NRF52晶元的多方面詳細闡述

NRF52是Nordic Semi公司推出的一款低功耗藍牙SoC，專為藍牙5（BLE）、802.15.4、Thread和ANT協議設計，它採用了ARM Cortex-M4F處理器和2.4GHz專利無線電協議，結合了高度靈活性，可靠性和安全性。它能夠應用於智能家居、健身和健康、運動設備、工業自動化等廣泛領域。下面將從多個方面闡述NRF52為中心的內容。

一、低功耗特性

NRF52作為低功耗的晶元在市場上廣受歡迎。通常情況下，它在待機模式下的功耗僅有1微安。使用BLE時，它的功率比其他晶元低40％，同時還實現了更遠的無線距離。

下面是一個示例代碼部分：

// Set the advertising parameters
NRF_BLE_ADV_DEF(m_advertising);    
static uint8_t m_adv_handle = BLE_GAP_ADV_SET_HANDLE_NOT_SET;
static ble_gap_adv_properties_t m_adv_properties = {
    .type = BLE_GAP_ADV_TYPE_CONNECTABLE_SCANNABLE_UNDIRECTED,
    .p_peer_addr = NULL,
    .fp = BLE_GAP_ADV_FP_ANY,
    .interval = APP_ADV_INTERVAL,
    .duration = 0,
    .primary_phy = BLE_GAP_PHY_AUTO,
    .secondary_phy = BLE_GAP_PHY_AUTO,
    .channel_mask = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, //all channels
    .max_skip = 0
};
    
// Start advertising.
void advertising_start() {
    uint32_t err_code;
    if(m_adv_handle == BLE_GAP_ADV_SET_HANDLE_NOT_SET) {
        err_code = sd_ble_gap_adv_set_configure(&m_advertising, &m_adv_properties);
        
        APP_ERROR_CHECK(err_code);
        m_adv_handle = err_code;
    
    }
    
    err_code = sd_ble_gap_adv_start(m_adv_handle, BLE_CONN_CFG_TAG_DEFAULT);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

// Stop advertising.
void advertising_stop() {
    uint32_t err_code = sd_ble_gap_adv_stop(m_adv_handle);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

二、通用天線

NRF52晶元還配備了內置天線，這意味著您無需連接外部天線即可進行通訊。內置天線還可減小系統集成所需的空間，從而使產品設計更加簡單。

下面是一個示例代碼部分：

#define APP_BLE_CONN_CFG_TAG            1                                  /**< A tag identifying the SoftDevice BLE configuration. */

void nrf52_ble_init(void) {
    uint32_t err_code;

    err_code = nrf_ble_init(&m_ble_init, NULL);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    ble_advertising_init_t init;
    memset(&init, 0, sizeof(init));
    
    init.advdata.name_type          = BLE_ADVDATA_FULL_NAME;
    init.advdata.include_appearance = false;
    init.advdata.flags              = BLE_GAP_ADV_FLAGS_LE_ONLY_GENERAL_DISC_MODE;

    init.srdata.uuids_complete.uuid_cnt = 1;
    init.srdata.uuids_complete.p_uuids  = &m_adv_uuid;

    err_code = ble_advertising_init(&m_advertising, &init);    
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    ble_advertising_conn_cfg_tag_set(&m_advertising, APP_BLE_CONN_CFG_TAG);
}

三、安全性

NRF52提供了許多內置安全功能，例如AES加密，SHA（安全哈希演算法）和True Random Number Generator（TRNG）。AES加密可以在處理器上進行加密和解密，從而提高處理性能並加強加密。使用SHA可以提供數據的完整性和強大的身份驗證，而TRNG則可生成真正隨機的數字，可以用於密鑰生成和其他安全應用。

下面是一個示例代碼部分：

#define AES_BLOCK_SIZE 16

// Create a single instance of AES context
typedef struct {
    nrf_crypto_aes_context_t enc_ctx;
    nrf_crypto_aes_context_t dec_ctx;
} security_context_t;

security_context_t m_cxt;

// Initialize the encryption / decryption contexts
void security_init(uint8_t *p_key) {
    nrf_crypto_aes_init(&m_cxt.enc_ctx, &g_nrf_crypto_aes_ecb_128_info, p_key);
    nrf_crypto_aes_init(&m_cxt.dec_ctx, &g_nrf_crypto_aes_ecb_128_info, p_key);
}

// Perform encryption of a single block using AES ECB mode
void security_encrypt(uint8_t *p_in, uint8_t *p_out) {
    uint8_t ctext[AES_BLOCK_SIZE];
    nrf_crypto_aes_ecb_encrypt(&m_cxt.enc_ctx, p_in, ctext);
    memcpy(p_out, ctext, AES_BLOCK_SIZE);
}

// Perform decryption of a single block using AES ECB mode
void security_decrypt(uint8_t *p_in, uint8_t *p_out) {
    uint8_t ptext[AES_BLOCK_SIZE];
    nrf_crypto_aes_ecb_decrypt(&m_cxt.dec_ctx, p_in, ptext);
    memcpy(p_out, ptext, AES_BLOCK_SIZE);
}

四、靈活性

NRF52提供許多可編程的外設，這使得它非常靈活，可以針對不同的應用程序進行編程。例如，它允許使用SPI，I2C和USART介面實現許多不同的傳輸協議。它還支持多種類型的感測器，並具有低功耗特性，適用於物聯網設備。

下面是一個示例代碼部分：

// Initialize the I2C interface
#define I2C_SCL_PIN           15
#define I2C_SDA_PIN           16
#define I2C_FREQUENCY         NRF_TWIM_FREQ_400K

nrf_drv_twi_config_t twi_config = {
  .scl                = I2C_SCL_PIN,
  .sda                = I2C_SDA_PIN,
  .frequency          = I2C_FREQUENCY,
  .interrupt_priority = APP_IRQ_PRIORITY_HIGH,
  .clear_bus_init     = false
};

void i2c_initialize() {
  ret_code_t err_code;

  nrf_drv_twi_init(&m_twi, &twi_config, NULL, NULL);
  nrf_drv_twi_enable(&m_twi);
}

// Read data from a sensor using I2C
uint32_t i2c_read(uint8_t slave_address, uint8_t *p_data, uint32_t data_size) {
  uint32_t err_code;

  err_code = nrf_drv_twi_tx(&m_twi, slave_address, NULL, 0, true);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);

  err_code = nrf_drv_twi_rx(&m_twi, slave_address, p_data, data_size);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);

  return data_size;
}

// Write data to a sensor using I2C
uint32_t i2c_write(uint8_t slave_address, uint8_t *p_data, uint32_t data_size) {
  uint32_t err_code;

  err_code = nrf_drv_twi_tx(&m_twi, slave_address, p_data, data_size, false);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);

  return data_size;
}

五、小結

綜上所述，NRF52作為一款低功耗藍牙SoC具有強大的靈活性和內置安全功能，提供多個可編程外設，使得它成為物聯網和其他低功耗應用程序的理想選擇。同時，它還配備了內置通用天線，使用起來更加方便。