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Nordic nRF7002 DK开发板评测--开箱初体验及开发环境准备

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楼主
Nordic nRF7002 DK开发板评测--开箱初体验及开发环境准备
前言
一直比较看好Nordic家的产品,认识他们家也比较早,从比较早前的nRF24L01 2.4G频段的小无线开始,到nRF51系列,如nRF51822,到后续推出的nRF52系列,如nRF52832,都在产品中有所使用,特别是nRF51802,nRF52832,如今Nordic推出其nRF5340已经有比较长一段时间了,一直想有机会尝试或者评估一下芯片的特点和性能,这不,21ic和Nordic就推出了本次的活动,很荣幸能参与其中。从以往的BLE产品开发经验看,Nordic家的产品在可靠性,稳定性,特别是兼容性方面有无可比拟的优势,很多时候碰到BLE产品在App扫描或者链接设备时,Nordic方案通常能有比较好的表现,国产芯片这两年也在BLE细小分支发力,遍地开花,但总的来说还是有一些小的差距。本次的板子还搭载了nRF7002 是一款协同 IC,也是Nordic在收购了 Imagination Technologies Group 的Wi-Fi 开发团队、核心 Wi-Fi 专业知识和 Wi-Fi IP 技术资产之后,随之推出Wi-Fi芯片,可以支持最高到WiFi6版本,性能也是不俗的,算是对Nordic的无线通信技术的有力补充吧。
开箱
从主办方寄出板子后,很快就到了手上,从包装上看,确实有些弱不惊风,这个包装看到第一眼就是怕板子被压坏了。


但拆开包装盒之后就是全家福了:一份快速指南卡片,一块主板(开发板),一片NFC柔性PCB天线。

看到板子还是被Nordic一贯的优秀设计、用料和做工惊艳到了。还是弄弄的Nordic风格,Nordic味道,俗称还是那个味儿……从电板子尺寸,器件选型,板子器件布局,设计风格都是与它的前辈们(如nRF52832)都雷同,包括如开关,按钮,各接插件的位置等等。

可以看出板子的做工、质感也都是非常好的,更惊艳的是,板载的JLink芯片这次直接更改成使用了自家的nRF5340,非常之给力。
板载资源
按照官方资料显示,其开发板系统框图如下:

开发板的板载资源主要有:
板载基于nRF5340的在线仿真调试硬件系统
板载电源电路,包括电池和电流检测
nRF5340主控芯片部分,包括GPIO引出,用户按钮,板载外部flash,仿真调试,以及射频部分
WiFi的nRF7002部分,其与nRF5340经过双工器、模拟开关等设计了对应的射频电路。原厂还是在这块设计上用了心的。
说回nRF5340 ,它是全球首款配备两个 Arm® Cortex-M33® 处理器的无线 SoC。其具备nRF52®系列最突出的功能。除了具备蓝牙®5.4,高速SPI、QSPI、USB以及高达105°C的工作温度等等优势外,还结合了更高的性能、内存和集成度,同时实现了静态电流的最小化。系统主控的主频128M或64 MHz。其中一个M33运行了基础协议栈部分,另一个则可用于用户应用。芯片支持各种无线协议。它支持低功耗蓝牙,并且蓝牙测向可实现所有到达角(AoA)和出发角(AoD)的测量功能。此外,它支持低功耗蓝牙音频,2 Mbps高吞吐量、广播扩展和长距离。像蓝牙Mesh、Thread和Zigbee这样的Mesh协议可以与低功耗蓝牙同时运行,从而使智能手机能够配网、入网、配置和控制Mesh节点。还支持NFC、ANT、802.15.4和2.4 GHz专有协议。

nRF7002 是一款协同 IC,提供无缝的 Wi-Fi 连接和基于 Wi-Fi 的定位(本地 Wi-Fi 集线器的 SSID 嗅探)。它旨在与Nordic现有的nRF52®和nRF53®系列蓝牙系统级芯片(SoC)以及nRF91®系列蜂窝物联网系统级封装(SiP)一起使用。nRF7002 还可以与非Nordic主机设备结合使用。
nRF7002是Nordic的WiFi系列的第一款芯片,它与Nordic现有的超低功耗技术无缝结合。Nordic 将其数十年的超低功耗无线物联网和硅设计专业知识带到 Wi-Fi 中。借助 Wi-Fi 6,为物联网应用带来了更多优势,包括进一步提高效率,以支持长寿命的电池供电Wi-Fi操作。
借助 Wi-Fi 6,支持用于 Matter 的所有无线协议、用于调试的蓝牙 LE、用于低功耗mesh网络的 Thread 以及用于高吞吐量的Wi-Fi。Matter是苹果、亚马逊、谷歌、Nordic、三星和消费者物联网中数百家其他公司倡导的协议。
正是基于上述两个强大芯片坐镇,也仍这块开发板有了更大的可玩性。

