最近,ST意法半導體推出最新一代低功耗藍牙系統芯片BlueNRG-LPS,這是一款超低功耗的可編程Bluetooth Low Energy無線SoC解決方案。BlueNRG-LPS符合Bluetooth Low Energy SIG核心規范5.3版本,支持點對點連接和藍牙網狀網絡,允許以可靠的方式構建大覆蓋范圍的設備網絡。BlueNRG-LPS內嵌了意法半導體先進的2.4 GHz無線IP,經過優化之后具有較低功耗和優秀的無線性能,在電池壽命方面領先于同業者。同時BlueNRG-LPS還適用于2.4 GHz專有無線通信,支持超低延遲應用,在做一些私有客制化的產品,有巨大的優勢。
符合藍牙5.3 認證BlueNRG-LPS系統芯片主要新增功是可以精確推算運動方向和位置,采用藍牙特定技術,包括根據天線陣列捕獲的信號算出的到達角(AoA)和出發角(AoD)。可以精準地進行室內導航、定位,在車庫停車位、人員、物資物品實時定位查找得以實現。
BlueNRG-LPS支持高速率、長距離、廣播擴展、信道選擇算法、GATT緩存、測向(AoA/AoD)等,硬件支持主從同步連接,支持多主多從工作模式,能被(采集器、 臺體自動線、手持設備) 主機連接的同時,同時與多個從機(外置負荷開關、報警裝置、 各類外置傳感器)建立并發數據連接。多主、多從同時連接在很多場景應用廣泛,如電表、 冷鏈系統(Tracker)、運動器械實時統計( 班級跳繩與足球) 、中央空調系統、 移動路由器網關,、ESL 網絡網、傳感器網絡網關等。
BlueNRG-LPS通過專用的硬件功能增強了對安全硬件的支持:
真正的隨機數生成器(RNG)、加密AES、最高128位的安全協處理器、公鑰加速器(PKA)、CRC計算單元、64位唯一ID、Flash存儲器讀/寫保護。
公鑰加速(PKA)支持模運算(包括最大模量為3136位的求冪運算和素數域上橢圓曲線標量乘法)、ECDSA簽名、最大模量為521位的ECDSA驗證、CRC計算單元。
BlueNRG-LPS主要技術特性:
支持Bluetooth 5.3規范的藍牙低功耗片上系統:
2 Mbps數據率
遠距離(編碼的PHY)
擴展廣播
通道選擇算法
GATT緩存
測向(AoA/AoD)
LE Ping程序
定期廣播和定期廣播同步傳輸
LE L2CAP以連接為導向的信道
LE功率控制和路徑丟失監測
無線廣播:
接收靈敏度等級:-97 dBm @ 1 Mbps,-104 dBm @ 125 kbps(遠距離)
可編程輸出功率,最高可達+8 dBm(在天線連接器處)
支持的數據速率:2 Mbps、1 Mbps、500 kbps以及125 kbps
128路物理連接
集成式巴倫
支持外部PA和LNA
BlueNRG核心協處理器(基于DMA),用于藍牙低能耗時序關鍵型操作
2.4 GHz專有無線驅動
適用于構建需要符合以下射頻規定的系統:ETSI EN 300 328、EN 300 440、FCC CFR47第15部分、ARIB STD-T66
超低功耗無線性能:
關斷模式(1.8 V)下8 nA
深度停止模式下為0.8 μA(具有外部LSE和BLE喚醒源,1.8 V)
深度停止模式下為1.0 μA(具有內部LSI和BLE喚醒源,1.8 V)
發射端峰值電流4.3 mA(@ 0 dBm,3.3 V)
接收端峰值電流3.4 mA(靈敏度等級,3.3V)
高性能的超低功耗32位Arm Cortex-M0+,運行頻率可達64 MHz
動態電流消耗:14 μA/MHz
工作電壓:1.7 至 3.6 V
溫度范圍為-40 oC至105 oC
供電和復位管理:
超低功耗的上電復位(POR)和下電復位(PDR)
可編程電壓檢測器(PVD)
時鐘源:
64 MHz PLL
32 kHz晶體振蕩器
內部低功耗32 kHz RO
192 kB的片上非易失性Flash存儲器
24 kB的片上RAM of 24 kB + 4 kB的PKA RAM
1 kB的一次性可編程(OTP)存儲區域
內嵌UART自舉程序
超低功耗模式,帶/不帶定時器和RAM內容保留
正交解碼器
增強型安全機制,例如:
Flash讀/寫保護
SWD禁用
安全自舉程序
安全特性
真隨機數發生器 (RNG)
硬件加密AES,最高128位安全協處理器
HW公鑰加速器(PKA)
加密算法:RSA、Diffie-Helman、ECC over GF(p)
CRC計算單元
64位唯一ID
系統外設
1x DMA控制器帶8個通道,支持ADC、SPI-I2S、I2C、USART、LPUART和定時器
1x SPI,配多路復用I2S接口
1x I2C(SMBus/PMBus)
1個LPUART(低功耗)
1x USART(ISO 7816智能卡模式、IrDA、SPI主設備和Modbus)
1x 獨立WDG
1x實時時鐘(RTC)
1個獨立系統定時器
1個16位4通道通用定時器
2個16位2通道通用定時器
紅外接口
多達20個快速I/O
都具有喚醒功能
在低功耗模式下處于保留狀態
所有均為5 V耐壓
模擬外設
12位ADC帶8個輸入通道,帶下采樣器可達最高16位
電池監測
模擬看門狗
開發支持
串行線調試 (SWD)
4個斷點和2個觀察點
采用QFN32和WLCSP36封裝,所有封裝均符合ECOPACK2標準
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