从小米199元VR眼镜到nRF52832 蓝牙SOC

一向以颠覆著称的小米公司在今年8月份发布小米VR眼镜玩具版，有了玩具版自然也有正式版，在小米玩具版发布不久，有关小米VR眼镜正式版的消息接踵而至。据悉，在12月举办的发布会上，小米VR眼镜将正式版浮出水面。小米VR眼镜正式版将首批开卖，199元的价格相信让很多人跃跃欲试。日前，小米VR眼镜正式版开放1元公测，价格为人民币199的 ‘小米VR眼镜’通过Nordic 低功耗蓝牙无线体感手柄，使得用户能够自由地与虚拟世界交互，从而提升用户体验，推动移动VR更深入中国的蓬勃市场。

移动VR是结合智能手机app和轻量头显的光学装置之新兴产品，能够创建价格远远低于基于PC的VR产品，带来引人入胜的消费大众VR体验。这个领域的发展在中国尤其蓬勃。高度便携的小米VR眼镜经设计与小米系列中的多款智能手机共用，从而将高品质移动VR带给注重价格的消费大众。

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小米VR眼镜以成熟的‘小米VR眼镜玩具版’的成功为基础，通过加入无线体感手柄以提升产品。使用时，把搭载VR app的小米智能手机插入头显的侧面，并且牢固地固定在适当位置，允许用户完全自由地运动。用户手柄集成了一个9轴惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)和三自由度运动跟踪功能的无线体感手柄，将其在真实世界的运动翻译为智能手机VR app中的角色行动。此外，这款无线体感手柄使用一对AAA电池供电，并带有控制按钮，允许用户与VR app交互。 有了 9 轴体感手柄，你在VR 虚拟世界不再只是个观察者。挥挥手柄就能发出射击光芒，微幅摆动还能随心翱翔。 除了摇头晃脑，VR 又有了玩法。

小米选择Nordic RF52832 低功耗蓝牙系统级芯片(SoC)器件用于无线体感手柄，它带来了更高的性能、更低的功耗以及更多的功能。Nordic nRF52832低功耗蓝牙SoC器件是高集成度芯片，集成了一个64MHz的32位 ARM® Cortex™ M4F处理器、具有-96 dB RX灵敏度的多协议2.4GHz 无线电、512 kB 闪存和 64 kB RAM，能够同时运行复杂的“传感器融合”运动跟踪算法，并且经由低功耗蓝牙无线连接，通过头显中具有Bluetooth 4.2功能的小米智能手机与VR app交互。与竞争解决方案相比，nRF52832 SoC的ARM处理器提供高出60%的通用处理能力，以及10倍浮点性能和两倍DSP性能。这款SoC器件在推出时是世界上功能最强大的单芯片低功耗蓝牙解决方案。

下表对比了nRF52832和nRF51822还有另外一个厂家的BLE芯片：

下面我们来看看这些参数中有哪些亮点。

1、功耗

每一代新的BLE SoC出来，必定在功耗上面做些优化，nRF52832更是在nRF51822的基础上几乎将功耗降低了一半：

  Active-mode RX:5.5 mA
  Active-mode TX @ 0dBm: 5.5mA
  Active-mode TX @ 4dBm: 7.7mA


这些功耗数据对比TI的CC26XX很有优势，即使是对比其他家的产品也是如此。

真正使用时的功耗还依赖于很多其他因素，比如运行的频率或者BLE的参数(连接或者广播的间隔)

2、Cortex-M4F 内核

新一代的nRF52832加入了很多新的功能。比如Cortex-M4F的内核，它能够更强大的运算能力以及浮点运算的技术。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。这颗Cortex-M4F的内核运行期64Mhz，比其他厂家的芯片提高了很多。

这颗SoC有512KB的Flash和64KB的RAM，这也超出其他厂家的芯片一大截。Nordic称将会有400KB的Flash可以用于应用程序。如果你曾经开发过BLE的产品就会知道，BLE的协议栈至少要占80KB以上的Flash。如果像大多数的BLE SoC那样只提供128KB的Flash的话，应用程序只有大概40KB的空间，不过对于一般的传感器采集的任务来说是差不多的。之前的nRF51822最高提供256KB的Flash，这在当时也是比较少见的，我们很高兴看到Nordic再次提升了Flash的空间。

额外的Flash和RAM空间也意味着nRF52832可以支持多协议，并且在运行时自动切换。现在有很多产品已经支持了多协议这个特性(见上篇文章)，看来这似乎会变成业界标准，因为目前并不是只有BLE一个无线协议。

3、BLE协议栈

Nordic将Cortex-M0内核升级到Cortex-M4F内核，可以保证BLE协议栈无需更改。这就意味着开发者可以使用一个更加稳定的协议栈，并且直接运行之前的几十种例程。