工具准备和安装
4.1工具资源说明
一家成熟的芯片公司不仅有强大的芯片硬件研发设计和生产能力,也应该具有强大的软件服务,包括SDK。Nordic目前开发主要依赖于两套SDK,分别是RF5 SDK和nRF Connect SDK,后者简称NCS。前者是Nordic推出非常久,非常成熟的一套SDK了,使用nRF51,nRF52系列芯片完全可以使用这套开发。而新的nRF5340则更推荐使用后者,原厂在今后的更新维护中,必定会更侧重于这个版本。
nRF Connect SDK 是一个可扩展的统一软件开发套件,用于构建基于我们所有 nRF52、nRF53, nRF70 和 nRF91 系列无线设备的产品。它为开发人员提供了一个可扩展的框架,用于为内存受限的设备构建尺寸优化的软件,以及为更高级的设备和应用程序构建强大而复杂的软件。它集成了 Zephyr RTOS 和各种示例、应用程序协议、协议栈、库和硬件驱动程序。
为了开发低功耗蓝牙、Wi-Fi、蓝牙mesh网络、Thread、Zigbee 和 Matter 产品,nRF Connect SDK 包含所有需要的软件,包括协议栈。ANT 支持nRF5340 SoC。为了开发蜂窝物联网产品,nRF Connect SDK 包含除 LTE 调制解调器固件之外的所有内容,这些固件必须从 nRF9160 SiP 产品页面单独下载。有关更多详细信息,请参阅蜂窝物联网软件。
nRF Connect SDK 还提供 HomeKit 附件开发套件的独特集成,用于开发使用 HomeKit over Thread 和 HomeKit over Bluetooth Low Energy 的产品。它是一种高度优化的解决方案,可让电池供电的产品在单个芯片上同时运行 HomeKit 附件协议 (HAP) 和应用固件。MFi 被许可人可以通过Nordic DevZone 私人票联系我们来访问 HomeKit 存储库。
nRF Connect SDK 为我们所有的设备和软件组件提供单一代码库。它简化了从一个应用程序到另一个应用程序的模块、库和驱动程序的移植,从而减少了开发时间。通过使开发人员能够为他们的应用程序挑选和选择必要的软件组件,可以保证高内存效率。
nRF Connect SDK 公开托管在 GitHub 上,使用 Git 提供源代码管理,并提供免费的 nRF Connect for VS Code IDE 支持。nRF Connect SDK与IDE无关,这意味着如果您愿意,可以使用自己的IDE。Nordic 对 nRF Connect SDK 代码进行持续集成测试,以确保可靠和安全的生产质量代码。因此,本次也使用官方推荐的VSC进行环境搭建和开发。
4.2 SDK安装
首先下载桌面版nRF Connect for Desktop (同时支持Windows/macOS/Linux平台)
HYPERLINK "https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nRF-Connect-for-Desktop"

下载完之后就可以找到Toolchain Manager,点击后面的Install进行安装

然后open,进入settings界面,选择安装目录,如下:

然后重新选择SDK ENVIRONMENTS页面,并选择SDK相应版本进行安装,如下所示,当前版本为v2.4.1

安装完之后就可以在安装目录找到包括如下文件和文件夹在内的内容了。



所有的例程都可以在samples中找到

4.3 IDE和nRF command line tools安装
IDE使用官方推荐的Visual Studio Code此处不再追溯安装。
nRF command line tools安装
HYPERLINK "https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nRF-Command-Line-Tools/Download?lang=en#infotabs"
当前已经是10.23.0版本

接下来就安装VSC的插件
可以在VSC的插件选项卡Marketplace搜索框中输入nRF,将如下搜索出来的Nordic nRF相关的插件安装好。

安装完以后,左侧边栏就会出现如下图的nRF Connect,此时就表示安装成功。

环境配置
上述安装完成之后,需要配置相应的sdk和toolchain路径,如下图

这里如果是按照Toolchain manager安装好SDK的话,那么上面两个配置框都会默认为你选好。你也可以通过点击下拉箭头,然后通过“Browse”选择新的NCS根目录和工具链位置。
第一个工程
我们以zephyr最著名的Blinky例程为例,点击左侧的Open an existing application

或者在左侧Applications中点击Open Application

然后在文件夹选择路径中选择:D:\Nordic\ncs\v2.4.1\zephyr\samples\basic\blinky,点开,此时添加build选项

首先在board的配置中,选择“All boards”,然后在其中选择nRF7002的开发板。在Configuration中选择prj.conf。其它按照下图即可。最后点击右下角的Build Configuration。

最终输出build结果

将其下载到板子即可运行,并看到LED闪烁了

开发环境小结
在安装时,如果提示安装完成,也就是如下Open VS Code可以打开时,其实并不完全已经安装完成,因为从git上面拉去时,很可能,甚至大概率有一些组件或者库拉取失败,造成后面开发编译时,会提示文件包含,或者库包含错误等信息。

此时可以多次点开点击下图中的Update SDK,尝试完全拉取文件。

一般成功完全拉取之后会达到约5.6G大小的文件。切点击Update SDK之后,会显示快速完成。
小结
Nordic的板子非常漂亮,说实话虽然他们家的开发板都长得一个样,但每次看都觉得做工和用料非常到位。对于开发环境,早前他们还支持keil,ses,并可基于free rtos开发。现在则将重点转移到了zephyr上,并且使用了工具链加上非常流行的VSC的方式,而其nRF Connect SDK则涵盖了Cellular、BLE、Matter、WiFi等等,均集成于此。

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