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作者：Stephen Evanczuk 來源：Digikey 盡管物聯(lián)網 (IoT) 設備的開發(fā)在不斷向前發(fā)展，但設備之間的連接仍然是設計人員面臨的持續(xù)挑戰(zhàn)。十年前，設計出讓早期物聯(lián)網使用者能輕松連接的設備是一項挑戰(zhàn)。如今，物聯(lián)網設備不僅需要開箱即用的無縫連接功能，還必須確保跨異構網絡的安全連接功能，同時延長電池壽命。對于需要快速應對競爭壓力的開發(fā)人員來說，縮短交付期會進一步使物聯(lián)網設計變得復雜。因此，為低功耗無線片上系統(tǒng) (SoC) 器件找到一個可適應全面生態(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)網設計。該開發(fā)套件還可以仿真 nRF54L10 和 nRF54L05 器件。除了全套硬件設計文件外，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)網設備。（圖片來源：Nordic Semiconductor） 除了一組調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) 和用于在軟件調試和軟件執(zhí)行期間進行手動交互的按鈕。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)網應用構建的無線 SoC。 專為低功耗物聯(lián)網應用而打造 Nordic 的 nRF54L 無線 SoC 系列是 Nordic 第四代低功耗藍牙 (BLE) SoC 的產品之一。Nordic 的技術實力充分體現(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 系列的所有產品都采用了相同的架構，不同之處在于非易失性存儲器 (NVM) 和隨機存取存儲器 (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 Arm Cortex-M33 處理器在處理應用時，將時間關鍵型任務交由 RISC-V 內核處理，為該架構的 I/O、計時器和外設提供低延遲處理。
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。（圖片來源：Nordic Semiconductor） nRF54L 架構消除了人們對更安全的物聯(lián)網設備的持續(xù)擔憂，實現(xiàn)了多項關鍵的安全增強功能，包括 Arm TrustZone、防篡改、加密加速、身份驗證式調試、安全密鑰存儲以及建立信任根的不可變啟動區(qū)域。結合起來看，這些功能共同為安全無線更新、安全啟動和安全地執(zhí)行可信賴應用提供了必要的基礎。 對于無線通信，Arm Cortex-M33 處理器負責處理多協(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）和 -96 dBm 接收靈敏度。 堆棧資源和硬件功能的協(xié)同作用，將確保您的設計可支持各種領先的連接技術和物聯(lián)網協(xié)議，包括藍牙 6.0、BLE、Zigbee、Thread、Matter、Amazon Sidewalk 和專有 2.4 GHz 協(xié)議，且速度高達每秒 4 兆比特 (Mb/s)。如果您的物聯(lián)網設備還需要支持與 Wi-Fi 共存，Arm Cortex-M33 處理器將運行 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，具有藍牙信道探測等功能。信道探測技術可實現(xiàn)革命性的精準、安全的測距能力，以滿足新一代電子標簽、智能門鎖、家用電器及資產追蹤系統(tǒng)的需求。 軟件資源加速物聯(lián)網軟件設計 nRF54L15-DK 開發(fā)套件為開發(fā)基于 nRF54L 的設備提供了一個現(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)網軟件應用提供了全面的軟件基礎。SDK 提供了一個用于創(chuàng)建各種軟件的可擴展框架，從針對資源受限設備優(yōu)化的專用例程，到為復雜應用構建的軟件包。
圖 3：nRF Connect SDK 可提供全面的軟件堆棧，可加速復雜物聯(lián)網應用的開發(fā)。（圖片來源：Nordic Semiconductor） nRF Connect SDK 代碼結合了開源 MCUBoot 安全引導加載程序和開源 Zephyr 實時操作系統(tǒng) (RTOS)，能夠從內存受限的系統(tǒng)擴展到大內存配置。基于這些組合，Nordic 的 nrf 和 nrfxlib 軟件包提供了 BLE、藍牙網狀網絡、Wi-Fi、Matter 和 Thread/Zigbee 所需的連接協(xié)議棧。中間件庫提供硬件驅動程序、安全固件和支持連接協(xié)議，包括約束應用協(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用，方便您快速構建應用源代碼。使用 nRF Connect SDK 構建代碼庫后，Nordic 環(huán)境使用配置文件 (*.conf) 和設備樹文件 (*.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用中（圖 4）。
圖 4：Nordic 的軟件開發(fā)框架簡化了應用源代碼編寫，可輕松地重新定位，以構建在不同硬件配置上運行的獨特應用。（圖片來源：Nordic Semiconductor） 結語 縮短交付時間是物聯(lián)網開發(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)更加復雜。Nordic Semiconductor 的 nRF54L15 開發(fā)套件為低功耗物聯(lián)網設備提供了軟硬件基礎，可快速響應新興需求，加速產品開發(fā)。 |
