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Nordic蓝牙低功耗 走在物联网应用浪潮的前端

来自挪威的无晶圆半导体公司Nordic目前正准备雄心勃勃的站在下一波运算革命——崭新物联网应用浪潮的前端。这家偏居北欧的公司规模虽然不大,全球只有200余名员工,年营收约1.4亿美元,但却在2.4GHz收发器领域有着多年的研发经验,并曾与芬兰的邻居Nokia在2.4GHz无线技术Wibree上展开过合作。

Wibree是一项专为移动设备开发的极低功耗移动无线通信技术。2007年6月,在被蓝牙技术联盟(SIG)接纳并规范化之后重新命名为Bluetooth Low Energy(蓝牙低功耗)。该技术的特点在于超低的峰期、平均值及待机耗能;低成本的无线标准,且能确保多种设备之间的兼容性与互操作性;以及使手机及PC相关配件的体积更小,成本更低。

小公司的大计划,Nordic雄心勃勃抢滩物联网(电子工程专辑)
Nordic公司CEO Svenn-Tore-Larsen

Nordic CEO Svenn-Tore Larsen称公司目前已占据全球无线鼠标和键盘市场65%的份额,其经典的超低功耗2.4GHz RF IC产品nRF2401,以低于20mA的接收(RX)及发送(TX)峰值电流性能,被罗技、耐克等厂商大量用于无线鼠标、可传送消费者行走以及心率信息 的运动鞋、以及运动腕表等对需要低功耗的应用。Larsen希望,接下来由BLE技术所支持的应用配件(app-acessories)市场,能够为该公 司的射频产品催生出爆发性的成长热潮。

“下一项重大发展来自上万亿的小物件。蓝牙Smart 标准、Android蓝牙Smart ready和应用配件开发,将是市场呈指数级增长的三个关键驱动因素。”Larsen预计到2015年,将会有超过10亿个应用配件采用Nordic的芯 片,经由BLE、ANT、专有或其他无线协议连接到手机、平板电脑和智能电视等设备。而蓝牙产品在公司收入中所占比例,将由2012年的2.2%迅速增至 2013 Q3的17.5%,并进一步攀升至Q4的25%,2014年蓝牙Smart业务的收入预期应是今年的三倍多。

在Android 4.3“果冻豆”(Jelly Bean)系统推出之前,由于缺乏官方支持及开源的应用程序接口(API),导致蓝牙低功耗的实施情况参差不齐。但随着 Android 4.3对BLE通用属性配置文件(GATT)级别的支持,各种使用蓝牙低功耗的最新智能配件产品(血糖监测仪、无线桌面、玩具、运动设备、智能遥控设备 等)将会大量上市,从而带来众多新的商机。
 

事实上,Broadcom、Qualcomm、TICSR等芯片巨擎很早就投入超低功耗无线技术领 域,其它大小新兴竞争者也正在不断涌现,例如STSilicon Labs、LAPIS、Dialog、Cypress等。Nordic产品管理总监Thomas Embla Bonnerud称,“一些大厂曾嘲笑我们在BLE方面的抱负和决心,现在是时候给他们点颜色看看了。”那么,Nodic该如何抓住庞大商机并与规模比自 己大许多的对手展开竞争呢?

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Nordic产品管理总监Thomas Bonnerud

2012 年推出的可支持多种射频协议的蓝牙低功耗SoC nRF51系列,是Nordic第三代2.4 GHz超低功耗(ULP)无线连接解决方案,包括nRF51822、nRF51422及nRF51922三款产品,被Bonnerud视作Nordic深 厚技术的体现和抢滩应用配件市场的利器。其中,nRF51822能支持专属2.4GHz射频及蓝牙低功耗双重协定;nRF51422适合用来开发兼具专属 2.4GHz射频及ANT+协议支持能力的应用;nRF51922则可同时支持ANT+及低功耗蓝牙技术,可满足各种智能配件设计无线连结需求。

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可支持多种射频协议的蓝牙低功耗SoC nRF51系列

与 上一代产品相比,nRF51系列采用性能更高且功耗更低的全新2.4GHz多协议无线电和基于32位ARM Cortex-M0处理器。这些增强功能可降低高达50%的功耗,RF链路预算有高达9.5dB的改进(包括-20dBm至+4dBm输出功率、- 96dB的接收灵敏度),且处理能力相比此前的8051内核最大提高十倍,启动速度提升100倍(从睡眠状态唤醒只需2.5μs)。nRF51系列与 Nordic先前产品接脚及软件兼容,并可提供3.5mmx3.8mm的晶圆级芯片尺寸(WLCSP)封装,特别适合电路板设计空间极为有限的可携式或穿 戴式产品应用。

新型软件架构是nRF51系列设计的另一大亮点。通过在协议堆栈和用户应用程序代码之间设立一个明确的分隔 区,Nordic为开发人员提供一个位于应用程序和协议堆栈之间的清晰边界,无需再为供应商把应用程序代码集成强制作为应用程序开发框架的一部分而烦恼。 这不仅简化了代码开发工作,还能显著降低应用程序和堆栈代码集成的风险,使得开发三大超低功耗无线系统(BLE、ANT/ANT+和2.4GHz专利 RF)变得更加简单。

此外,该SoC还通过PPI控制器和大幅改进电源管理配置实现了50%的功耗降低,Bonnerud表 示,Nordic的主要做法是将外围芯片和CPU进行了隔离,任何外围器件都能在不经由CPU条件下独立运作。一旦外围启用,CPU便进入睡眠模式。其电 源管理方案无预先定义的电源模式,只有处于工作中的区域才会消耗电力,这对于采用微型钮扣电池的IOT设备而言非常重要。

他 进一步透露称,未来2-3年,Nordic将继续致力于提升蓝牙低功耗SoC的整体性能,具体目标包括:在现有基础上将功耗再降低50%甚至更多、增加 6dB以上链路性能预算、4倍处理器性能,继续提供先进协议堆栈(Protocol Stack)功能,包括支持蓝牙4.1/IPV6标准、产品Firmware升级等,以持续提升产品及市场竞争力。

面对来势 凶猛的BTE,ANT+是否会面临被淘汰的危险?对此,Nordic战术营销经理 John Leonard 评论说,ANT+仍然是极其重要且非常成功的可互操作性超低功耗(ULP)无线技术,从大家熟知的无线心率带,到更为专业的自行车功率传感器,整个运动和 健身市场已完全由支持ANT+技术的产品占据主导地位。况且该技术也在整体性能和功耗方面不断提升,不但不会消失,还将继续进军新的市场领域。

 


(责任编辑:ioter)

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