Nordic目前没有提到关于Bluetooth 4.2方面的事情，不过可以肯定是，既然新的硬件已经出来了，通过升级软件来做到更多的事情是肯定的。Bluetooth 4.2(见下一篇文章)提供了更快的传输速度、更高的安全性以及更低的功耗。

4、RF效率

新的nRF52832提供了-96dBm的灵敏度，这个数据非常接近于TI的-97dBm，更高的灵敏度意味着更远的传输距离。另外一项改进就是内置了Balun芯片。在之前的nRF51822设计中，必须加入Balun匹配电路，或者分立的或者Balun芯片，来匹配天线的50欧姆阻抗。现在nRF52832集成了这个功能，既节省了空间又节约了成本。并不适合只有Nordic一家这么干，Dialog和TI都一样，都把能够集成进来的全部弄进来。

外部只需要一个额外的电感和一个电容，用来微调这些参数。总之，内置Balun大概能节约5-6个外部阻容器件。

5、多协议支持和NFC

现在很多的这类芯片都能提供多协议的支持，比如BLE, ANT, Zigbee这些协议。目前在物联网领域还没有绝对的王者，因为每种无线协议都有自己的优势。现在看来实际的应用中更加趋向于不同的应用场景使用不同的技术，多协议支持就解决了这个问题。因为无线的硬件是一样的，只需要更换协议栈就行了，或者把多个协议集成进一个协议栈，对用户来说就像是同时运行这几个无线协议一样。

nRF52832支持Bluetooth Smart (Low Energy), ANT/ANT+ and proprietary 2.4GHz多种协议，这样就可以连接 nRF51, nRF24AP and nRF24L之类的产品。不过，它不支持Zigbee or Thread ，这两个协议在长距离传输上有更大的优势。Google正在力推Thread技术，Thread也慢慢的在智能家居的应用场景下变成BLE的对手之一。不过也许Bluetooth的Mesh网络技术能够解决这个问题。

Nordic同时引进了NFC技术，它支持NFC-A，也就是可以作为“标签”(Tag)来使用。配合智能手机可以用于近距离的安全连接工作，毕竟有一些应用中需要这种安全的方法，集成进来之后对整体成本和体积都有好处。不过新的Bluetooth 4.2协议中已经有了新的安全规范。

小米选择nRF52832 SoC的三个原因：

1、nRF52832 SoC的高性能应该是获小米选择的主要原因。

2、使用nRF52832 SoC，能够减低无线控制器的复杂性、功耗、尺寸、重量以及成本，而且对性能没有任何影响。这款SoC器件的嵌入式ARM M4F处理器具有充足的计算能力，以期应对无线体感手柄的算法时间规范，在少于1ms的时间内便可以计算出用户的 “姿态(attitude)” (位置和行动)，而把姿态信息转送到智能手机app的延迟时间少于16ms。

3、小米在体感手柄选择nRF52832 SoC的第二个原因是易用性，Nordic的开发工具允许小米设计应用程序。nRF52832 SoC器件具有将应用代码从RF协议软件(“栈”)中分开的软件架构，消除了二者之间的依赖性以及在应用开发期间损坏栈的风险。最终，这款SoC器件的无线升级(over-the-air, OTA)功能可以简便地提升和维护芯片的固件，获得小米赞赏。

小米已经开发了一款用于小米VR眼镜无线体感手柄的VR软件开发套件(SDK)，允许第三方开发商在其应用或游戏中设计全新的交互模式，该公司声称有超过250家开发商表示有兴趣为小米VR商店开发全新内容，并且该公司正在与数家主要的内容合作伙伴进行协作，以期创建林林种种的原创“VR世界”，让用户游览和玩游戏。

小米VR 产品总监马杰思解释道：“Nordic在nRF52832器件中加入了一个ARM Cortex M4F MCU，这是我们决定在小米VR眼镜之无线体感手柄使用这款芯片的重要因素。这款处理器具有充足的性能来应对我们的规范要求，结合这款芯片的低迟滞特性，确保用户可以获得引人入胜的VR自由体验，而不存在许多竞争产品出现的眩晕问题。”

nRF52832 SoC器件具有较大的内存配置、超低功耗、高链接预算2.4GHz无线电、OTA更新功能，以及Nordic的用户友好开发环境，这些因素也是获得小米青睐的原因。

Nordic Semiconductor销售与营销总监Geir Langeland评论道：“小米已经建立了以实惠价格提供炫酷高品质消费产品的显赫声誉。通过小米VR眼镜玩具版和现在的小米VR眼镜，该公司已将其闻名的开发技能应用于快速扩展的移动VR领域，与世界其它地区相比，中国消费大众对于移动VR市场抱有更高的热情。Nordic很高兴成为这个项目的一部分，并且希望这次参与小米 VR眼镜仅仅是双方长期协作的开端。”