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作者：Stephen Evanczuk 來源：Digikey 盡管物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備的開發(fā)在不斷向前發(fā)展，但設(shè)備之間的連接仍然是設(shè)計人員面臨的持續(xù)挑戰(zhàn)。十年前，設(shè)計出讓早期物聯(lián)網(wǎng)使用者能輕松連接的設(shè)備是一項挑戰(zhàn)。如今，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不僅需要開箱即用的無縫連接功能，還必須確保跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全連接功能，同時延長電池壽命。對于需要快速應(yīng)對競爭壓力的開發(fā)人員來說，縮短交付期會進(jìn)一步使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計變得復(fù)雜。因此，為低功耗無線片上系統(tǒng) (SoC) 器件找到一個可適應(yīng)全面生態(tài)系統(tǒng)的、功能豐富的開發(fā)套件就變得極其重要。Nordic Semiconductor 提供的一款此類開發(fā)套件能滿足所有要求。 Nordic 的 nRF54L15 是一款基于 nRF54L15-DK 評估板（圖 1）的開發(fā)套件，旨在使用 Nordic 的 nRF54L 系列無線 SoC（包括 nRF54L15） 加速物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計。該開發(fā)套件還可以仿真 nRF54L10 和 nRF54L05 器件。除了全套硬件設(shè)計文件外，該套件還包括一塊電路板，能為您提供一個完整的無線開發(fā)平臺，該平臺配備 Nordic 的 nRF54L15 無線 SoC、8 MB 外部閃存、電源管理 IC 以及 2.4 GHz 和近場通信 (NFC) 天線。 
圖 1：nRF54L15-DK 開發(fā)板集成了 nRF54L15 無線 SoC、閃存、電源管理 IC 和連接器，形成了一個綜合硬件平臺，支持快速部署安全的多協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。（圖片來源：Nordic Semiconductor） 除了一組調(diào)試連接器和電源分析接頭外，該開發(fā)板還為您提供了多個用戶接口組件，包括發(fā)光二極管 (LED) 和用于在軟件調(diào)試和軟件執(zhí)行期間進(jìn)行手動交互的按鈕。三組連接器引出 SoC 的通用輸入/輸出 (GPIO) 端口，讓您可以全面地掌控專為電池供電型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用構(gòu)建的無線 SoC。 專為低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而打造 Nordic 的 nRF54L 無線 SoC 系列是 Nordic 第四代低功耗藍(lán)牙 (BLE) SoC 的產(chǎn)品之一。Nordic 的技術(shù)實(shí)力充分體現(xiàn)在其特性和性能組合的全面性方面，這正是您在設(shè)計多協(xié)議連接與延長電池續(xù)航方案時所需的。nRF54L 系列的所有產(chǎn)品都采用了相同的架構(gòu)，不同之處在于非易失性存儲器 (NVM) 和隨機(jī)存取存儲器 (RAM) 的大小，其中 nRF54L15 的容量最大，分別為 1.5 MB 和 256 KB。 該架構(gòu)基于一對處理器打造（圖 2），包括 Arm Cortex-M33 主核心和 Nordic 自己開發(fā)的 RISC-V 協(xié)處理器。當(dāng) Arm Cortex-M33 處理器在處理應(yīng)用時，將時間關(guān)鍵型任務(wù)交由 RISC-V 內(nèi)核處理，為該架構(gòu)的 I/O、計時器和外設(shè)提供低延遲處理。
