EFR32BG22 Thunderboard Kit 学习笔记总结
EFR32BG22 Thunderboard Kit 学习笔记总结
Thunderboard™ BG22 开发套件是Silicon Labs提供的一个小型原型平台，适用于电池供电的蓝牙应用。
上面搭载的EFR32BG22 蓝牙低功耗 5.2 SoC可提供低功耗蓝牙、网状网络和误差一米以内的测向精度。
文章目录
- EFR32BG22 Thunderboard Kit 学习笔记总结
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- 一、简介
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- 1.起因
- 2.SILICON LABS （芯科科技）
- 3.图片
- 二、核心芯片
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- 1.EFR32BG22C224F512IM40
- 2. 传感器外设
- 3.硬件系统框架
- 4.低功耗设计
- 5.目标应用
- 三、软件开发环境
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- 1.预装demo演示
- 2.项目代码分析
一、简介
1.起因
我需要制作一个集成UWB、蓝牙5.2、惯导的定位标签。
做蓝牙定位的师兄推荐了EFR32BG22C224F512IM40这款蓝牙芯片。
从官网查询有两块评估板：
- BG22 Bluetooth SoC Explorer Kit （$9.99）
- EFR32BG22 Thunderboard Kit （$19.99）
第一块从立创商城海外购买，第二款没货从某宝买的，还顺带买了五片芯片。
2.SILICON LABS （芯科科技）
百度百科：
Silicon Labs是由Nav Sooch、Dave Welland和Jeff Scott在1996年于美国德州奥斯汀 (Austin, Texas) 成立，专门开发世界级的混合信号器件。今天，公司已成为营运、销售和设计活动遍及世界各地资本额约5亿美元的上市跨国公司，并且在各种混合信号产品领域居于领先地位。
SILICON LABS多年来专注于性能、节能、连接性和简便性的产品，为实现更智能、更互联的世界提供芯片、软件和解决方案。他们近期推出了一款物联网开发板Thunderboard EFR32BG22，它是一个小型单芯片理想蓝牙物联网开发平台，具有丰富的功能可以当作产品原型机来演示，也可以当作开发平台测试调试和验证。
3.图片
二、核心芯片
1.EFR32BG22C224F512IM40
Thunderboard EFR32BG22物联网板核心芯片采用了SILICON LABS公司自家的单芯片蓝牙无线芯片，型号是EFR32BG22C224F512IM40，是该系列芯片中的顶级配置。
此芯片基于ARM Cortex®-M33核心，最大运行频率可达76.8MHz；
拥有512kB flash 闪存和32kB运行内存；
20 引脚 2.54 mm 分支焊盘，用于 GPIO 访问和与外部硬件的连接;
集成PA，在2.4GHz频段发射功率高达6 dBm；
支持低功耗蓝牙5.2，支持蓝牙5.2测向功能，支持蓝牙mesh。
此芯片是ARM新一代v8M架构，在安全方面有所增强，安全特性如下：
- 支持Secure Boot with Root of Trust and Secure Loader (RTSL)
- Hardware Cryptographic Acceleration for AES128/256, SHA-1, SHA-2 (up to 256-bit), ECC (up to 256-bit), ECDSA,and ECDH
- True Random Number Generator (TRNG) compliant with NIST SP800-90 and AIS-31
- ARM TrustZone
- Secure Debug with lock/unlock
此芯片集成高能效射频模块，拥有极低的功耗和睡眠电流，蓝牙收发数据时，工作电流分别是3.8/8.4mA，在 EM0 模式，工作电流是28μA/MHz，在EM2深度睡眠模式，消耗电流1.40 μA/ 1.75 μA，在EM4模式下，仅仅消耗0.17 μA电流。
2. 传感器外设
Thunderboard EFR32BG22物联网板板载丰富的外设：
- 相对湿度和温度传感器
- 紫外线和环境光传感器
- 磁性、霍尔效应传感器
- 6 轴惯性传感器
型号如下：
Thunderboard EFR32BG22物联网板体积小巧迷你只有30.4mm X 45.4mm ，却是一个完整的硬件开发平台，作为开发板该有的功能一点也不少，比如：
- 带有led指示灯和按键能于用户交互；
- 2 个 USART、2 个 I²C、2 个 PDM 以及 GPIO;
- 12 位 ADC（16 通道）;
- 开发板引出20-pin 2.54 mm breakout pads用户能自己扩展功能；
- 板载SEGGER J-Link on-board debugger 不需要额外debuger就可以下载调试；
- 具备虚拟串口功能；
开发板板载2.4 GHz 陶瓷 chip 天线；带有功率控制器件控制开发板功耗；板上预置8Mbit OTA flash存储可用做在线升级或者数据登录；
3.硬件系统框架
