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作者:XCODER
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之前写一篇文章只是把TI和Nordic的BLE的指标做了一个分析,觉得文章并没有写好,单纯的指标并不能说明一切。今天跟大家谈一谈这两家江湖大佬,再做分析。
Texas Instruments:
TI无线业务是收购一家位于挪威的公司 chipcon(chipcon 是一家专门做无线连接产品的公司,是一家领先的国际半导体的低功耗、短距离无线RF收发器IC领域设计公司,致力于设计、制造并销售各种无线应用中的高性能RF-IC产品,频带范围包括300~1000MHz以及2.4GHz频段)。在2011-2012年研发出市面第一代低功耗蓝牙BLE芯片CC2541/CC2540。
该产品是当时市面上第一个出BLE产品的公司,当时产品出来之后主打低功耗蓝牙,在一段时间内根本没有看到应用方向(就想当时蓝牙发明之初大家也没找到应用方向,直到后来找到传输音频的用途,才出现了蓝牙音响和蓝牙耳机)。
随着智能手机的普及智能穿戴的兴起,带动了BLE的爆发增长,传统的产品集成商多采用一个独立的MCU加上CC254x模块(UART转BLE模块)进行产品开发,后续随着BLE普及,ble开发生态链和资料的丰富发展,慢慢开始有终端产品公司利用BLE内部的资源自己写code干掉MCU的功能,实现成本的降低和PCB尺寸的缩小。在后来的BLE硬体发展趋势来看,SOC内部的MCU功能越来越强大,外设也日益丰富,使的更多传统的MCU工程师跨界进入BLE无线连接产品设计,进一步带动BLE产品日新月异的发展。
TI在第一波BLE市场行情上涨中赚的盆满钵满,2015年前,满大街的BLE产品都可以看到TI CC2541身影。但2014开始,市面上开始出现了第二家开始吞噬TI市场份额的半导体厂商,后面他会出厂,此时先放一放。TI在继CC254x系列的BLE之后也研发出其第二代产品,CC2640。不得不说这是一款非常"优秀"的产品,产品性能可以说在2015年非常优秀,技术指标领先市面竞争对手一年以上,内部更为强大的M3内核和M0射频处理器的双架构,至今都被竞争对手子模仿,但是这款芯片有一个致命弱点,flash太小,flash太小,flash太小,因为flash太小,128K的flash除去RTOS和BLE协议栈,给到用户可以用的空间不足40K,无法满足手环应用层的代码需求已经无法做空中升级功能。而2015年是智能穿戴的元年,手环开始KK级出货,TI的芯片满足不了需求,客户不得不考虑转第二方案。此时的TI对市场反映并不敏感,在知道自己的问题情况下,竟然反映迟钝,迟迟没有推出大flash大ram的升级版,2017年 CC2640R2F芯片的上市才解决这一问题,但一年多过去了,市场形成新的格局,TI 拱手把BLE老大的位置让出。
不得不说可惜,但TI依旧强大,完整的团队设计IC,自己的协议栈,并且贡献大量核心技术给到SIG蓝牙联盟组织(蓝牙5的远距离的核心技术即为TI贡献),网上技术资料完善,市面生态链健全,加上产品稳定,可靠性高,在工业汽车上持续发力,加上原来老的设计大多都还是采用TI方案,TI依旧强大。在蓝牙5.0上,TI也是抢占先机,憋了一年多的大招在CC2640R2F上,支持完整的BT4.2协议,并且支持BT5.0所有功能(只是CC2640R2F烧录蓝牙5.0之后应用层代码剩余不多)。明年他们还会推出下一代产品CC2642,大flash,大RAM,固话蓝牙5.0协议栈于片上ROM。
Nordic:
公司位于挪威 ,传统2.4G市场的霸主,罗技无线键鼠核心供应商,后因看好BLE市场,重金炸入,据不完全可靠消息,目前BLE产品已经占据Nordic公司60%以上业务,公司转型成功。
2014年Nordic 针对CC2541推出第一款BLE芯片Nrf51822,功耗更低,M0内核,抢占手环市场,另外Nordic可以帮手环客户做完整方案,撒到市场,抢占低端手环市场,并因TI产品问题,无法在手环市场与其形成竞争关系,nrf51822开始打开市场,得到外界认可,方案公司开始积极进行二次开发,开始得到市场认可。Nordic自己也积极研发下一代产品,目前已经研制出Nrf51822,nrf52832,nrf52840等产品。
目前针对TI和其他低成本BLE芯片供应商,Nordic开锁小批量生产nrf51802和nrf52810以满足低端市场,但是这两颗料长期处于缺货状态,和小米的饥饿营销模式如出一辙。
