Nordic Semiconductor （北歐半導體公司）是2.4GHz頻段的超低功耗無(wú)線(xiàn)解決方案的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商。早在2002年Nordic設計出了第一顆藍牙SoC芯片，集成有MCU、存儲器和RF。超低功耗無(wú)線(xiàn)解決方案，指的就是可以工作在扭扣電池供電下的芯片。前不久在上海舉辦藍牙亞洲大會(huì ) (Bluetooth Asia)上，Nordic Semiconductor亞洲銷(xiāo)售與營(yíng)銷(xiāo)總監Steel Ytterdal先生接受了本刊的專(zhuān)訪(fǎng)。 根據Steel Ytterdal先生的介紹，在2004，2005年前后，諾基亞和Nordic一起討論超低功耗無(wú)線(xiàn)解決方案，那時(shí)手機上已經(jīng)有Wi-Fi、Bluetooth、GPS及Radio等無(wú)線(xiàn)設備，Nordic當時(shí)給諾基亞提出了Wibree的概念，該技術(shù)被Bluetooth SIG在2009年采納。2011年Nordic和蘋(píng)果（Apple）兩家公司獲邀進(jìn)入Bluetooth SIG董事會(huì )，在2012年，Nordic CTO成為Bluetooth SIG的董事會(huì )主席。到2012年，Nordic已經(jīng)擁有在2.4GHz頻段專(zhuān)屬技術(shù)，以及Bluetooth Smart與ANT等領(lǐng)域的廣泛產(chǎn)品線(xiàn)。 獨特的軟硬件架構 在2012年6月，Nordic推出了新平臺nRF51系列，在同一個(gè)軟件架構、同一個(gè)硬件平臺下可支持2.4GHz頻段的專(zhuān)有無(wú)線(xiàn)技術(shù)、ANT以及Bluetooth Low Energy (BLE)，據稱(chēng)這是業(yè)界第一個(gè)統一的開(kāi)發(fā)平臺。nRF51系列在采用Cortex M0之后，其功能比8051有了大幅度提高。在軟件架構方面，Nordic把藍牙協(xié)議堆棧與用戶(hù)應用程序完全分開(kāi)，開(kāi)發(fā)工程師無(wú)需再考慮底層的藍牙協(xié)議棧。Steel Ytterdal先生指出，這是非常受開(kāi)發(fā)工程師所喜愛(ài)的一種方式，可以非常方便地讓工程進(jìn)行應用程序的開(kāi)發(fā)和調試，這增強了開(kāi)發(fā)的靈活性，加快了開(kāi)發(fā)速度。 軟件架構方面，nRF51 系列在協(xié)議堆棧和用戶(hù)應用程序間具有一個(gè)獨特且功能強大的分隔區，為應用程序開(kāi)發(fā)人員提供最大的靈活性、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易性和代碼安全性。協(xié)議堆棧，例如藍牙低功耗或 ANT，可為預編譯二進(jìn)制碼或在設備上預編程。堆棧為 100% 異步并由事件驅動(dòng)，并向應用程序層提供線(xiàn)程安全管理程序調用 (SVC) 的應用程序接口 (API)。簡(jiǎn)單的編程模型，沒(méi)有專(zhuān)用的應用程序框架或計劃程序/RTOS 依存性，簡(jiǎn)化并加速了代碼開(kāi)發(fā)。協(xié)議堆棧和應用程序代碼沒(méi)有鏈接時(shí)間依存性，并可獨立編譯和更新/編程。而且堆棧運行時(shí)受保護，確保相互操作性并將應用程序錯誤而影響堆棧的風(fēng)險降低，堆棧還可以驗證碼和合格二進(jìn)制目的碼提供。 硬件架構方面，功能強大且低功耗的 32 位 ARM Cortex-M0 處理器，啟動(dòng)時(shí)間為 2μs，與 8/16 位處理器相比，大限度地降低了活動(dòng)時(shí)間并提高了代碼密度。細化電源管理，個(gè)別系統可獨立開(kāi)關(guān)，并能基于活動(dòng)級別自主控制時(shí)鐘�；诳删幊讨苓吇ミB (PPI) 系統，周邊設備，如射頻收發(fā)器、計時(shí)器及 I/O等，不需通過(guò)處理器而能自主相互作用。從而降低處理器的活動(dòng)時(shí)間來(lái)節省功耗，并放寬對處理器實(shí)時(shí)要求。高效的EasyDMA射頻收發(fā)器接口具有彈性 RAM 映射 FIFO，高靈活性的GPIO 映射簡(jiǎn)化了 PCB 設計，有助降低布線(xiàn)板層數量。自定義 2 區內存保護裝置 (MPU) 對用戶(hù)程序和預編譯協(xié)議堆棧例如藍牙低功耗和 ANT運行時(shí)保護。 超低功耗和設計靈活性 對于可穿戴等應用，由于設備需要在極少量電池下工作很長(cháng)時(shí)間，甚至終身無(wú)需更換電池，可見(jiàn)功耗水平的重要性。Steel Ytterdal先生自豪地表示：“Nordic的nRF51系列雖然是在2012年推出，卻具有業(yè)界最低的功耗水平。鑒于低功耗的重要性，我們的競爭對手也在千方百計地去降低功耗，但他們到目前為止所達到的功耗水平與Nordic的nRF51系列相當甚至不如nRF51系列�！彼A計，Nordic的下一產(chǎn)品系列將達到更低的功耗水平。 而對于開(kāi)發(fā)的靈活性，Steel Ytterdal先生表示，我們的競爭對手方案往往需要外部的存儲器，這種方式不僅麻煩，而且容易被拷貝，達不到安全性要求。他介紹，對于Nordic公司，藍牙底層協(xié)議棧是公司內部開(kāi)發(fā)，可以隨時(shí)添加任何的改動(dòng)，也保證了協(xié)議堆棧的可靠和最新。而競爭對手往往是通過(guò)第三方來(lái)提供。 例如，Nordic最新發(fā)布的最先進(jìn)、功能豐富的藍牙智能(Bluetooth? Smart) (前稱(chēng)為藍牙低功耗(Bluetooth low energy))協(xié)議堆�！癝130 SoftDevice”，它允許開(kāi)發(fā)基于nRF51系列SoC的可穿戴藍牙智能中心網(wǎng)絡(luò )拓撲，能夠支持并行多鏈路中心和周邊任務(wù)，使之成為非智能手機或平板電腦的藍牙智能中心的理想選擇。SoftDevice是Nordic用于nRF51系列SoC的獨立軟件堆棧，包含一個(gè)獨特的RF協(xié)議和應用程序代碼分離。自nRF51系列于2012年6月發(fā)布以來(lái)，SoftDevice的性能一直通過(guò)后續版本不斷增強。 “為保證設計工程師的設計資源得到最大限度地重新利用，nRF51 系列 IC 皆為代碼和管腳兼容，容許以一個(gè)基本代碼，在不同項目中重新使用。管腳兼容的好處不僅能夠在開(kāi)發(fā)、原型制造以及生產(chǎn)過(guò)程中將硬件設計重新用于不同項目，還可以輕易地轉移到同系另一個(gè) IC”，Steel Ytterdal先生解釋道。展望未來(lái)，Steel Ytterdal先生認為下一代產(chǎn)品除具有更高的性能、更低功耗外，還將保持這種單一平臺、基于閃存的特性。而開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)是客戶(hù)已有的資源應該得到充分地再利用，客戶(hù)在nRF51系列上開(kāi)發(fā)的軟件和硬件資源都可以移植到下一代產(chǎn)品中去。 |
