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Nordic发力低功耗蓝牙技术应用市场

雷声?? 2014年09月30日 ?? 收藏0
Nordic Semiconductor (北欧半导体公司)是2.4GHz频段的超低功耗无线解决方案的专业厂商。早在2002年Nordic设计出了第一颗蓝牙SoC芯片,集成有MCU、存储器和RF。超低功耗无线解决方案,指的就是可以工作在扭扣电池供电下的芯片。前不久在上海举办蓝牙亚洲大会 (Bluetooth Asia)上,Nordic Semiconductor亚洲销售与营销总监Steel Ytterdal先生接受了本刊的专访。

根据Steel Ytterdal先生的介绍,在2004,2005年前后,诺基亚和Nordic一起讨论超低功耗无线解决方案,那时手机上已经有Wi-Fi、Bluetooth、GPS及Radio等无线设备,Nordic当时给诺基亚提出了Wibree的概念,该技术被Bluetooth SIG在2009年采纳。2011年Nordic和苹果(Apple)两家公司获邀进入Bluetooth SIG董事会,在2012年,Nordic CTO成为Bluetooth SIG的董事会主席。到2012年,Nordic已经拥有在2.4GHz频段专属技术,以及Bluetooth Smart与ANT等领域的广泛产品线。

独特的软硬件架构

在2012年6月,Nordic推出了新平台nRF51系列,在同一个软件架构、同一个硬件平台下可支持2.4GHz频段的专有无线技术、ANT以及Bluetooth Low Energy (BLE),据称这是业界第一个统一的开发平台。nRF51系列在采用Cortex M0之后,其功能比8051有了大幅度提高。在软件架构方面,Nordic把蓝牙协议堆栈与用户应用程序完全分开,开发工程师无需再考虑底层的蓝牙协议栈。Steel Ytterdal先生指出,这是非常受开发工程师所喜爱的一种方式,可以非常方便地让工程进行应用程序的开发和调试,这增强了开发的灵活性,加快了开发速度。

软件架构方面,nRF51 系列在协议堆栈和用户应用程序间具有一个独特且功能强大的分隔区,为应用程序开发人员提供最大的灵活性、开发简易性和代码安全性。协议堆栈,例如蓝牙低功耗或 ANT,可为预编译二进制码或在设备上预编程。堆栈为 100% 异步并由事件驱动,并向应用程序层提供线程安全管理程序调用 (SVC) 的应用程序接口 (API)。简单的编程模型,没有专用的应用程序框架或计划程序/RTOS 依存性,简化并加速了代码开发。协议堆栈和应用程序代码没有链接时间依存性,并可独立编译和更新/编程。而且堆栈运行时受保护,确保相互操作性并将应用程序错误而影响堆栈的风险降低,堆栈还可以验证码和合格二进制目的码提供。

硬件架构方面,功能强大且低功耗的 32 位 ARM Cortex-M0 处理器,启动时间为 2μs,与 8/16 位处理器相比,大限度地降低了活动时间并提高了代码密度。细化电源管理,个别系统可独立开关,并能基于活动级别自主控制时钟。基于可编程周边互连 (PPI) 系统,周边设备,如射频收发器、计时器及 I/O等,不需通过处理器而能自主相互作用。从而降低处理器的活动时间来节省功耗,并放宽对处理器实时要求。高效的EasyDMA射频收发器接口具有弹性 RAM 映射 FIFO,高灵活性的GPIO 映射简化了 PCB 设计,有助降低布线板层数量。自定义 2 区内存保护装置 (MPU) 对用户程序和预编译协议堆栈例如蓝牙低功耗和 ANT运行时保护。

超低功耗和设计灵活性

对于可穿戴等应用,由于设备需要在极少量电池下工作很长时间,甚至终身无需更换电池,可见功耗水平的重要性。Steel Ytterdal先生自豪地表示:“Nordic的nRF51系列虽然是在2012年推出,却具有业界最低的功耗水平。鉴于低功耗的重要性,我们的竞争对手也在千方百计地去降低功耗,但他们到目前为止所达到的功耗水平与Nordic的nRF51系列相当甚至不如nRF51系列。”他预计,Nordic的下一产品系列将达到更低的功耗水平。

而对于开发的灵活性,Steel Ytterdal先生表示,我们的竞争对手方案往往需要外部的存储器,这种方式不仅麻烦,而且容易被拷贝,达不到安全性要求。他介绍,对于Nordic公司,蓝牙底层协议栈是公司内部开发,可以随时添加任何的改动,也保证了协议堆栈的可靠和最新。而竞争对手往往是通过第三方来提供。

例如,Nordic最新发布的最先进、功能丰富的蓝牙智能(Bluetooth? Smart) (前称为蓝牙低功耗(Bluetooth low energy))协议堆栈“S130 SoftDevice”,它允许开发基于nRF51系列SoC的可穿戴蓝牙智能中心网络拓扑,能够支持并行多链路中心和周边任务,使之成为非智能手机或平板电脑的蓝牙智能中心的理想选择。SoftDevice是Nordic用于nRF51系列SoC的独立软件堆栈,包含一个独特的RF协议和应用程序代码分离。自nRF51系列于2012年6月发布以来,SoftDevice的性能一直通过后续版本不断增强。

“为保证设计工程师的设计资源得到最大限度地重新利用,nRF51 系列 IC 皆为代码和管脚兼容,容许以一个基本代码,在不同项目中重新使用。管脚兼容的好处不仅能够在开发、原型制造以及生产过程中将硬件设计重新用于不同项目,还可以轻易地转移到同系另一个 IC”,Steel Ytterdal先生解释道。展望未来,Steel Ytterdal先生认为下一代产品除具有更高的性能、更低功耗外,还将保持这种单一平台、基于闪存的特性。而开发的关键点是客户已有的资源应该得到充分地再利用,客户在nRF51系列上开发的软件和硬件资源都可以移植到下一代产品中去。(雷声)

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