NRF52832DK硬件设计手册

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Ghostyu（讨论 | 贡献）2019年8月23日 (五) 11:32的版本 （→‎nRF52DK开发板硬件结构）
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nRF52832DK是谷雨物联网基于Nordic 52832芯片设计的开发板，使用该开发板可以便捷的测试52832芯片的硬件外设与低功耗蓝牙特性。

为了方便描述，下文将nRF52832DK简称为nRF52DK。

本文作为nRF52DK开发板的硬件设计手册，详细描述与开发板硬件相关的设计说明。

1 nRF52832芯片简介

关键字：低功耗

nRF52832是Nordic新一代的蓝牙SoC芯片，相比上一代51822芯片，功耗几乎降低了一半。这些功耗数据对比TI的CC26XX，也非常有优势。

模式 功率 耗电
Active-mode RX - 5.5mA
Active-mode TX 0dBm 5.5mA
Active-mode TX 4dBm 7.7mA

关键字：强运算

nRF52832采用Cortex-M4F内，具有更强大的浮点预算能力，现在很多的穿戴设备或者工业化设备需要内置非常复杂的算法，所以需要MCU有更快的运行速度。而且该芯片主频为64MHz，比其他厂家的芯片提高了很多。

NRF52832 芯片功能框图.png

关键字：大空间

nRF52832拥有512KB的Flash和64KB的RAM，如果你曾经开发过BLE就会知道，BLE协议栈至少要占用80KB以上的Flash以及10KB以上的RAM，这点上，Nordic比TI做的更好。

2 nRF52DK开发板硬件结构

nRF52DK采用核心板与底板分离的设计，核心板是用我们的NRF52832MOD模块（型号BLE520）。开发板功能框图如下图所示。

开发板底板上，设计了LED电路，按键电路，蜂鸣器电路等，专为初学者设计，电路简单易懂，可以由浅入深的帮助工程师学习BLE协议栈。

NRF52832DK-硬件说明.png

2.1 NRF52832MOD核心板

BLE520模块（M1）采用最小系统设计，引出全部GPIO，板载了芯片运行时所必需的主频晶振、休眠晶振、电源等电路，接上电源即可很好的运行。

NRF52832 核心板小系统.png

P3是谷雨Jlink-Lite仿真器接口，nRF52芯片采用SWD接口烧写程序，因此只需要连接SWDIO（TMS），SWCLK（TCK）即可烧写和单步调试程序。除此之外，谷雨Jlink-Lite仿真器还支持虚拟串口功能，支持仿真器功能的同时，还能提供一路虚拟串口，对需要串口打印的开发者来说，这是非常实用的功能。

NRF52832 Jlink-lite烧写接口.jpg

仿真器3号脚RXD是虚拟串口的接收引脚，连接nRF芯片的TX信号。

仿真器5号脚TXD是虚拟串口的发送引脚，连接nRF芯片的RX信号。

SW1是一个双刀双掷拨动开关，来切换nRF芯片的UART连接仿真器端或者连接板载的CH340端（开发板底板上的虚拟串口电路）。

2.2 核心板GPIO

nRF52DK开发板引出核心板的全部GPIO，部分IO口与板载的硬件外设相连，例如LED灯，按键BTN等。

也可以使用杜邦线连接其他硬件模块，扩展开发板的功能，例如心率计模块，温湿度模块，6轴传感器模块等。

NRF52832 底板GPIO.png

2.3 5V转3.3V降压电路

nRF52DK板载一颗低压差线性稳压器，简称LDO，芯片型号为RT9013-33（33表示3.3V输出电压），芯片压降仅为0.3V（300mA续流时），输入电压范围支持3.6V~6V。可采用3~4节碱性电池供电。开发板默认使用MiniUSB的5V电源来供电，同时提供USB转UART电路。

NRF52832 底板电源.png

图中VUSB是USB的5V电压，若开发板没有连接USB，则没有电压。

P6是电源输出或输入排针，当开发板使用miniUSB线缆供电时，VUSB输出5V电压，VCC输出3.3V电压。

2.4 USB转UART虚拟串口

串口一向是所有开发板必需的功能之一，nRF52DK开发板采用CH340C芯片，将芯片的UART信号转换为USB接口信号，方便电脑使用USB来虚拟一个串口调试。

CH340C外围电路简单，且不需要外部晶振，nRF52DK开发板采用与Nordic官方开发板相同的串口收发引脚，如下表格所示。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
CH340_TX P0.08（nRF_RX信号） 通过SW1拨动开关，选择连接
CH340_RX P0.06（nRF_TX信号） 通过SW1拨动开关，选择连接
NRF52832 CH340C虚拟串口.png

