最近,ST意法半导体推出最新一代低功耗蓝牙系统芯片BlueNRG-LPS,这是一款超低功耗的可编程Bluetooth® Low Energy无线SoC解决方案。BlueNRG-LPS符合Bluetooth® Low Energy SIG核心规范5.3版本,支持点对点连接和蓝牙网状网络,允许以可靠的方式构建大覆盖范围的设备网络。BlueNRG-LPS内嵌了意法半导体先进的2.4 GHz无线IP,经过优化之后具有较低功耗和优秀的无线性能,在电池寿命方面领先于同业者。同时BlueNRG-LPS还适用于2.4 GHz专有无线通信,支持超低延迟应用,在做一些私有客制化的产品,有巨大的优势。
符合蓝牙5.3 认证BlueNRG-LPS系统芯片主要新增功是可以精确推算运动方向和位置,采用蓝牙特定技术,包括根据天线阵列捕获的信号算出的到达角(AoA)和出发角(AoD)。可以精准地进行室内导航、定位,在车库停车位、人员、物资物品实时定位查找得以实现。
BlueNRG-LPS支持高速率、长距离、广播扩展、信道选择算法、GATT缓存、测向(AoA/AoD)等,硬件支持主从同步连接,支持多主多从工作模式,能被(采集器、 台体自动线、手持设备) 主机连接的同时,同时与多个从机(外置负荷开关、报警装置、 各类外置传感器)建立并发数据连接。多主、多从同时连接在很多场景应用广泛,如电表、 冷链系统(Tracker)、运动器械实时统计( 班级跳绳与足球) 、中央空调系统、 移动路由器网关,、ESL 网络网、传感器网络网关等。
BlueNRG-LPS通过专用的硬件功能增强了对安全硬件的支持:
真正的随机数生成器(RNG)、加密AES、最高128位的安全协处理器、公钥加速器(PKA)、CRC计算单元、64位唯一ID、Flash存储器读/写保护。
公钥加速(PKA)支持模运算(包括最大模量为3136位的求幂运算和素数域上椭圆曲线标量乘法)、ECDSA签名、最大模量为521位的ECDSA验证、CRC计算单元。
BlueNRG-LPS主要技术特性:
- 支持Bluetooth 5.3规范的蓝牙低功耗片上系统:
- 2 Mbps数据率
- 远距离(编码的PHY)
- 扩展广播
- 通道选择算法
- GATT缓存
- 测向(AoA/AoD)
- LE Ping程序
- 定期广播和定期广播同步传输
- LE L2CAP以连接为导向的信道
- LE功率控制和路径丢失监测
- 无线广播:
- 接收灵敏度等级:-97 dBm @ 1 Mbps,-104 dBm @ 125 kbps(远距离)
- 可编程输出功率,最高可达+8 dBm(在天线连接器处)
- 支持的数据速率:2 Mbps、1 Mbps、500 kbps以及125 kbps
- 128路物理连接
- 集成式巴伦
- 支持外部PA和LNA
- BlueNRG核心协处理器(基于DMA),用于蓝牙低能耗时序关键型操作
- 2.4 GHz专有无线驱动
- 适用于构建需要符合以下射频规定的系统:ETSI EN 300 328、EN 300 440、FCC CFR47第15部分、ARIB STD-T66
- 超低功耗无线性能:
- 关断模式(1.8 V)下8 nA
- 深度停止模式下为0.8 µA(具有外部LSE和BLE唤醒源,1.8 V)
- 深度停止模式下为1.0 µA(具有内部LSI和BLE唤醒源,1.8 V)
- 发射端峰值电流4.3 mA(@ 0 dBm,3.3 V)
- 接收端峰值电流3.4 mA(灵敏度等级,3.3V)
- 高性能的超低功耗32位Arm® Cortex®-M0+,运行频率可达64 MHz
- 动态电流消耗:14 µA/MHz
- 工作电压:1.7 至 3.6 V
- 温度范围为-40 ºC至105 ºC
- 供电和复位管理:
- 高效率的嵌入式SMPS降压转换器,采用智能旁路模式
- 超低功耗的上电复位(POR)和下电复位(PDR)
- 可编程电压检测器(PVD)
- 时钟源:
- 64 MHz PLL
- 具有故障保护的32 MHz晶体振荡器,配集成式微调电容器
- 32 kHz晶体振荡器
- 内部低功耗32 kHz RO
- 192 kB的片上非易失性Flash存储器
- 24 kB的片上RAM of 24 kB + 4 kB的PKA RAM
- 1 kB的一次性可编程(OTP)存储区域
- 内嵌UART自举程序
- 超低功耗模式,带/不带定时器和RAM内容保留
- 正交解码器
- 增强型安全机制,例如:
- Flash读/写保护
- SWD禁用
- 安全自举程序
- 安全特性
- 真随机数发生器 (RNG)
- 硬件加密AES,最高128位安全协处理器
- HW公钥加速器(PKA)
- 加密算法:RSA、Diffie-Helman、ECC over GF(p)
- CRC计算单元
- 64位唯一ID
- 系统外设
- 1x DMA控制器带8个通道,支持ADC、SPI-I2S、I2C、USART、LPUART和定时器
- 1x SPI,配多路复用I2S接口
- 1x I2C(SMBus/PMBus)
- 1个LPUART(低功耗)
- 1x USART(ISO 7816智能卡模式、IrDA、SPI主设备和Modbus)
- 1x 独立WDG
- 1x实时时钟(RTC)
- 1个独立系统定时器
- 1个16位4通道通用定时器
- 2个16位2通道通用定时器
- 红外接口
- 多达20个快速I/O
- 都具有唤醒功能
- 在低功耗模式下处于保留状态
- 所有均为5 V耐压
- 模拟外设
- 12位ADC带8个输入通道,带下采样器可达最高16位
- 电池监测
- 模拟看门狗
- 开发支持
- 串行线调试 (SWD)
- 4个断点和2个观察点
- 采用QFN32和WLCSP36封装,所有封装均符合ECOPACK2标准
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