Zaloguj
Nowa rodzina mikrokontrolerów z radiem 2,4 GHz od Nordic Semiconductor
Firma Nordic Semiconductor, w celu ugruntowania swojej pozycji lidera na tym rynku, wprowadziła serię bezprzewodowych układów SoC nRF54L: wcześniej zapowiadany model nRF54L15, a także nRF54L10 i nRF54L05. Nowa rodzina układów nRF oferuje znacznie zwiększoną wydajność obliczeniową i energetyczną oraz szeroką gamę podsystemów peryferyjnych do zastosowania w różnorodnych aplikacjach.
Układy SoC nRF54L integrują: radio 2,4 GHz (Bluetooth Low Energy, Thread, ZigBee), mikrokontroler wyposażony w pamięć RAM oraz nieulotną, a także układy peryferyjne w jednym chipie. Kluczowe zastosowania obejmują elektronikę ubieralną (inteligentne zegarki czy pierścienie), kontrolery gier czy też urządzenia HID (takie jak myszki bezprzewodowe, urządzenia medyczne, inteligentne urządzenia domowe i produkty przemysłowego Internetu Rzeczy). nRF54L15 jest przeznaczony do bardziej wymagających aplikacji, natomiast nRF54L10 i nRF54L05 – do urządzeń IoT wrażliwych na koszty.
Nowe produkty integrują zastrzeżone IP firmy Nordic, takie jak pamięć RAM o niskim poborze prądu i zaawansowana technologia radiowa. Jednym z priorytetów jest także cyberbezpieczeństwo; zintegrowane funkcje, takie jak ARM TrustZone, akceleratory kryptograficzne czy możliwość bezpiecznego przechowywania kluczy, ułatwiają opracowywanie produktów zgodnych z wymaganiami Cybersecurity Resilience Act.
Ultraniski pobór mocy i wydajność przetwarzania zostały osiągnięte przez zastosowanie technologii 22ULL (w procesie 22 nm) firmy TSMC, zajmującej się produkcją struktur krzemowych użytych w układach scalonych nRF54L.
Aby umożliwić użycie nowego układu SoC w jak najszerszym zakresie zastosowań IoT, seria nRF54L obsługuje protokoły Bluetooth LE, Bluetooth Mesh, Thread, Matter, ZigBee, Amazon Sidewalk i własnościowe łącze ISM 2,4 GHz z ulepszonymi możliwościami (transfer do 4 Mbps). Podobnie jak dotychczasowe SoC od Nordic, nRF54L może również działać jako układ host dla innych rodzajów komunikacji po podłączeniu zewnętrznego układu radiowego – jak na przykład układy SubGHz lub LoRa. Dzięki temu Bluetooth Low Energy może być używany do konfiguracji i zarządzania urządzeniem, podczas gdy właściwa komunikacja odbywa się poprzez łącze o innej częstotliwości nośnej, jeżeli takie działanie jest pożądane w danej aplikacji. Opisywane rozwiązanie ułatwia np. późniejszy serwis wraz z aktualizacją oprogramowania, która może się odbywać przez połączenie urządzenia z telefonem za pośrednictwem Bluetooth.
Najnowsze układy marki Nordic Semiconductor są zaprojektowane do obsługi standardu Bluetooth 6.0 wraz z technologią Bluetooth Channel Sounding. Technologia ta pozwala na dokonywanie pomiarów odległości między dwoma urządzeniami Bluetooth za pomocą pomiaru przesunięcia fazy sygnału na dwóch częstotliwościach (PBR – Phase-Based Ranging) oraz czasu powrotu wysłanego pakietu (RTT – Round Trip Timing). Dzięki temu możemy uzyskać znacznie dokładniejszą informację o odległości niż za pomocą pomiaru siły odebranego sygnału. Docelowo Channel Sounding znajdzie się także w telefonach, umożliwiając zastosowanie w aplikacjach takich jak kontrola dostępu, inteligentne zamki czy lokalizacja osób i obiektów wewnątrz budynku.
Układy SoC nRF54L (tabela 1) oparte są na rdzeniu ARM Cortex-M33 taktowanym częstotliwością 128 MHz. nRF54L15 (rysunek 1) oferuje 1,5 MB pamięci nieulotnej (NVM) RRAM oraz 256 kB RAM, co czyni go odpowiednim do bardziej zaawansowanych zastosowań.
Wersja nRF54L10 ma wbudowaną pamięć NVM o pojemności 1 MB oraz 192 kB pamięci RAM, natomiast zoptymalizowany pod kątem kosztów SoC nRF54L05 ma 512 kB NVM i 96 kB pamięci RAM. Dodatkowo dostępny jest koprocesor RISC-V, którego można użyć do uruchomienia zadań niezależnych czasowo od kodu wykonywanego przez główny rdzeń, takich jak zaimplementowane programowo układy peryferyjne czy sterowanie silnikiem.
Narzędzia sprzętowe i programowe
Do rozpoczęcia pracy z nRF54L15 Nordic Semiconductor poleca zestaw projektowy nRF54L15-DK, za pomocą którego można także emulować wersje SoC z mniejszą wielkością pamięci. Programowanie odbywa się przy użyciu dobrze znanego od lat środowiska nRF Connect SDK bazującego na systemie operacyjnym Zephyr RTOS. Zalecane środowisko programistyczne to bezpłatne Visual Studio Code, do którego firma Nordic Semiconductor opracowała dodatki ułatwiające pracę z nRF Connect SDK. Pełna dokumentacja układów SoC nRF54L oraz towarzyszącego oprogramowania znajduje się na stronie internetowej: https://docs.nordicsemi.com.
W celu ułatwienia pracy z nRF54L15 Nordic poleca również darmowe kursy dla programistów dostępne w Nordic DevAcademy na stronie: https://academy.nordicsemi.com/, gdzie można zapoznać się z podstawami nRF Connect SDK i Zephyr oraz Bluetooth Low Energy. Wsparcie techniczne ze strony Nordic oraz wymiana doświadczeń między inżynierami odbywa się na portalu DevZone pod adresem: https://devzone.nordicsemi.com.
Maciej Michna
Nordic Semiconductor