圖 2：nRF54L 無線 SoC 集成了 Arm Cortex-M33、RISC-V 協(xié)處理器、多協(xié)議收發(fā)器以及豐富的外設(shè)。（圖片來源：Nordic Semiconductor） nRF54L 架構(gòu)消除了人們對更安全的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的持續(xù)擔(dān)憂，實(shí)現(xiàn)了多項關(guān)鍵的安全增強(qiáng)功能，包括 Arm TrustZone、防篡改、加密加速、身份驗證式調(diào)試、安全密鑰存儲以及建立信任根的不可變啟動區(qū)域。結(jié)合起來看，這些功能共同為安全無線更新、安全啟動和安全地執(zhí)行可信賴應(yīng)用提供了必要的基礎(chǔ)。 對于無線通信，Arm Cortex-M33 處理器負(fù)責(zé)處理多協(xié)議無線堆棧的執(zhí)行。該處理器與集成的低功耗多協(xié)議 2.4 GHz 收發(fā)器配合使用，可提供 8 分貝（以 1 毫瓦 (dBm) 發(fā)射功率為基準(zhǔn)）和 -96 dBm 接收靈敏度。 堆棧資源和硬件功能的協(xié)同作用，將確保您的設(shè)計可支持各種領(lǐng)先的連接技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，包括藍(lán)牙 6.0、BLE、Zigbee、Thread、Matter、Amazon Sidewalk 和專有 2.4 GHz 協(xié)議，且速度高達(dá)每秒 4 兆比特 (Mb/s)。如果您的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還需要支持與 Wi-Fi 共存，Arm Cortex-M33 處理器將運(yùn)行 Nordic nRF70 系列 Wi-Fi 配套芯片的 Wi-Fi 堆棧。使用該芯片可輕松連接 Nordic nRF 系列 SoC，例如 nRF54L 系列。 nRF54L 無線 SoC 完全符合 BLE 核心 6.0 的要求，具有藍(lán)牙信道探測等功能。信道探測技術(shù)可實(shí)現(xiàn)革命性的精準(zhǔn)、安全的測距能力，以滿足新一代電子標(biāo)簽、智能門鎖、家用電器及資產(chǎn)追蹤系統(tǒng)的需求。 軟件資源加速物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計 nRF54L15-DK 開發(fā)套件為開發(fā)基于 nRF54L 的設(shè)備提供了一個現(xiàn)成的硬件平臺，而 Nordic nRF Connect 軟件開發(fā)套件 (SDK)（圖 3）為快速打造物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用提供了全面的軟件基礎(chǔ)。SDK 提供了一個用于創(chuàng)建各種軟件的可擴(kuò)展框架，從針對資源受限設(shè)備優(yōu)化的專用例程，到為復(fù)雜應(yīng)用構(gòu)建的軟件包。
圖 3：nRF Connect SDK 可提供全面的軟件堆棧，可加速復(fù)雜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)。（圖片來源：Nordic Semiconductor） nRF Connect SDK 代碼結(jié)合了開源 MCUBoot 安全引導(dǎo)加載程序和開源 Zephyr 實(shí)時操作系統(tǒng) (RTOS)，能夠從內(nèi)存受限的系統(tǒng)擴(kuò)展到大內(nèi)存配置。基于這些組合，Nordic 的 nrf 和 nrfxlib 軟件包提供了 BLE、藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、Matter 和 Thread/Zigbee 所需的連接協(xié)議棧。中間件庫提供硬件驅(qū)動程序、安全固件和支持連接協(xié)議，包括約束應(yīng)用協(xié)議 (CoAP) 和消息隊列遙測傳輸 (MQTT) 等。 Nordic 公開提供的 nRF Connect SDK 存儲庫中包含大量示例應(yīng)用，方便您快速構(gòu)建應(yīng)用源代碼。使用 nRF Connect SDK 構(gòu)建代碼庫后，Nordic 環(huán)境使用配置文件 (*.conf) 和設(shè)備樹文件 (*.dts) 可讓您輕松地將源代碼重新定位到各種硬件配置上的不同應(yīng)用中（圖 4）。
圖 4：Nordic 的軟件開發(fā)框架簡化了應(yīng)用源代碼編寫，可輕松地重新定位，以構(gòu)建在不同硬件配置上運(yùn)行的獨(dú)特應(yīng)用。（圖片來源：Nordic Semiconductor） 結(jié)語 縮短交付時間是物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員業(yè)已面臨的挑戰(zhàn)，對于多協(xié)議安全連接的需求使得這種挑戰(zhàn)更加復(fù)雜。Nordic Semiconductor 的 nRF54L15 開發(fā)套件為低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了軟硬件基礎(chǔ)，可快速響應(yīng)新興需求，加速產(chǎn)品開發(fā)。 |