TI | Nordic | |||
芯片型号 | CC2640R2F | CC2541 | nRF51822 | nRF52832 |
制作工艺 | 65nm | 180nm | 180nm | TSMC 55nm |
蓝牙协议栈 | BLE4.2, BT5.0 | BLE 4.1, Prop | BLE4.1, Prop | BLE4.2, part of BT5.0 |
片内MCU | ARM CM3 | 8051 | ARM CM0 | ARM CM4F |
MCU 主频 | 48 MHz | 32 MHz | 16 MHz | 64 MHz |
Flash | 128kB(协议栈在ROM中) | 256kB | 128/256kB | 512kB |
RAM | 20kB+2kB+8kB | 8kB | 16/32kB | 64kB |
是否需要片外flash | No | No | No | No |
供电范围 | 1.65V - 1.95V 1.8V - 3.8V |
2V - 3.6V | 1.8V - 3.6V | 1.7V - 3.6V |
封装 | 4x4 QFN, 10 IOs 5x5 QFN, 15 IOs 7x7 QFN, 31 IOs |
6x6 QFN, 21 IOs | 6x6 QFN, 31 IOs 3.5x3.33 wCSP |
6x6 QFN48, 32 IOs 3.0x3.2 WCSP |
片上 DC-DC | Yes (Buck) |
No | Yes (Buck) |
Yes (Buck) |
温度范围 | -40 to 85C | -40 to 85C | -25 to +75C (general) -40C to +105C w/limitations |
-40 to +85C |
RF 射频输出 | Differential or Single ended |
Differential | Differential | Single ended |
BLE PHY层速率 | 1M + 2M + 500k + 125k | 1M | 1M | 1M,2M |
最大发射功率 | +5 dBm | 0 dBm / 5 dBm | +4 dBm | +4 dBm |
接收灵敏度 | -97 dBm | -94dBm | -93 dBm | -96dBm |
Link Budget | 102 dB | 94dB/99dB | 96 dB | 100 dB |
0 dBm @ 3V 发射电流 | 6.1mA | 18.2mA | 10.5mA | 6.6mA |
3V 接收电流 |
5.9mA (-96 dBm sensitivity) 6.1mA @ -97dBm |
17.9mA (-89dBm sensitivity) 20.2mA @ -94dBm |
13mA (-92 dBm sensitivity) |
6.7mA (-95dBm sensitivity) 12.6mA @ -96dBm sensitivity |
MCU @ 3.0V功耗 | 65uA/MHz | N/A | 275uA/MHz | 52uA/MHz |
完全休眠电流 | 0.1uA | N/A | 0.6uA | 0.4uA |
休眠电流, XTAL RTC 正常工作,RAM 数据保留 | 1.2 uA (20kB retained) |
1 uA | 3.8uA (32kB retained) |
1.9uA (32kB retained) 40nA/4kB RAM retention |
1秒连接间隔平均功耗 | 10uA | 24uA | 14.8uA | 7.5uA (ZHAW paper) |
4秒连接间隔平均功耗 | 3.4uA | 6.75uA | 5.6uA | 1.75 |
根据官网的报价,从低到高依次的价格排行是
CC2541 Nrf51822 CC2640 Nrf52832 Nrf 52840。
手环应用最适合的产品 Nrf52832 Nrf25840
智能家具最适合的产品 CC2640R2F Nrf51822
支持完整蓝牙5的产品 CC2640R2F Nrf52840(未量产)
每一个产品都有自己的特色,技术指标也没有说一定要追求最好,我们追求的是最适合产品的芯片,从产品出发,选择最合适的芯片,完成设计。
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