为什么Nordic要推出双核无线SoC

2020-09-03来源: EEWORLD关键字:Nordic  蓝牙

针对蓝牙应用来说,双核处理器可能看起来有点浪费,但当你理解为什么Nordic能为nRF340花费数百万美元的研发时,你会发现这恰好是正确的选择。


Nordic公司在2012年推出了nRF51822,开创了基于蓝牙Arm处理器的SoC。一些人嘲笑这种想法,认为无线芯片集成Arm处理器、闪存等是一种鸡肋的做法。他们认为,开发者需要的是一个“连接芯片”,与外部处理器和内存配对。但是那些怀疑论者没有意识到,如果你给开发者更多的能力,他们会很快进行创新,然后要求更多的处理能力、内存和外围设备。


如今,单芯片解决方案的尺寸、功耗、成本和便利性优势已经赢得了大多数公司的青睐,而Nordic的硬件架构也被其他公司模仿。nRF52系列通过更强大的Arm处理器和更高的Flash和RAM容量进一步加强了这一优势,以满足持续的客户需求。随着数亿nRF51和nRF52系列SoC在全球使用,可以说,最初的目标已经得到了验证。


nRF5340是Nordic最新的短程无线产品系列中的首款蓝牙LE SoC,通过引入一款双核处理器,Nordic再次改变了游戏规则。


开发者的灵活性


开发人员非常擅长为无线连接开发新的应用程序(特别是Nordic独特的软件体系结构和开发工具使创新变得更加容易)。每一个都比上一个复杂。这种对增强性能以支持更复杂的无线应用的需求导致了处理能力和内存的增加。


但这样的需求确实给芯片制造商带来了一个挑战:一个功能更强大、时钟更快、内存容量更大的处理器需要更大的功率,然而开发人员期望短距离无线芯片在每次产品迭代中使用电池的时间会更长。单处理器设备总是在CPU的计算能力和效率之间进行权衡。例如,即使处理器仅仅是为了执行一个简单的蓝牙LE连接而被唤醒,也需要运行一系列复杂的应用。


彻底消除权衡


双核SoC消除了处理器的权衡(Trade-Off)。一个高效的网络处理器负责相对简单的蓝牙LE协议操作,而另外一个强大的处理器可以专用于只需要在运行复杂软件算法时唤醒的应用程序。为了使电池更加友好,每个处理器都有自己的一套电源管理系统。


nRF5340集成了两个Arm Cortex-M33处理器。应用处理器针对性能进行了优化,可以在128或64 MHz下运行。时钟频率的选择取决于开发者对处理器性能(128MHz时为510 CoreMark)或效率(64MHz时为76 CoreMark/mA)的要求。网络处理器则针对效率进行了优化(64MHz时为101 CoreMark/mA)。


两个处理器的组合工作得怎么样?例如,如果将nRF5340与nRF52840相比较,前者的计算性能和功耗都要高得多。


处理协议和应用程序的实时性需求


蓝牙LE协议具有很强的实时性要求,而客户应用程序往往也有自己的实时性要求。这些单独的需求常常不能很好地结合起来。这些挑战可以在单核SoC中解决,但代价是更高的软件复杂度和相关的bug风险,这些都很难解决。例如,在医疗市场,特定的认证应用程序不能与协议软件结合,以强调软件行为的确定性。


nRF5340的核心布局更像是一个SoC中的两个芯片解决方案,而不是一个可以并行运行软件的系统。每个内核都有自己独立的固件和一组在该内核上最佳运行任务。这种安排可以很容易地克服应用程序和协议代码实时性需求之间的冲突问题。


一个尺码并不适合所有人


双核体系结构引入了一些复杂性,因为双核SoC比单核Arm处理器具有更多的交互性。但是nRF5340体系结构被巧妙地划分为明确定义的子系统,以最大限度地提高其灵活性。例如,Nordic设计了最高效、最稳定的子系统来操作RF协议。这个子系统是完美优化的,客户不需要在那里开发,让他们只关注应用处理器子系统,以使他们的产品与竞争对手区分开来。


当然这并不意味着高水平的开发者无法访问网络处理器:Nordic为客户提供了对两个核心的完全访问权限,并且可以自由地使用每一个核心,而市场上的同类产品并不总是这样。网络处理器的可编程性使开发人员能够选择在其上运行的应用软件元素,其与应用处理器相比具有更高的效率。


例如,一些客户可能只对简单的蓝牙LE连接感兴趣,并且能够将整个蓝牙LE协议安装到网络域中,而其他客户可能会针对多协议解决方案,其中上层只适合应用程序域。(需要端到端加密的物联网最好采用CryptoCell-312方案,它只驻留在应用程序域中。)


唯一可以肯定的是,一个解决方案并不适用于所有人。这就是为什么Nordic提供软件示例,演示如何将应用程序和网络处理器结合起来。


多核远比双核更好


nRF5340有两个核心,主要是为了消除处理能力和单核功耗之间的权衡。应用处理器只在需要时提供计算上的重担,而功率优化的网络处理器则负责处理无线协议。第二个优点是每个核心都可以运行自己的软件,防止应用程序代码和协议软件之间发生冲突。但是,虽然两个核心是好的,两个以上的更好,这就是为什么nRF5340的架构被设计成支持多核系统,而不仅仅是双核系统。多核nRF53系列SoC将来可能成为Nordic产品组合的一部分。


早在2012年,北欧nRF51系列SoC就掀起了一股创新无线产品的浪潮。随着双核nRF5340的发布,全新一代更多核产品即将出现。

关键字:Nordic  蓝牙 编辑:冀凯 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/IoT/ic508868.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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