开发板系统框架如下图，整个开发板基于EFR32BF22蓝牙单芯片，添加必要的2.4GHz天线、flash Memory，增加开发调试模块Debugger 和用户IO，增加各种sensors，构成Thunderboard EFR32BG22物联网板系统。
4.低功耗设计
电源输入端可以三选一，方便用户使用。
板载4个sensor 和1个flash，共5个器件只用了核心芯片的2个接口，I2C 接口和SPI接口。
开发板为每个sensor都设计了一组电源器件，精细化管理外围器件的电源消耗，从硬件设计上达到极致的节电低功耗目标。
5.目标应用
包括蓝牙网状网络低功耗节点、智能门锁、个人医疗保健和健身设备。资产跟踪标签、信标和室内导航也将受益于 SoC 的多用途蓝牙到达角 (AOA) 和出发角 (AOD) 功能以及亚米级定位精度。
应用：
- 资产标签和信标
- 消费电子遥控器
- 便携式医疗设备
- 蓝牙网状网络低功耗节点
- 运动、健身和保健设备
- 互联家居
- 楼宇自动化和安全
三、软件开发环境
SILICON LABS 产品的软件开发环境是 Simplicity Studio 全家桶，一个软件搞定一切开发环境。
Simplicity Studio v5 很方便安装管理sdk各种组件、查阅芯片资料帮助文档等。
1.预装demo演示
Thunderboard EFR32BG22物联网板配合手机端移动应用，可以把数据实时推送到手机中显示。
先在手机上安装 Silicon Labs 的 Thunderboard app应用后打开，给 Thunderboard EFR32BG22 物联网板上电，手机app能搜索到Thunderboard EFR32BG22 设备，点击Thunderboard EFR32BG22 #51069 设备自动链接打开dashboard界面，显示有三个模块 Motion、Environment、IO。
Motion 模块：实时获取Thunderboard EFR32BG22 物理网板6 轴惯性传感器的数据，3轴方位角和3轴重力加速度，转动开发板的同时，手机上的3D模型实时和实物同步转动。
Environment 模块：实时获取开发板相对湿度和温度传感器、紫外线和环境光传感器、磁性霍尔效应传感器的数据。
IO模块：可以通过手机的开关，控制开发板led，可以通过开发板的button按键，更新手机上switch 开关的状态，实现用户和系统的交互。
2.项目代码分析
Simplicity Studio v5 内含有多个官方项目，稍稍解析一下本开发板出厂预装的项目Bluetooth - SoC Thunderboard EFR32BG22：
从项目代码main函数开始：
main函数中先对Thunderboard EFR32BG22系统做初始化sl_system_init
再对应用做初始化app_init
最后一个 while(1)循环
循环中不停的处理系统事件sl_system_process_action
应用事件app_process_action
然后运行 sl_power_manager_sleep让系统休眠省电
如此循环，代码如下：
Main函数中的几个函数逐个分析：
- 系统初始化sl_system_init 函数中，前两个是平台、驱动初始化， mcu 开发很常见，跳过去不看，看服务初始化sl_service_init() 。
服务初始化 sl_service_init中有：
1.1 休眠时钟初始化sl_sleeptimer_init()，主要是设置频率，初始化。功能大概是在系统休眠后这个时钟还是要工作的，来定时唤醒系统，处理事件。
1.2 IO初始化sl_iostream_init_instances()，初始化uart。可以通过Virtual COM port 端口输出信息。
1.3 sl_mbedtls_init 是空的，没有什么东西。
1.4 mpu 初始化 sl_mpu_disable_execute_from_ram，做一些节能相关的初始化工作。
- 系统初始化sl_system_init 中的sl_stack_init()是蓝牙协议栈初始化，蓝牙初始化全都在这里。
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系统初始化sl_system_init 中的sl_internal_app_init() 是空的。
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app_init(); 是空的。
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sl_system_process_action() 用来处理 platform,service,stack,internel_app 事件，蓝牙事件也是在这里处理。
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app_process_action(); 读取uart命令后处理，相当于shell 的交互服务。
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sl_power_manager_sleep() 找到最节省电能的模式休眠，有事件就唤醒开始处理，处理完了还来这里休眠省电。
整个项目，先初始化平台、初始化外设、初始化低功耗电源管理，再初始化蓝牙协议栈、设置uart交互，最后进入死循环，不停的处理uart交互，蓝牙协议栈事件，休眠唤醒。
整体项目代码逻辑比较简单，模块化代码，命名清晰明了，对开发者很友好，参考学习意义极其重大，对开发也很重要。
参考文章：https://www.cirmall.com/articles/35334/