Si Labs芯片上市！EFR32系列芯片BG22對標nRF52810和CC2640R2F優(yōu)劣分析

藍牙聯(lián)盟最新推出的BLE 5.2，讓藍牙技術應用到更多的場景當中，依托藍牙5.2的新特性，芯科實驗室（Silicon Labs）于今年年初線上宣布推出基于Bluetooth 5.2 的SoC — EFR32BG22 ，在發(fā)布會中，Si公司展示了EFR32BG22的亮點，采用紐扣電池供電工作時長可達十年

根據(jù)藍牙技術聯(lián)盟（SIG）的預測，到2023年藍牙設備的年度總出貨量將增長26％，從2019年的40億個增加到54億個，并且90％的藍牙設備都支持BLE，安全可靠連接和極低功耗將是這些物聯(lián)網設備的基本要求。Silicon Labs設計了BG22 SoC以滿足這些要求，以及應對未來幾年中不斷增加的數(shù)十億個藍牙物聯(lián)網設備。

BG22系列結合了同類最佳的超低發(fā)射和接收電流（發(fā)射功率為0 dBm時3.6 mA；接收2.6 mA）和高性能、低功耗M33內核（工作電流27 μA / MHz；休眠電流1.2 μA），提供行業(yè)領先的能效，可將紐扣電池的壽命延長至十年。芯科科技推出的EFR32BG22目標應用包括藍牙Mesh低功耗節(jié)點、智能門鎖、個人醫(yī)療保健和健身設備。SoC支持藍牙到達角（AoA）和離開角（AoD）功能，可以達到1米以內定位精度，使得資產跟蹤標簽、信標和室內導航等應用將從中受益。?

信馳達低功耗藍牙模塊RF-BM-BG22A3，采用 Silicon Labs 的 EFR32BG22系列芯片作為核心處理器，寬輸出功率調節(jié)(-20 dBm～6 dBm)，-106.7 dBm高增益接收靈敏度。

BG22支持BLE 5.2，EFR32BG22支持BLE 5.2協(xié)議，即支持LE Audio功能。也支持BLE 5.1協(xié)議，可以利用AOA/AOD進行室內定位，非常適用于提升物聯(lián)網（IoT）應用的性能。

EFR32BG22能夠支持市場上物聯(lián)網應用中豐富的功能，對比Nordic nRF52810和TI CC2640R2F如何？

內核方面，EFR32BG22采用的是最新的M33內核，其內核性能比上一代進一步提升。

nRF52810 SoC采用和nRF52832 SoC相同的100dBm鏈路預算2.4GHz多協(xié)議射頻，并搭載了64MHz 32位ARM Cortex-M4 MCU，能夠滿足苛刻的性能要求；它采用與其他nRF52系列SoC相同的硬件和軟件架構，這意味著nRF52系列之間的遷移直接簡單。

德州儀器(TI) 2015 年強勢推出的 CC2640R2F 系列SoC低功耗藍牙收發(fā)器，采用ARM Cortex M3 內核，最多達31個IO，外設支持UART、SPI、PWM、ADC、analog comparator、op-amp，超寬的工作電壓(1.8V - 3.8V），極低的能耗(0.1μA)。

資源方面，EFR32BG22擁有352/512KB Flash，32KB RAM的豐富資源。nRF52810雖然是基本型款的藍牙5 SoC，但仍有眾多常見外設，集成了196kB閃存和24kB RAM，足以運行典型的高生產量、低成本應用的應用程序代碼，并支持通過空中更新（OTA）。此外，nRF52810兼容nRF52開發(fā)工具包（DK），為該器件編譯的應用程序代碼可移植到nRF52系列所有SoC中。用戶在開發(fā)應用軟件時，可采用支持20個鏈路的并行多角色S132 協(xié)議棧以及nRF5 SDK。

CC2640R2F擁有128KB Flash，28KB SRAM。

比較之下，EFR32BG22資源方面最為豐富，相比TI CC2640R2F和Nordic的nRF52810可以支持更多功能應用落地。

TI 的CC2640R2F相比芯科公司的EFR32BG22和Nordic的nRF52810，有一個三核芯的構架。

CC2640R2F采用了三核心的構架，主MCU ARM Cortex M3，射頻核心ARM  Cortex M3以及傳感器控制器sensor controller engine。三核芯構架使得芯片資源調用更加合理，高性能M3核心負責實時操作系統(tǒng)與APP的穩(wěn)定高效運行，射頻單元配備獨立的M0運算核心進一步降低主處理器的負擔，獨立的16bit的傳感器專用低功耗核心處理器，減少主處理器任務。

