是nRF52系列最大的上风，而数据测试也证明了此不雅观点。

据EEMBC 215 CoreMark®的评分显示，nRF52832比较基于ARM Cortex-M0/M3的竞争蓝牙智能SoC办理方案供应赶过多达60%的通用途理能力，并且借助ARM Cortex-M4F得到额外10倍的浮点和2倍的DSP性能。
此外，该SoC的能效达到90 CoreMark/mA，是一些竞争办理方案的2倍。

除了性能的提升和功耗的改进，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繁芜的场景，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。
详细是通过添加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，它们的干系参数如下表：

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 参数表

四、nRF53

2019 年11 月 14 日，Nordic 宣告推出下一代 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、耐热性高档上风。

NRF5340

nRF5340 基于Arm Cortex-M33 双核处理器设计，将高性能运用场置器、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，可通过利用低功耗蓝牙的智好手机进行配置或调试，并与 Mesh 网络交互。
该无线传送用具备所有蓝牙5.1测向功能。
nRF5340事情在1.7至5.5V的电源电压范围内，许可充电电池和USB供电。

本次推出的 nRF5340，主处理器 Application processor 卖力繁芜功能及蓝牙协议栈的运算，采取 Nordic 一向利用的 Arm 架构下的 Arm Cortex-M33，同时挂载 DSP 及浮点功能，可供第三方开拓运用。
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，可知足下一代尖端可穿着设备的需求，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规范的紧张功能，紧张是用于增强位置做事，之前的RSSI技能只是被运用于吸收旗子暗记强度指示，蓝牙测向技能将为用户供应新的利用实列，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，实现的繁芜性不同。

蓝牙测向是基于到达角(AoA)和离开角(AoD)这两个关键观点，这利用了天线在吸收(AoA)或发射(AoD)射频旗子暗记时发生的角相移，利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 对付照明、传感器网络等新运用来说是一道曙光。

BLE Mesh是一种可管理的泛洪网，它是一种在较大网络等分发的大略可靠的方法。
从源到目的地有多条路径，担保了可靠性，没有单点故障。
网络和运用的密钥是完备分离的，极大的增强了全体网络的安全性。

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

附：

SoftDevice feature comparison