nRF5182嵌入式系統(tǒng)智能手環(huán)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2016-09-12 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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nRF51822 是功能強(qiáng)大、高靈活性的多協(xié)議SoC，非常適用于 Bluetooth® 低功耗和 2.4GHz 超低功耗無(wú)線應(yīng)用。 nRF51822 根據(jù)配備 256kB flash + 16kB RAM 的 32 位 ARM® Cortex™ M0 CPU 而建構(gòu)。嵌入式 2.4GHz 收發(fā)器支持藍(lán)牙低功耗及 2.4GHz 運(yùn)作，其中 2.4GHz 模式與 Nordic Semiconductor 的 nRF24L 系列產(chǎn)品無(wú)線兼容。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201609/303654.htm

nRF51822 還具備豐富的模擬和數(shù)字周邊產(chǎn)品，可以在無(wú)需 CPU 參與的情況下透過(guò)可程序化周邊接口 (PPI) 系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)。靈活的 31 針腳 GPIO 映像方案可使 I/O(例如串行接口、PWM 和正弦解調(diào)器)根據(jù) PCB 需求指示映射到任何設(shè)備針腳。這可在關(guān)于針腳位置與功能方面，達(dá)成完全的設(shè)計(jì)靈活性。

nRF51822 支持 S110 藍(lán)牙低功耗協(xié)議堆棧及 2.4GHz 協(xié)議堆棧(包括Gazell)，這兩種協(xié)議堆棧在 nRF518 軟件開(kāi)發(fā)工具包中均免費(fèi)提供。nRF51822 需要單獨(dú)供電，如果供電范圍在 1.8-3.6V 之間，用戶可選擇使用芯片上的線性整流器，如果供電范圍在 2.1-3.6V 之間，可以選擇直流 1.8V 模式和芯片上的 DCDC 變壓器。DC-DC 變壓器的使用可在工作期間動(dòng)態(tài)控制，并使 nRF51822 運(yùn)行期間的射頻峰值電流低于 10 mA @ 3V 供電 (TX @ 0 dBm RX)。

nRF51822 具有 6x6mm 48 針腳 QFN 封裝和 3.5x3.8mm 64 球形直接芯片構(gòu)裝之晶圓級(jí)封裝 (WLCSP)。

nRF51822主要特性:

單芯片, 高靈活性, 2.4GHz 多協(xié)議設(shè)備

32 位 ARM Cortex M0 CPU 核心

256KB flash 16KB RAM

支持 S110 藍(lán)牙低功耗協(xié)議堆棧

S110 需要 80 kB 內(nèi)存空間

線程安全性和運(yùn)行時(shí)間保護(hù)

事件驅(qū)動(dòng) API

與 nRF24L 系列無(wú)線兼容

3 種數(shù)據(jù)率 (2Mbps/1Mbps/250kbps)

+4dBm 輸出功率

-92.5dBm 敏感度、藍(lán)牙低功耗

針對(duì)最大化電源效率應(yīng)用和程序代碼簡(jiǎn)化需求的 PPI 系統(tǒng)

具備對(duì)每個(gè)周邊產(chǎn)品進(jìn)行電源自動(dòng)管理功能的靈活電源管理系統(tǒng)

用于模擬和數(shù)字 I/O 的可設(shè)定 I/O 映射

nRF51822應(yīng)用:

移動(dòng)電話配件

PC 周邊產(chǎn)品

消費(fèi)電子 (CE) 遙控器

近接感應(yīng)/警報(bào)傳感器

運(yùn)動(dòng)、健身和醫(yī)療保健傳感器

智能 RF 標(biāo)記

玩具和電子游戲

智慧家用設(shè)備

工業(yè)和商用傳感器

圖1 nRF51822框圖

智能手環(huán)是一種穿戴式智能設(shè)備。通過(guò)這款手環(huán)，用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板、ipod touch同步，起到通過(guò)數(shù)據(jù)指導(dǎo)健康生活的作用。

智能手環(huán)內(nèi)置低功耗藍(lán)牙4.0模塊，可以與手機(jī)、平板、PC客戶端進(jìn)行連接，可以隨時(shí)隨地設(shè)置身高、體重、步幅等信息和上傳運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。另外，智能手環(huán)還具備社交網(wǎng)絡(luò)分享功能，比如用戶可以將睡眠質(zhì)量、飲食情況和鍛煉情況以及心情記錄等通過(guò)綁定微博等社交網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行分享。

nRF51822是一款為超低功耗無(wú)線應(yīng)用設(shè)計(jì)的多協(xié)議單芯片解決方案。芯片支持BLE4.0和2.4GHZ協(xié)議棧，整合了射頻發(fā)射電路，一個(gè)ARM Cortex M0核以及256KB的flash + 16KB的RAM。

手環(huán)硬件電路設(shè)計(jì)部分，包括一顆集成BLE功能的MCU(nrf51822)，和由MCU控制的各種外設(shè):

藍(lán)牙射頻電路;

使用SPI接口的G-sensor;

使用I2C接口的線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路;

使用I2C接口的LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)，與線性馬達(dá)共享總線;

使用GPIO的按鍵輸入;

使用GPIO的LED燈;

使用GPIO的普通馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路;

外部復(fù)位電路。

圖2 智能手環(huán)框圖

智能手環(huán)主要部件描述：智能手環(huán)

1.MCU

nRF51822是一款為超低功耗無(wú)線應(yīng)用設(shè)計(jì)的的多協(xié)議單芯片解決方案。芯片支持BLE4.0和2.4GHZ協(xié)議棧，整合了射頻發(fā)射電路，一個(gè)ARM Cortex M0核以及256KB的flash + 16KB的RAM。

圖3 智能手環(huán)MCU電路

2.G-sensor

G- sensor是重力傳感器的意思(英文全稱是Gravity-sensor)，它能夠感知到加速力的變化，加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，比如晃動(dòng)、跌落、上升、下降等各種移動(dòng)變化都能被G-sensor轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后通過(guò)微處理器的計(jì)算分析后，就能夠完成程序設(shè)計(jì)好的功能，比如 MP3能根據(jù)使用者的甩動(dòng)方向，前后更換歌曲，放進(jìn)衣袋的時(shí)候也能夠計(jì)算出使用者的前進(jìn)步伐。