nRF51822 芯片详解资料Word文件下载.docx
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周边和广播器角色;
GATT客户端和服务器;
和2.4GHzRF专用协议的非并行多协议操作;
少于128kB的代码和6kB的RAM,为应用程序留有超过128kB的闪存和10kB的RAM;
与使用上一代nRF8001的双芯片应用相比,运行S110堆栈的nRF51822削减了高达50%的功耗。
S110堆栈和nRF51822加上nRF518SDK相互配合,nRF518包含全面的蓝牙低功耗配置文件、服务以及示例应用集合。
1、架构
围绕两条内部总线展开:
AHB,APB
AHB(AdvancedHighPerformanceBUS):
CPU:
(Cortex-m0,NVIC,BBB,DAP)
Memory:
(RAM,Flash)
GPIO:
P0(P0.0~P0.31)
AHBtoAPBBridge
APB(AdvancedPeripheralBUS):
左半边:
Power:
电源控制
WDT:
看门狗
SPI0,SPI1
TIMER0(32位),
TIMER1(16位),
TIMER2(16位)
QDEC:
正交译码器,
CLOCK:
提供两个时钟:
HFCLK(16MHZ),
LFCLK(32.768KHZ)
TWI0,TWI1:
两线接口,兼容I2C
右半边:
NVMC:
非易失性存储控制器
RADIO:
2.4GHZ无线广播的数据率:
250KBPS,1MBPS,2MBPS
ECB:
加密功能(AES),产生HASH序列,数字签名,生成密钥流等
RNG:
产生随机数用于加密(基于内部热噪声),无需种子值。
TEMP:
温度传感器
ADC:
10位增量ADC
PPI:
可编程外设互联
UART:
串口
GPIOTE:
GPIO监测外部电平或由其他外设触发GPIO翻转。
RTC0:
4个捕获/比较寄存器
RTC1:
3个捕获/比较寄存器
2、时钟管理
系统依赖两种时钟(可以由内部产生):
1、HFCLK:
16MHZ
2、LFCLK:
32.768kHz
LFCLK有3种时钟源:
1、32.768kHz外部晶振
2、32.768kHz内部RC振荡器
3、32.768kHz合成时钟(synthesizedclock)
当系统从OFF模式切换到ON模式时,LFCLK时钟默认的会关闭。
启动:
通过低频时钟源寄存器(LFCLKSRCregister)选择优先的低频时钟源,使其起振,并执行一个低频起振任务(LFCLKSTARTtask),若外部晶振无法直接起振,则会自动切换到内部低频RC振荡器,直到外部晶振能够起振为止。
停止:
通过执行LFCLKSTOPtask.可以停止低频时钟,低频时钟源选择寄存器(LFCLKSRCregister)在LFCLK处于running状态时,不能被修改。
HFCLK有2个时钟源:
1、16/32MHz外部晶振(crystaloscillator)
2、16MHz内部RC振荡器(RCoscillator)
当用到32M晶振时,XTALFREQregister必须做相应的配置。
当系统进入ON模式时,会自动的启动内部16MRC振荡器,为CPU或系统的其他部件提供HFCLK。
执行HFCLKSTARTtask能使外部高频晶振启动
通过执行HFCLKSTOPtask使外部高频晶振停止。
当外部高频晶振启动时,内部16MRC振荡器会自动关闭,当外部高频晶振停止时,内部16MRC振荡器又会自动打开。
校准32.768RC振荡器:
当32.768RC振荡器启动并运行时,可以通过触发CALtask对其进行校准,此时需临时借用HFCLK,使用外部16/32M晶振进行校准时精度最高,校准完成后产生一个DONEevent.
当一个应用程序使能某个模块并需要时钟做参考,但是又不需要晶振运行时,时钟管理系统会自动使能RC振荡器选项,并提供时钟,当该模块回到IDLE状态时,RC振荡器也回到IDLE状态。
当然,为了避免启动延时,应用程序可以不顾时钟管理系统,而使晶振始终处于激活状态。
外部高频晶振可以是16M或32M但是系统时钟始终是16M。
32.768K的时钟可以由16M的时钟得到,减少了资源,但是会增加功耗
电气特性:
3、电源管理
1、3种供电方式:
1、internalDC/DCconvertersetup;
(降压型)
2、internalLDOsetup;
(内部LDO)
3、LowVoltagemodesetup
1:
DC/DC转换器用来给VDD降压,降压后输出给LDO,为系统体统电力。
为了省电,一般在VDD低于最低电压或FDCDC>
1时,应该关闭DC/DC
2、不通过DC/DC转换器,而直接把VDD与LDO相连,
3、不通过DC/DC及LDO,而直接用外部VDD为系统供电
2、两种系统模式
SystemONmode、SystemOFFmode.