CC2640R2F的三個物理內核既可獨立使用，也可共享RAM/ROM，各司其職又協(xié)同工作，最大程度實現(xiàn)了性能和功耗平衡。CC2640R2F內的Cortex?-M0內核負責與無線電硬件相連接以及將來自Cortex?-M3內核的復雜指令轉換為可以通過無線電發(fā)送的數(shù)據(jù)。通常，Cortex?-M0能夠自主運行，從而將Cortex?-M3 釋放出來處理更高級別的協(xié)議和應用層。        

Sensor Controller負責一些外設控制、ADC采樣、SPI通信等。在系統(tǒng)CPU休眠的時候，Sensor Controller能夠獨立工作，這樣的設計極大降低了系統(tǒng)CPU喚醒頻率，從而減少功耗。

那么基于EFR32BG22、nRF52810、CC2640R2F芯片能夠開發(fā)出什么功能呢？

信馳達科技基于EFR32BG22推出的藍牙模塊RF-BM-BG22A3提供豐富的功能供物聯(lián)網方案快速落地，降低方案研發(fā)的門檻。

其中RF-BM-BG22A3的一大亮點是廣播擴展包功能：

EFR32BG22支持BLE 5廣播擴展包的特性，打破廣播包31字節(jié)的限制，將廣播包長度提升至253字節(jié)，極大增加了廣播包的數(shù)據(jù)承載能力，SoC滿足更多大數(shù)據(jù)傳輸應用場景。

其余功能：

1.    支持開啟自定義UUID傳輸通道，連接時將會串口端打印出所有UUID通道，最多可以發(fā)現(xiàn)16個服務和32個UUID通道。

2.    支持查詢設置傳輸時的物理層通道：1M PHY,2M PHY,125K Coded PHY,500K Coded PHY。

3.    最新增加觀察者模式，能掃描并打印從設備信息，返回廣播包及響應包等信息，方便開發(fā)者快速開發(fā)應用。

4.    使用簡單，無需任何藍牙協(xié)議棧應用經驗；

5.    同時支持BLE主角色模式、從角色模式、主從一體模式和Beacon模式；

6.    模塊可同時作為主機角色和從機角色，在被其他主機連接的同時也可連接其他從機角色；真正意義上的主從一體，使用時無需切換主從角色。

7.    主角色、主從一體時支持多連接，最多可同時連接8個從角色設備，建議連接4個或以下的從設備更穩(wěn)定；

8.    默認20 ms連接間隔，連接快速，并且 Android 與 IOS 的兼容性好；

9.    多連接指定了多個設備自動重連，當某一個對端設備異常斷開連接，設備將啟動重連，重連前3次快速掃描周邊BLE(20s一次)，發(fā)現(xiàn)設備則重連，若3次掃描超時后仍未找到，設備將進入慢速掃描狀態(tài)，即設備5分鐘掃描一次周邊設備，若發(fā)現(xiàn)設備將嘗試重連。

10. 用戶可以通過通用串口和用戶的CPU相連，實現(xiàn)CPU和移動設備雙向透傳

EFR32BG22支持Beacon，在可連接模式下允許用戶使用APP對模塊進行連接，開啟用戶鑒權功能時需輸入密鑰。連接之后通過在對應通道下發(fā)指定的指令對Beacon模式的參數(shù)進行修改。

在不可連接模式下，BLE模塊按照用戶設置的參數(shù)進行Beacon數(shù)據(jù)廣播，一旦設置為不可連接模式后將不能再次切換模式。

EFR32BG22的低功耗特性也很突出，以1s的廣播間隔測試，實測功耗為17.01μA。

信馳達科技基于nRF52810推出的藍牙模塊RF-BM-ND04C也開發(fā)出了諸多功能。

1、使用簡單，無需任何藍牙協(xié)議棧應用經驗；

2、同時支持 BLE 從角色模式和 Beacon 模式；

3、默認 7.5 ms 連接間隔，連接快速，并且 Android 與 IOS 的兼容性好；

4、用戶接口使用通用串口設計，全雙工雙向通訊，最低波特率支持 4800 bps，最高支持 460800bps；

5、高速透傳測試可達224Kbp，可以滿足大量的高速應用場景

6.低功耗特性，維持性能和功耗之間的平衡

7.支持128 bit UUID，向下兼容16 bit UUID 保證對老產品的兼容性

8.此外nRF52810支持藍牙5.0及藍牙mesh。

 信馳達科技根據(jù)TI CC2640R2F芯片推出的RF-BM-4044B2支持BLE 5廣播擴展包，打破廣播包31字節(jié)的限制，將廣播包長度提升至232字節(jié)，極大增加了廣播包的數(shù)據(jù)承載能力，SoC滿足更多大數(shù)據(jù)傳輸應用場景。

