nRF51822 芯片详解资料Word文件下载.docx

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。

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