nrf51822 Arduino meistern: Features, Anwendungen, Vorteile & BLE-Projektbeispiel

Bluetooth Low Energy (BLE-Boards) ist eine drahtlose Netzwerktechnologie für Fitness-, Sicherheits- und Gesundheitsanwendungen. Obwohl unabhängig von klassischem Bluetooth, kann sie mit LE und BR/EDR (Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate) koexistieren. Ein BLE-Gerät liegt als Modul oder Chip vor. Ein Beispiel für einen BLE-Integrierten-Schaltkreis-Chip ist der nrf51822 Arduino aus der NRF51-Serie SoC (System on a Chip). Weitere Klassen aus dem nrfGo Studio mit personalisierter Werbung sind NRF52 Board und nrf5 Board.

Standard Bluetooth USB

Was ist nrf51822 Arduino?

NRF51822 ist ein drahtloses 2,4-GHz-RF-SoC/Multi-Protokoll-BLE-Modul (Bluetooth Low Energy), entwickelt für ultraniedrigen Stromverbrauch (ULP) in drahtlosen Anwendungen.

NRF51822 Arduino

Sein kleines Breakout-Board kommt in einer Zinnverpackung und sollte CE-, TELEC- und FCC-Zertifizierungen besitzen. Zudem finden Sie eine Chip-Antenne und unterstützende Schaltung für geringen Stromverbrauch und Peripherie-Rolle.

Features und Spezifikationen

Die Features und Spezifikationen des nrf51822:

• Versorgungsspannung 2,0 V bis 3,6 V.
• Betriebstemperatur -40 °C bis +85 °C.
• Onboard-Antenne und ARM® Cortex™-M0 32-Bit-Prozessor.
• Digitale Schnittstellen: UART, I2C, SPI sowie programmierbarer Peripheral Interconnect (PPI). Programmierbare Ausgangsleistung -20 bis +4 dBm TX Power.
• Pin-Kompatibilität mit NRF51xxx-Serie, volle Kompatibilität mit NRF24L-Serie.
• Globales Management von Nordic Semiconductor nrf51822 getrennt.
• 128-Bit-AES-HW-Verschlüsselung mit 32 kB RAM und 256 kB Flash.

Visuelle Darstellung der AES-Rundenfunktion

• 10-Bit-ADC-Chip mit unabhängigem Protokollstack und Anwendungsentwicklung.
• Kommunikationsdistanz (offenes Gelände, 1 Mbit/s Datenrate) 30 m.
• Frequenzbereich 2,4 GHz, Multiprotokoll-RF-Transceiver.
• Alle I/O-Pins haben Erweiterungs-Pinheader außer P0.27 und P0.26. Pinheader-Pitch 2,0 mm, Abstand rechts/links 18,00 mm.
• PCB-Abmessungen 20,8 mm × 17,0 mm, Gewicht 0,9 g.

Anwendungen

Anwendungen des nrf51822 Arduino:

• Industriesteuerung
• Wearables
• Lifestyle- und Gesundheitssensoren
• Näherungs- und Sicherheitsalert-Tags
• Spielzeug und elektronische Spiele
• RFID-Etiketten
• CE-Fernbedienung für STB, Mediensysteme, TV

(TV-Fernbedienung)

• Beacons
• Bluetooth Intelligent Applications
• Datenerfassungssysteme
• Handyzubehör

(Handyzubehör)

• Smart-Home-Geräte

nrf51822 Arduino Projektvorstellung

Sie können das folgende BLE-Power-Projekt mit der NRF51822 Arduino IDE ausprobieren.

Teileliste

Benötigt werden:

• Ein Personal Computer mit einem der folgenden Betriebssysteme:

1. Linux
2. Windows 8.x, 7 oder 10
3. Mac OSX 10.9.x, 10.10.x oder 10.11.4

• Entwicklungsboards wie RBL nrf51822 oder nrf52 Modul
• Support-Paket des Entwicklungsboards mit 1.0.6 Add-on
• Arduino IDE Version 1.6.9

Schritte

1. Arduino IDE von der Website herunterladen und auf dem PC installieren.
2. Arduino IDE starten, auf „Voreinstellungen“ klicken.
3. Über „Werkzeuge → Board-Menü → Boardverwalter“ das Add-on für das nrf51822-Board installieren.
4. Bei Windows: USB-Serial/CDC-Treiber herunterladen und installieren, um Sketches über den seriellen Port hochladen zu können.
5. Bei Linux: udev-Regeln hinzufügen, System neu starten.
6. Upload-Probleme auf 64-Bit-Linux-Systemen beheben.

Bootloader

7. Im Bootloader-Ordner Ihres Entwicklungsboards befindet sich eine bootloader.hex-Firmware. Sie hilft, einen Arduino-Sketch über die Arduino IDE zu laden.
8. Verbinden Sie das nrf51822-Board über USB mit dem PC, um den Bootloader zu laden. Es erscheint ein Laufwerk. Ziehen Sie die Firmware auf das CDC-Laufwerk.

Hinweis:

Sie können auch OTA-Sitzungen für weitere Anweisungen nutzen, da der Bootloader ein OTA-Feature besitzt. Alternativ können Sie den Bootloader-Schritt überspringen.

Test

• Entwicklungsboard (nrf51822) oder BLE Nano Board im Arduino IDE Menü auswählen.
• Seriellen Port wählen: Menü → Werkzeuge → Ports → [Ihr Boardname]. Der Port mit USB-Dongle ermöglicht Print-Ausgaben.
• Blink-Beispiel laden, um das Board zu testen.
• Arduino-Sketch über das Upload-Symbol auf das Entwicklungsboard laden – fertig!

Beispiele für Bluetooth Low Energy:

• BLE_Beacon
• BLE_HRM (Heart Rate Monitor)
• BLEController

Menü → Datei → BLE_Examples.

Vorteile des NRF51822-Moduls

Warum sollten Sie sich für das NRF51822-Modul entscheiden? Hier sind die Gründe.

Einfache Anwendung

Der nrf51822 hat eine integrierte Antenne, was die Entwicklung vereinfacht. Sie können das Modul einsetzen, ohne sich um RF-Design-Probleme wie Feinpitch-Löten oder Impedanzanpassung zu kümmern.

Hohe Performance & Kosteneffizienz

Die eingebaute PCB-Antenne minimiert Materialkosten bei gleichzeitig qualitativer Leistung.

Einfache Verbindung zu iOS oder Android

Der nrf51822 ist ein BLE-Modul mit geringem Stromverbrauch.

Niedrigenergetische Funktechnologie

Ein Mikro-nrf51822 fungiert standardmäßig als Bluetooth Low Energy für jedes UART-Gerät. Die Anbindung an Android oder iOS über die nRF UART App wird so zum Kinderspiel.

Fazit

Wir haben unsere Diskussion zur Bluetooth Low Energy Technologie mit dem nrf51822-Chip abgeschlossen. Bei Fragen oder Klärungsbedarf für Ihre analytischen Zwecke kontaktieren Sie uns bitte.