其余功能：

1、使用簡單，無需任何藍牙協(xié)議棧應用經驗；

2、主從一體功能模塊，主從一體，可實現(xiàn)多拓撲網絡結構，主角色模式和從角色快速切換，但不能同時保持主角色和從角色。

3、支持2Mbps高速模式和LongRange，通過實地測量，通信距離可達300米以上。

4、默認 20ms 連接間隔，連接快速；

5、串口數(shù)據(jù)包長度，可以是 1024Byte 以下(含1024)的任意長度(大包自動分發(fā)），模塊可以從串口一次性最多傳輸 200 字節(jié)數(shù)據(jù)包，模塊會根據(jù)數(shù)據(jù)包大小自動分包發(fā)送，每個無線包最大載荷為 20 個字節(jié)。

6、極低功耗的待機模式，CC2640R2F 芯片官方數(shù)據(jù)睡眠電流 0.1μA。

7、自定義數(shù)據(jù)包，客戶可根據(jù)自身需求自定義數(shù)據(jù)包長度

8、CC2640R2F的傳感器控制器sensor controller engine非常適合連接外部傳感器,系統(tǒng)其余部分處于睡眠模式的情況下可以自主收集模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。此特性使得CC2640R2F成為注重電池使用應用的合適選擇。

EFR32BG22和nRF52810，CC2640R2F均支持BLE 5.0。

BLE 5.0相較于BLE 4.2,傳輸速度更快，傳輸范圍更廣，傳輸功耗更低。例如RF-BM-ND04C模塊。

BLE 5.0擁有兩倍的傳輸速度，四倍的傳輸范圍，8倍的傳輸效率。BLE 5.0支持遠距離模式，大幅度延長通信距離，小功率也可以遠距離傳輸。

相較于BLE 4.2,BLE 5.0在物理層上的改變，使得通信距離更遠，BLE 5.0理論上的有效傳輸距離是300米，而BLE 4.2只有100米。但在實際應用中信號的傳輸距離還受藍牙設備的功率和天線等方面的影響。如現(xiàn)有的藍牙音響為了省電、增加工作時間，無論采用BLE 5.0還是BEL 4.2標準，其實際傳輸半徑一般都為10米。

BLE 5.0與BLE 4.2相比，通信速率更高，理論傳輸速率提高了一倍，從1Mbps提高到2Mbps。

但是二者并不是兼得的，并不是說能同時實現(xiàn)遠距離，在高速藍牙通信中，實現(xiàn)更遠距離時，會犧牲通信速率，實現(xiàn)高速率時，也會犧牲通信距離。

BLE 5.0的抗干擾能力增強，現(xiàn)在許多無線設備使用的都是2.4GHz頻段，而BLE 5.0采用的新技術可以減少因2.4GHz頻段干擾而造成的傳輸效率損失。

藍牙5.0可以提高室內定位的精確度，可以優(yōu)化導航的功能，配合Wi-Fi可以實現(xiàn)精度接近1米的藍牙室內定位功能。
 

隨著安卓 4.3 智能設備對 BLE 技術的集成，智能手機標配 BLE 必將成為時尚，手機外設的市場需求將成級數(shù)倍增。信馳達科技推出藍牙模塊解決方案幫助用戶借助模塊，以最短的開發(fā)周期整合現(xiàn)有方案或產品，以最快的速度占領市場，同時為企業(yè)的發(fā)展注入嶄新的技術力量。信馳達科技專注藍牙領域十年，擁有豐富的模塊設計經驗。藍牙模塊性能表現(xiàn)出色。

信馳達科技是行業(yè)知名度和信譽度優(yōu)秀的無線射頻解決方案提供商及低功耗射頻核心器件供應商，旗下產品包含豐富的Silicon Labs系列產品，Nordic系列產品，TI系列產品，例如RF-BM-BG22A3，RF-BM-ND04C, RF-BM-4044B2。專業(yè)的技術支持團隊為您提供專業(yè)的定制化服務，更多Si方案，請關注信馳達科技。