Nordic Semiconductor （北歐半導體公司）是2.4GHz頻段的超低功耗無線解決方案的專業廠商。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。超低功耗無線解決方案，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 (Bluetooth Asia)上，Nordic Semiconductor亞洲銷售與營銷總監Steel Ytterdal先生接受了本刊的專訪。 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線解決方案，那時手機上已經有Wi-Fi、Bluetooth、GPS及Radio等無線設備，Nordic當時給諾基亞提出了Wibree的概念，該技術被Bluetooth SIG在2009年采納。2011年Nordic和蘋果（Apple）兩家公司獲邀進入Bluetooth SIG董事會，在2012年，Nordic CTO成為Bluetooth SIG的董事會主席。到2012年，Nordic已經擁有在2.4GHz頻段專屬技術，以及Bluetooth Smart與ANT等領域的廣泛產品線。 獨特的軟硬件架構 在2012年6月，Nordic推出了新平臺nRF51系列，在同一個軟件架構、同一個硬件平臺下可支持2.4GHz頻段的專有無線技術、ANT以及Bluetooth Low Energy (BLE)，據稱這是業界第一個統一的開發平臺。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把藍牙協議堆棧與用戶應用程序完全分開，開發工程師無需再考慮底層的藍牙協議棧。Steel Ytterdal先生指出，這是非常受開發工程師所喜愛的一種方式，可以非常方便地讓工程進行應用程序的開發和調試，這增強了開發的靈活性，加快了開發速度。 軟件架構方面，nRF51 系列在協議堆棧和用戶應用程序間具有一個獨特且功能強大的分隔區，為應用程序開發人員提供最大的靈活性、開發簡易性和代碼安全性。協議堆棧，例如藍牙低功耗或 ANT，可為預編譯二進制碼或在設備上預編程。堆棧為 100% 異步并由事件驅動，并向應用程序層提供線程安全管理程序調用 (SVC) 的應用程序接口 (API)。簡單的編程模型，沒有專用的應用程序框架或計劃程序/RTOS 依存性，簡化并加速了代碼開發。協議堆棧和應用程序代碼沒有鏈接時間依存性，并可獨立編譯和更新/編程。而且堆棧運行時受保護，確保相互操作性并將應用程序錯誤而影響堆棧的風險降低，堆棧還可以驗證碼和合格二進制目的碼提供。 硬件架構方面，功能強大且低功耗的 32 位 ARM Cortex-M0 處理器，啟動時間為 2μs，與 8/16 位處理器相比，大限度地降低了活動時間并提高了代碼密度。細化電源管理，個別系統可獨立開關，并能基于活動級別自主控制時鐘。基于可編程周邊互連 (PPI) 系統，周邊設備，如射頻收發器、計時器及 I/O等，不需通過處理器而能自主相互作用。從而降低處理器的活動時間來節省功耗，并放寬對處理器實時要求。高效的EasyDMA射頻收發器接口具有彈性 RAM 映射 FIFO，高靈活性的GPIO 映射簡化了 PCB 設計，有助降低布線板層數量。自定義 2 區內存保護裝置 (MPU) 對用戶程序和預編譯協議堆棧例如藍牙低功耗和 ANT運行時保護。 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時間，甚至終身無需更換電池，可見功耗水平的重要性。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。”他預計，Nordic的下一產品系列將達到更低的功耗水平。 而對于開發的靈活性，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，藍牙底層協議棧是公司內部開發，可以隨時添加任何的改動，也保證了協議堆棧的可靠和最新。而競爭對手往往是通過第三方來提供。 例如，Nordic最新發布的最先進、功能豐富的藍牙智能(Bluetooth? Smart) (前稱為藍牙低功耗(Bluetooth low energy))協議堆棧“S130 SoftDevice”，它允許開發基于nRF51系列SoC的可穿戴藍牙智能中心網絡拓撲，能夠支持并行多鏈路中心和周邊任務，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，包含一個獨特的RF協議和應用程序代碼分離。自nRF51系列于2012年6月發布以來，SoftDevice的性能一直通過后續版本不斷增強。 “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發、原型制造以及生產過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 IC”，Steel Ytterdal先生解釋道。展望未來，Steel Ytterdal先生認為下一代產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。而開發的關鍵點是客戶已有的資源應該得到充分地再利用，客戶在nRF51系列上開發的軟件和硬件資源都可以移植到下一代產品中去。 |