◆SystemOFFmode:
系统可进入的终极省电模式。
系统核心功能将被关闭,并停止所有正在执行的任务。
唯一还在工作并且可产生回应的机制是复位。
SystemOFFisthedeepestpowersavingmodethesystemcanenter.Inthismode,thesystem’scorefunctionalityispowereddownandallongoingtasksareterminated.Theonlymechanismthatisfunctionalandresponsiveinthismodeistheresetmechanism.
通过设置RAMON寄存器,可以在SystemOFF模式下保留RAM块中的内容。
从SystemOFF唤醒(wakeup)到SystemON模式:
1,由GPIO产生的检测信号(DETECTsignal)唤醒
2,由Reset唤醒
当系统从SystemOFF模式唤醒时,会执行Reset操作
WhenthesystemwakesupfromOFFmode,asystemresetisperformed.
RAM被分块,可以单独的上电和关闭。
在SystemOFF模式,RAM中的数据可以被保留,
◆SystemONmode:
所有功能模块会根据需要处于IDEL或RUN模式
在该模式下,CPU可以被激活(active)或者睡眠(sleeping).
CPU进入睡眠的方式:
1、执行WFI指令
2、执行WFE指令
1通过WFI睡眠的CPU,能够被中断请求唤醒,前提是在NVIC中把相应的中断开关打开。
2通过WFE睡眠的CPU,无论NVIC中是否打开了相应的中断开关,都能够被中断请求唤醒。
InWFIsleeptheCPUwillwakeupasaresultofaninterruptrequestiftheassociatedinterruptisenabledintheNVIC
InWFEsleeptheCPUwillwakeupasaresultofaninterruptrequestregardlessoftheassociatedinterruptbeingenabledintheNVICornot.
◆子电源模式(Subpowermodes)
在SystemON模式下,CPU睡眠期间,系统可以处于下列两种子电源模式中的一种
•固定延时(ConstantLatency)
•低功耗(LowPower)
1、固定延时模式:
CPU的唤醒潜伏期和PPI的响应时间是一个不变量,代价是功耗较高。
2、低功耗模式:
在此模式下,电源管理系统会被最高效的利用,节省最多的电能,代价是CPU的唤醒潜伏期和PPI的响应时间就会多种多样。
当系统进入SystemON模式,会默认进入低功耗(LowPower)子模式。
3、复位方式
nRF51系列提供多种复位方式,当复位发生的时候,CPU会查询复位原因寄存器RESETREAS(resetreasonregister),以判断复位产生的原因。
1、上电复位(Power-onreset)
2、引脚复位(Pinreset)
3、从SystemOFF模式醒来复位(WakeupfromOFFmodereset)
4、软件复位(Softreset)
5、看门狗复位(Watchdogreset)
6、欠压复位(Brown-outreset)
Note:
除了全局电源系统开关(SystemONandOFFmode),CPU,RadioTransceiver等外设,都有独立的电源状态控制。
4、电气特性
5、CPU功耗:
4、存储
所有存储块(memoryblocks)和寄存器(registers)映射在同一个地址空间。
AllmemoryandregistersarefoundinthesameaddressspaceasshownintheDeviceMemoryMap.DevicesinthenRF51seriesuseflashbasedmemoryintheCode,FICR,andUICRregions.TheRAMregionisSRAM.
主要的存储类别:
•Codememory
•RandomAccessMemory(RAM)
•Peripheralregisters(PER)
另外,还有两个信息块(FICR,UICR),FICR包含设备的详细配置(只读),UICR是用户可配置.
存储方式:
•Volatilememory(VM)
•Non-volatilememory(NVM)
Codememory:
非易失性,通常用来存放CPU运行的程序,和芯片掉电之后保留的数据常量(dataconstants)
RAM:
CPU程序的临时数据存储,也可以从RAM运行CPU程序。
易失性,掉电丢数。
Peripheralregisters:
外设的入口,TIMER,Radio,ADC等。
Note:
NVMC、外设的内存映射将在六中详解。
5外
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