nRF 52840 Bluetoothモジュール：初見
nRF 52840 Bluetoothモジュールは、3.5mm QFNパッケージに収められた切手大のNordic製シリコンチップですが、Cortex-M4F CPU、1MBのフラッシュメモリ、256KBのRAM、そしてBluetooth 5、Zigbee、Thread、そしてNordic独自のスタックに対応したマルチプロトコル2.4GHzトランシーバーを内蔵しています。モジュール形態で出荷されるこのモジュールは、認証済み、調整済み、そしてはんだ付け準備が整った状態で提供されるため、研究室から生産ラインへの迅速な移行が可能です。
コアマッスル：64MHz Cortex-M4F
ハードウェアFPUとDSP命令を備えた64MHz Cortex-M4Fを内蔵し、無線を安定させながら浮動小数点フィルタの演算処理やTinyMLモデルの実行が可能です。1MBのフラッシュメモリは、アプリケーションコードと無線アップデートの両方に十分なスペースを確保します。256KBのSRAMは、外部メモリを頻繁にページングすることなくセンサーストリームをバッファリングできます。
無線レパートリー：BLEからThreadまで
このトランシーバーは+8dBmの出力と-95dBmの感度を実現し、リンクバジェットは103dBで、フットボールフィールドの見通し線を越えるのに十分な性能です。Bluetooth 5ロングレンジ（125kbpsコード化PHY）、2Mbps高速通信、そして到来角（AOAR）による方向探知機能をサポートしています。ファームウェアのスイッチを切り替えるだけで、同じハードウェアがZigbeeルーターやThread境界ルーターに変形できるため、このモジュールはまさにマルチスタック対応のスイスアーミーナイフです。
電力バジェット：ディープスリープ時の消費電力はマイクロアンペア
コアが停止しRAMが保持されている状態では、モジュールの消費電流は0.3µAです。RTCでウェイクアップすると1.5µAになります。1秒ごとに完全接続されたBLEイベントが発生すると、3Vで平均40µAを消費します。これはCR2032を5年間駆動できるほどの電力です。オンチップのDC-DCコンバータは、高負荷時に自動的にバイパスし、+8dBmの送信時にピーク電流を削減します。
セキュリティ対策
ハードウェアAES-256、SHA-256、ECCアクセラレータに加え、真性乱数ジェネレータとARM TrustZone-Mを搭載しています。フラッシュ領域は製造時にロックできるため、JTAG攻撃を受けても読み出しを防止できます。無線ファームウェアアップデートはECDSAで署名され、Nordicの暗号化DFUプロトコルを介して配信されます。
豊富な周辺機器
5つのSPIバス、3つのI²Cポート、2つのUART、外部フラッシュメモリ用のQSPI、そして12ビット8チャンネルADCを搭載しているため、外部ロジックなしでディスプレイ、センサー、モータードライバーを駆動できます。USB 2.0 Full Speedも搭載されており、モジュールをノートパソコンに直接接続するだけでCDCシリアルポートとして認識され、FTDIチップは不要です。
アンテナの錬金術：セラミック、PCB、またはu.FL
モジュールベンダーは、スペースに制約のあるウェアラブルデバイス向けにセラミックチップアンテナ、コスト重視の玩具向けにPCBメアンダーアンテナ、農業用ゲートウェイの外付けホイップアンテナ向けにu.FLコネクタを提供しています。すべてのバリエーションは事前調整済みでFCC/CE認証を取得しているため、無響室でのテスト時間を数か月節約できます。
実世界の主力製品
コペンハーゲンのスタートアップ企業は、このモジュールを用いてドローンジンバルの400Hzモーターコントローラーを駆動し、FPUをカルマンフィルターに活用しています。メルボルンの醸造所では、同じシリコンで樽にタグを付け、長距離コード化されたPHYを利用してステンレススチールの壁越しにパレットを追跡しています。1つのハードウェア費用で、全く異なる2つの市場が実現しています。
6.0へのロードマップ
Nordic社は既にnRF 52840シリコンでBluetooth 6.0のチャネルサウンディングを検証済みです。ファームウェアのアップデートにより、新しいハードウェアなしでセンチメートルレベルの距離測定が可能になります。この無線モジュールはLE-AudioとPeriodic Advertising with Responseもサポートするため、現在の設計は今後10年間も通用します。
結論：1つのモジュールで、多くの可能性
nRF 52840 Bluetoothモジュールは単なる無線モジュールではありません。2.4GHz帯で動作する自己完結型コンピュータです。フィットネストラッカー、スマートライトゲートウェイ、モーターコントローラーなど、どんな用途でも、この製品はパワフルな処理能力、セキュリティ、そして認証済みアンテナを備え、迅速に目的を達成できます。PCBに実装し、ファームウェアを書き換えるだけで、Nordicエコシステムへの参加が完了します。バッテリー寿命は5年間です。
