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2019-11-20

Nordic 发布新一代多协议系统级芯片 nRF5340,基于 Arm Cortex-M33 双处理器硬件架构

下一代 nRF5 系列芯片中的首个成员

深圳湾消息,11 月 14 日,挪威半导体公司 Nordic 宣布推出下一代 nRF5 系列芯片中的首个成员——nRF5340 高端多协议系统级芯片。该芯片构建在 Nordic 的 nRF51 和 nRF52 系列多协议芯片之上,同时引入了双处理器硬件架构,具备高性能、低功耗、可扩展、耐热性高等优势,可广泛用于智能家居、室内导航、专业照明、工业自动化、可穿戴设备、以及其他复杂的物联网应用。

nRF5340 基于Arm Cortex-M33 双核处理器设计,将高性能应用处理器、可编程的超低功耗网络处理器、以及安全功能集成在一个低功耗多协议 SoC 中。同时,该芯片还增强了动态多协议支持,并发支持低功耗蓝牙、蓝牙 Mesh、Thread、Zigbee 协议,可通过使用低功耗蓝牙的智能手机进行配置或调试,并与 Mesh 网络交互。

而在 11 月 19 日,Nordic Tech Tour(深圳站)上,Nordic 开发工程师们在会上也重点就技术、架构等方向做了深度讲解。深圳湾基于现场笔记,对其内容进行了详细梳理:

nRF5340 SoC 技术亮点

Nordic 表示,nRF5340 作为 nRF5 系列的第一款系统级芯片,在整体性能、功耗、功能支持等各方面均有提升及新亮点,也会在推出后关注市场反馈,陆续推出该系列下更多产品。

本次推出的 nRF5340,主处理器 Application processor 负责复杂功能及蓝牙协议栈的运算,采用 Nordic 一贯使用的 Arm 架构下的 Arm Cortex-M33,同时挂载 DSP 及浮点功能,可供第三方开发应用。内核运行速率最高可达 128 MHz,支持电压频率调节,包含专用 1 MB 闪存和 512 KB RAM 内存,可满足下一代尖端可穿戴设备的需求,在性能方面较前代 nRF52840 有大幅提升。

而副核 Network processor 可作为额外及非复杂性内容的运算,同样使用 Arm Cortex-M33,内核运行速率 64 MHz(238 CoreMark),专用 256 KB 闪存和 64 KB 内存。并针对无线电运作期间的低功耗和低占空比传感器采集进行了优化。提供 2.4 GHz 私有协议的最优实现,并确保从 nRF51 和 nRF52 系列移植的可行性。

两个处理器可以各自独立工作,同时也可直接通过 IPC 进行连接,也可互相进行唤醒,但需要考虑两者各自的保护设置。

此外,该应用处理器还集成了 Arm CryptoCell-312 安全密匙存储等安全功能,可提供最高级别的安全性。其工作原理是将通用的互联网加密标准进行硬件加速,同时通过在单个内核上创建安全和非安全代码执行区,为受信任的软件提供系统范围内的硬件隔离。同时,该芯片的综合安全功能支持固件更新,可以保护芯片免受恶意攻击。

值得一提的是,nRF5340 集成了用于 32 MHz 和 32.762 kHz 晶体的 XTAL 负载电容器,与 Nordic 的 nRF52 系列相比,所需的外部组件数目减少了 4 个,这样减少了材料清单和缩小了解决方案尺寸。

解决方案三件套

在整体解决方案方面,Nordic 与 nRF5340 SoC 一道还推出了三件套:nRF Connect 软件工具、nRF5340 单板预览开发套件。

nRF Connect SDK 是用于开发基于 nRF9160 SiP 商业产品的可靠解决方案,目前也增加了对 nRF5340 的支持。它集成了 Zephyr RTOS、低功耗蓝牙协议栈、应用示例和硬件驱动程序,统一了低功耗蜂窝物联网和低功耗短距离无线应用开发。nRF Connect SDK 由 Github 提供源代码管理,并提供免费的 SEGGER Embedded Studio IDE 支持。

nRF5340 单板预览开发套件 nRF5340 PDK,开发人员能使用 nRF5340 的全部功能和所有 GPIO,该 PDK 还带有用于 SoC 编程和调试的板载 SEGGER J-Link 调试器。

据悉,带有 48 个 GPIO 口的 7x7 mm aQFN 封装 nRF5340 SoC 工程样品即将工业化。

主笔:森林木 / 深圳湾

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