低功耗蓝牙无线芯片NRF51822 硬件开发简介

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nRF51822 是功能强大、高灵活性的多协议 SoC，非常适用于 Bluetooth® 低功耗和 2.4GHz 超低功耗无线应用。nRF51822 基于配备 256kB flash + 16kB RAM 的 32 位 ARM® Cortex™ M0 CPU 而构建。 嵌入式 2.4GHz 收发器支持蓝牙低功耗及 2.4GHz 操作，其中 2.4GHz 模式与 Nordic Semiconductor 的 nRF24L 系列产品无线兼容。
nRF51822 还具备丰富的模拟和数字周边产品，可以在无需 CPU 参与的情况下通过可编程周边产品互联 (PPI) 系统进行互动。 灵活的 31 引脚 GPIO 映射方案可使 I/O（例如串行接口、PWM 和正弦解调器）根据 PCB 需求指示映射到任何设备引脚。 这可实现完全的设计灵活性及引脚位置和功能。
nRF51822 支持 S110 蓝牙低功耗协议堆栈及 2.4GHz 协议堆栈（包括 Gazell），这两种协议堆栈在 nRF518 软件开发套件中均免费提供。nRF51822 需要单独供电，如果供电范围在 1.8-3.6V 之间，用户可选择使用芯片上的线性整流器，如果供电范围在 2.1-3.6V 之间，可以选择直流 1.8V 模式和芯片上的 DCDC 变压器。DC-DC 变压器的使用可在工作期间动态控制，并使 nRF51822 工作期间的射频峰值电流低于 10 mA @ 3V 供电 (TX @ 0 dBm & RX)。
nRF51822 具有 6x6mm 48 引脚 QFN 封装和 3.5x3.8mm 64 球形晶片水平芯片级封装 (WLCSP)。
nRF51822 提供 256k 或 128kB Flash 容量的不同版本。


低功耗

• 6.3mA - TX at -4dBm (3V using on-chip DC-DC)
• 8.0mA - TX at 0dBm (3V using on-chip DC-DC)
• 11.8mA – TX at +4dBm (3V using on-chip DC-DC)
• 9.7mA – RX (3V using on-chip DC-DC)
• 13mA – RX at 1Mbps (No DC-DC)
• 10.5mA – TX at 0dBm (No DC-DC)
• 0.6μA – SYSTEM-OFF, no RAM retention
• 1.2μA - SYSTEM-OFF, 8KB RAM retention
• 2.6μA - SYSTEM-ON, All peripherals in idle mode
  

2.4GHz 多协议广播

• +4dBm to -20dBm output powerin 4dBm steps
• -30dBm output power in whisper mode
• -96dBm RX sensitivity at 250kbs
• -90dBm RX sensitivity at 1Mbps
• -85dBm RX sensitivity at 2Mbps
• 2 Mbps, 1 Mbps and 250kbs supported data rates
• Excellent co-existence performance
  

CPU

• 32-bit ARM® Cortex™ M0 32-bit CPU
  

内存

• 256/128KB embedded flash
• 32KB/16KB RAM
  

外设

• 3 x 16/24-bit 带计数器模式的定时器
• 16 通道可编程周边产品互联 (PPI) 系统
• Encryption -128-bit AES ECB/CCM/AAR协处理器
• 随机数发生器(RNG)
• 实时时钟(RTC)
• 温度传感器
  

GPIO

• 可随意映射的GPIO引脚配置
• 31个可用GPIO
• 4路PWM
  

数字I/O

• SPI-主/从, IIC, UART
• 正交解码器
  

关于正交解码器：正交解码器用于正交编码器的输出，正交解码器感应对象（鼠标，轨迹球，自动控制轴等）的当前位置，轨迹，速度和方向。
此外，正交解码器还用于精确测量点机转子的速度，加速度和位置，并结合旋钮确定用户的输入。
模拟I/O

• 8/9/10 bit ADC – 8个可配置通道
• 低功耗的比较器
  

振荡器

• 16MHz XO
• 16MHz RCOSC
• 32MHx XO
• 32kHz XO
• 32kHz RCOSC
  

电源管理

• 宽电压范围 (1.8v to 3.6V)
• 灵活的电源管理组合
• 内置 DC/DC 转换器
• 600nA @ 3V OFF mode
• 2.6μA @ 3V ON mode, all blocks in idle mode
• 1.2μA @ 3V OFF mode + 1 region RAM retention
  

Nordic提供了一系列的HW和SW工具，用户可以用这些工具来做软件开发和调试。
Nordic 硬件NRF51822的硬件开发工具包括开发板和USB DONGLE两个版本。nRF51 DK和nRF51DONGLE包含了nRF51822和nRF51422 SoCs，支持蓝牙智能、ANT和2.4 GHz的专有技术开发。
nRF51 DK

nRF51 DK是一个多功能的单板开发工具包，通过Arduino UNO兼容的插座或标准的pin头，提供所有nRF51系列IO的访问权限。nRF51 DK支持通过Jlink（Segger OB）和Mbed进行编程和调试。

nRF51 Dongle

nRF51 Dongle是一个小型的USB接口，它具有与nRF51 DK相同的程序和调试功能。它的主要目的是与基于PC的开发工具和Nordic的实用工具进行交互，使其可以作为原型设备使用，用于监视空中交通，也可以看成实是一个超小型的开发板。

参考layouts由于nRF51系列设备都是无线通信的SoCs，所以PCB布局的质量是最重要的，以确保良好的无线电性能。官方的nRF51参考布局可以在官网下载到。软件看下一集