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
- 一、简介
- - 1.起因
  - 2.SILICON LABS （芯科科技）
  - 3.图片
- 二、核心芯片
- - 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
- - 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。

系统初始化sl_system_init 中的sl_internal_app_init() 是空的。
app_init(); 是空的。
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。
app_process_action(); 读取uart命令后处理，相当于shell 的交互服务。
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/