图中P5引出了CH340C的流控制引脚，但是没有连接任何线路，所需要使用流控制，可自行连接测试。

2.5 LED指示灯电路

nRF52DK开发板采用与Nordic官方开发板相同的指示灯电路，原则协议栈例程可以直接控制指示灯，无需修改代码。

指示灯与芯片引脚对应关系如下表格。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
LED1 P0.17 直连，低电平亮灯
LED2 P0.18 直连，低电平亮灯
LED3 P0.19 直连，低电平亮灯
LED4 P0.20 直连，低电平亮灯
NRF52832DK LED灯.png

2.6 BTN按键电路

nRF52DK开发板采用与Nordic官方开发板相同的按键电路，原则协议栈例程可以直接使用按键，无需修改代码。

按键与芯片引脚对应关系如下表格。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
BTN1 P0.13 直连，下降沿（低电平）触发
BTN2 P0.14 直连，下降沿（低电平）触发
BTN3 P0.15 直连，下降沿（低电平）触发
BTN4 P0.16 直连，下降沿（低电平）触发
NRF52832DK 按键电路.png

另外S5为reset按键，直连芯片复位引脚。

2.7 显示屏接口电路

nRF52DK开发板采用谷雨标准的显示屏接口，SPI总线控制，可连接普通点阵屏，OLED显示屏以及SPI接口的TFT和电子墨水屏等。

网络标号 芯片引脚号 说明 连接方式
DIS_BL P0.25 显示屏背光或者Busy信号 直连
DIS_D/C P0.26 显示屏命令/数据模式切换信号 直连
DIS_CS P0.27 显示屏片选信号 直连
DIS_MOSI P0.28 显示屏数据输入引脚 直连
DIS_SCLK P0.29 显示屏时钟信号输入引脚 直连
NRF52832 显示屏接口.png

2.8 蜂鸣器电路

蜂鸣器是开发蓝牙防丢器比不可少的硬件，这里我们选择一颗简单的有源蜂鸣器，Q4是一颗NPN三极管，作为开关管使用，只要GPIO的高低电平即可驱动。BUZZER为高电平时，NPN三极管C、E导通，蜂鸣器相当于接在了VCC和GND之间，此刻发声。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
BUZZER P0.11 直连，高电平发声，也可以输入PWM来控制音量或音调
NRF52832DK 蜂鸣器.png

2.9 振动马达

在手环或者需要触感反馈的应用里，振动马达也是必不可少的硬件之一，nRF52DK开发板采用的是传统款式的贴片振动马达，驱动电路与蜂鸣器类似。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
MOTOR P0.12 直连，高电平振动，也可以输入PWM来控制振动强度
NRF52832DK 振动马达.png

2.10 七彩LED灯珠电路

照明是BLE的重点发展方向之一，因为nRF52DK使用了一颗七彩LED灯珠来演示使用蓝牙控制灯具。

由于LED灯珠需要稍大的电流，因此也采用NPN三极管的驱动方式，另外由于不同的颜色对电压电流的要求不同，串口了不同阻值的电阻来平衡亮度的差异。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
PWMR P0.02 直连，高电平亮红色，也可以使用PWM来控制亮度
PWMG P0.03 直连，高电平亮绿灯，也可以使用PWM来控制亮度
PWMB P0.04 直连，高电平亮蓝灯，也可以使用PWM来控制亮度
NRF52832DK 七彩灯.png

2.11 ADC采集（光线）电路

为了演示ADC功能，nRF52DK板载了一颗光敏二极管，光敏二极管比光敏电阻准确度更高。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
ADC P0.30 直连
NRF52832DK ADC环境光采集.png

2.12 NFC接口电路

nRF52832芯片自带NFC-A功能，可作为NFC标签使用。外围接口简单，简单的阻抗匹配后，直连NFC天线即可。

网络标号 芯片引脚号 连接方式
NFC1 P0.09 直连
NFC2 P0.10 直连
NRF52832DK NFC.png

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