СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 Bluetooth low energy, ANT+ и проприетарный протокол на 2,4 ГГц – всё в одном В статье представлен обзор нового семейства nRF52 систем- на-кристалле (СнК) от Nordic Semiconductor, которое позволяет создавать устройства с использованием протоколов Bluetooth low energy, ANT+ и проприетарного протокола. Рассмотрены возможности новой СнК nRF52832, области её применения и средства разработки, позволяющие максимально быстро приступить к созданию собственных приложений. Андрей Антонов (г. Волгоград) Н ОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ С Н К ОТ N ORDIC S EMICONDUCTOR При решении задач в области переда- чи небольшого объёма данных (инфор- мация с датчиков, команды управле- ния) на расстояниях в десятки метров в устройствах с батарейным питани- ем, одной из основных проблем явля- ется снижение энергопотребления. Существует несколько протоколов, успешно справляющихся с ней – это Bluetooth low energy (также извест- ный как Bluetooth Smart), ANT+, ZigBee, 6LoWPAN. На потребительском рынке наибольшее распространение приоб- рели стандарты Bluetooth low energy (BLE) и ANT+. В большей степени это связано с поддержкой стандартов круп- ными игроками на рынке мобильных устройств, такими как Apple и Samsung. Можно найти предложения с под- держкой этих протоколов у различ- ных производителей полупроводни- ков – Texas Instrument, Broadcom, CSR, Dialog Semiconductor и некоторых дру- гих. Но компания Nordic Semiconductor пошла дальше и объединила поддерж- ку стандартов BLE и ANT+ в своей новой СнК серии nRF52 [1]. Основные области применения новой СнК: ● Интернет вещей; ● носимая электроника – сенсоры и хабы; ● Appcessories – сенсоры и хабы; ● компьютерная периферия; ● дистанционное управление; ● радиомаяки; Appcessories – относительно недавно появившийся термин в области технологий мобильных устройств. Это устройства, которые взаимодействуют со смартфонами или планшетами. Appcessories могут быть мобильными устройствами, такими как браслеты, предназначенные для ношения на запястье, руке или ноге, умными очками или же встраиваться в одежду. Эти устройства имеют датчики, хранилище данных, используют технологию беспроводной связи, могут быть оснащены дисплеями. Баскетбольный мяч, напольные весы и электронное пианино – всё это может взаимодействовать с приложением на смартфоне или планшете. ● медицинские устройства; ● спортивные гаджеты; ● умные часы; ● датчики умного дома; ● игрушки; ● промышленные датчики; ● управление беспроводной зарядкой A4WP. В настоящее время семейство nRF52 представлено СнК nRF52832, в основе которой лежит мощный 32-разрядный процессор ARM Cortex-M4F c 512 КБ флеш-памяти и 64 КБОЗУ. Эта СнК пред- назначена для реализации беспровод- ных устройств с ультранизким потре- блением энергии. Встроенный приёмо- передатчик предназначен для работы в диапазоне 2,4 ГГц и поддерживает про- токолыBLE, ANT+, а также проприетар- ный протокол Gazel от Nordic. На уров- не передачи «по воздуху» он совместим с продуктамиNordic Semiconductor дру- гих семейств: nRF51, nRF24L и nRF24AP. Входящий в состав nRF52832 процес- сор Cortex-M4F позволяет реализовы- вать требовательные к сложным вычис- лениям приложения. Интегральная схе- ма поддерживает команды DSP, имеет встроенный блок FPU (Floating Point Unit) для выполнения операций с пла- вающей точкой, осуществляет выполне- ние за один такт операции умножения с накоплением и аппаратное деление для реализации энергоэффективной обра- ботки сложных с точки зрения вычис- лений операций. СнК nRF52832 является высоко- эффективным малопотребляющим устройством, которое может работать в диапазоне питающих напряжений от 1,7 до 3,6 В. Все отдельные периферий- ные устройства и тактирующие схемы могут гибко отключаться от питания, когда они не используются, минимизи- руя таким образом энергопотребление. Для этого СнК имеет комплексную авто- матизированную и адаптивную систе- му управления питанием. В чип встроена поддержка NFC. Так называемое Out-of-Band (OOB) спари- вание устройств с использованием NFC упрощает процесс аутентификации между двумя Bluetooth-устройствами, производя обмен аутентификационной информации через NFC-соединение. Характеристики nRF52832: ● мультипротокольная 2,4 ГГц СнК; ● процессор ARM Cortex-M4F; ● напряжение питания 1,7…3,6 В; ● память 512 КБ флеш + 64 КБ ОЗУ; ● одновременная поддержка работы по BLE/ANT; ● встроенная поддержка NFC-метки для OOB-спаривания; ● выходная мощность до +4 дБм; ● чувствительность –96 дБм, BLE; ● управляемое событиями API; ● совместимость «по воздуху» с nRF51, nRF24L и nRF24AP; ● передача данных 2 Мбит/1Мбит; ● автоматическое управление питани- ем периферии; ● конфигурируемые аналоговые и циф- ровые порты ввода/вывода; ● 3 × Master/Slave SPI; ● 2 × I 2 C; ● UART (RTS/CST); ● 3 × PWM; ● безопасность – AES HS кодирование; ● RTC; ● интерфейс цифрового микрофона (PDM); ● встроенный балун; ● корпуса – 48-выводной QFN 6 × 6 мм и ультракомпактныйWL-CSP3 × 3,2мм.