2024年12月1日 星期日

勁達 AN54L15系列藍芽低功耗模組概述(使用Nordic nRF54L15 IC) & 藍芽規範6.0 - 通道探測(Channel Sounding)概覽

本文將介紹以下4個須知:

A. Nordic nRF54L15 SoC 晶片方案功能簡介
B. nRF54L15/ nRF5340/ nRF52840/ nRF52832 晶片方案模組之間的比較
C. nRF54L15 開發入門(使用nRFConnect SDK 2.8.0)
D. 藍芽規範6.0 - 通道探測(Channel Sounding)概覽


下一代多協定晶片方案 -nRF54L 系列



A. Nordic nRF54L15 SoC 晶片方案功能簡介

主要特色:

- Nordic 晶片方案中的 ARM Cortex M33 + RISC-V 128Mhz協處理器

- 22奈米迷你晶片尺寸供應 QFN/WLCSP封裝

- 2 倍核心處理能力,3 倍功耗處理效率

- 業界領先的應用低功耗設計

- 全域低功耗RTC睡眠模式喚醒

- 相容於Raytac WIFI模組-AN7002Q系列

- 高吞吐量 4MB 自定義無線電模式

- 藍牙規範 6.0 / 支援通道偵測(韌體待定) - PSA(平台安全架構)安全等級3合格


勁達nRF54L15模組系列
-AN54L15Q (一般尺寸) & AN54L15V(超小尺寸))



B. nRF54L15/ nRF5340/ nRF52840/ nRF52832 晶片方案模組之間的比較

如果您熟悉Nordic nRF52、nRF53模組系列,那麼參考下圖您會更清楚地了解nRF54L系列和52/53的差異。



C. nRF54L15 開發入門(使用nRFConnect SDK 2.8.0)
nRF54L15 SoC 規格書連結 
Nordic nRF54L15 DK開發板產品連結 
Raytac nRF54L15模組開發板 - AN54L15Q-DB   << 連結待更新

Nordic nRF54L15 DK產品圖


硬體環境架設準備

1x Nordic NRF54L15 DK (PCA10156-0.9.1)
1x Raytac AN54L15Q-DB
1x IDC 排線
2x USB-C 連接線
請使用Nordic nRF54L15DK/ nRF54L15PDK搭配Raytac 開發板-AN54L15Q-DB作為開發工具,以進行nRF54L15的程式碼編譯與開發。

注意: 將排線紅色邊緣對準連接器 J1 中 的1 側(如上圖)。

架設步驟:
✓ 步驟1 ---- 透過IDC排線連接NRF54L15 DK和AN54L15Q-DB
✓ 步驟2 ---- 透過 USB-C 連接線為 NRF54L15 DK 和 AN54L15Q-DB 供電

勁達AN54L15Q-DB開發板線路圖如下:


軟體開發套件資源及環境架設

nRF Connect for Desktop下載點: Download nRF Connect For Desktop (Please Click Me)
- 選擇Windows 64-bit - 5.1.0版本: nrfconnect-setup-5.1.0-x64.exe

nRF Command Line Tools下載點: Download nRF Command Line Tools (Please Click Me)
- 選擇 Windows X86 64 - 10.24.2 版本: nrf-command-line-tools-10.24.2-x64.exe


** 提醒: 安裝上述兩個程式時,可能會跳出 SEGGER J-LINK 需要一併安裝或更新的視窗


安裝完畢後,在電腦控制台的”程式和功能”內可以看到如下,


程式開發
nRF Connect SDK(NCS)支援免費的VS (Visual Studio) Code IDE做開發,開發者可在此開發環境來進行程式開發。
建議應用 NCS 2.8.0 來實現 nRF54L15 的高階功能。


✓ 步驟1 ---- 開啟“nRF Connect for Desktop” → 選擇“Toolchain Manager” → 點擊”Open”,


✓ 步驟2 ---- 你會看到數個 nRF Connect SDK vx.x.x的版本如下圖;建議安裝NCS v2.8.0(含)以後的版本。
在此範例,我們選擇使用NCS v2.8.0 版本。


✓ 步驟3 ---- 在安裝NCS v2.8.0版本之前, 先確認程式想要安裝在哪一個路徑下。目前是設定在 C:\ncs。


若想要變更安裝路徑,點選”Select directory”,再點選Confirm做變更。


✓ 步驟4 ---- nRF Connect SDK v2.8.0 安裝完成如下, 點選”Open VS Code” 。


✓ 步驟5 ---- 打開bluetooth的peripheral_uart範例。


✓ 步驟6 ---- 在編譯配置內選板子並進行編譯。選擇開發板名稱: nrf54l15dk/nrf54l15/cpuapp。


✓ 步驟7 ---- 編譯完成後,會產生.hex燒錄檔。


✓ 步驟8 ---- 在ACTIONS底下有編譯(Build)/除錯(Debug)/燒錄(Flash)可提供開發者做選擇。
<< 編譯 Build >>


<< 除錯 Debug >>


<< 燒錄 Flash >>


燒錄
nRF Connect SDK(NCS)支援燒錄。開發者可在此使用”Programmer”來進行.hex檔燒錄。
下面介紹燒錄步驟:

✓ 步驟1 ---- 開啟“nRF Connect for Desktop” → 選擇“Programmer” → 點選”Open”。


點選”Select Device”;


點選”nRF54L15 DK”;


點選“Add File”


✓ Step 2 ---- 選擇要燒錄的.hex檔。


點選”Erase & write” 開始燒錄。


在燒錄的過程中,紅圈部分會顯示斜線。


當LOG出現”completed”的字樣時,代表燒錄已經完成。


✓ Step 3 ---- 燒錄完成後,用手機APP來確認AN54L15Q-DB是否有做廣播。



D. 藍芽規範6.0 - 通道探測(Channel Sounding)概覽

什麼是通道探測? 將「Find My」功能提升到更高的準確度

當您使用RSSI來獲取裝置之間的距離並評估傳統低功耗藍牙模組的傳輸距離時,您是否擔心距離精確度? Nordic NRF54 晶片解決方案支援通道探測,可實現「公分等級」的距離精準度。

圖片來源: Bluetooth SIG


通道探測如何運作?
藍牙通道探測採用基於多頻率測距 (PBR) 往返時間 (RTT)(TOF 運行時間的概念)演算法,以實現更高精度的測量 2 個設備之間的距離。

多頻率測距 (PBR):

透過訊號在發射器和反射器之間以多個頻率發送,來提高測量準確度。

圖片來源: Bluetooth SIG


往返時間 (RTT)
使用TOD(出發時間)和TOA(到達時間)來測量設備之間資料封包傳輸過程中的時間差來運算出距離。

圖片來源: Bluetooth SIG


潛在的應用:
個人物品尋找
安全門禁控制
智慧鎖系統
數位鑰匙
資產追蹤


參考來源:


Edited by Business Development Manager: Ms. Jocelyn Tsai
Technical guidance provided by R&D Manager: Mr. MW Lee & Mr. Stanley Huang

Raytac Corporation 勁達國際電子股份有限公司
A Bluetooth, Wi-Fi, and LoRa Module Maker based on
Nordic nRF54; nRF53: nRF52; nRF51; nRF7002
Semtech Specification: SX1262


Bluetooth Specification: BT6 ; BT5.4 ; BT5.3 ; BT5.2.
Wi-Fi Specification: Wi-Fi 6
LoRa Specification: LoRaWAN


All products are FCC/IC/CE/Telec/KC/RCM/SRRC/NCC/WPC Pre-Certified.
http://www.raytac.com
email: sales@raytac.com
Tel: +886-2-3234-0208

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