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目　　錄
第1章　低功耗藍(lán)牙及物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展 （1）
1.1　世界是藍(lán)色的 （1）
1.2　經(jīng)典藍(lán)牙（Classic Bluetooth）階段：從藍(lán)牙1.0到藍(lán)牙3.0 （2）
1.2.1　第一代藍(lán)牙：關(guān)于藍(lán)牙早期的探索 （2）
1.2.2　第二代藍(lán)牙：藍(lán)牙進(jìn)入實(shí)用階段 （3）
1.2.3　第三代藍(lán)牙：高速藍(lán)牙，傳輸速率可高達(dá)24 Mbps （3）
1.3　低功耗藍(lán)牙與經(jīng)典藍(lán)牙并存的階段：從藍(lán)牙4.0開(kāi)始 （3）
1.3.1　為什么會(huì)出現(xiàn)低功耗藍(lán)牙 （3）
1.3.2　低功耗藍(lán)牙的起源 （3）
1.3.3　低功耗藍(lán)牙與可穿戴設(shè)備的發(fā)展 （4）
1.4　低功耗藍(lán)牙的物聯(lián)網(wǎng)階段：從低功耗藍(lán)牙5.0開(kāi)始 （5）
1.4.1　低功耗藍(lán)牙5.0簡(jiǎn)介 （5）
1.4.2　低功耗藍(lán)牙5.1簡(jiǎn)介 （6）
1.4.3　低功耗藍(lán)牙5.2簡(jiǎn)介 （7）
1.4.4　低功耗藍(lán)牙5.3簡(jiǎn)介 （8）
1.5　ZigBee、Thread、CHIP、Matter和CSA簡(jiǎn)介 （11）
1.5.1　ZigBee簡(jiǎn)介 （12）
1.5.2　Thread簡(jiǎn)介 （13）
1.5.3　CHIP簡(jiǎn)介 （14）
1.5.4　Matter簡(jiǎn)介 （15）
1.5.5　CSA簡(jiǎn)介 （17）
第2章　低功耗藍(lán)牙5.1與AoA/AoD定位 （19）
2.1　無(wú)線(xiàn)測(cè)向與AoA/AoD定位 （19）
2.2　AoA方法和AoD方法的測(cè)量原理 （20）
2.3　相位測(cè)量的基本概念 （20）
2.4　基于CTE信號(hào)的相位差檢測(cè)原理 （21）
2.5　到達(dá)角和離開(kāi)角的計(jì)算 （22）
2.6　天線(xiàn)陣列簡(jiǎn)介 （24）
2.7　基于AoA方法和AoD方法的定位系統(tǒng)架構(gòu) （24）
2.8　基于低功耗藍(lán)牙5.1的AoA/AoD定位技術(shù)的挑戰(zhàn) （25）
2.9　基于低功耗藍(lán)牙5.1的AoA/AoD精準(zhǔn)定位的應(yīng)用場(chǎng)景 （26）
第3章　低功耗藍(lán)牙5.2與LE音頻 （27）
3.1　低功耗藍(lán)牙5.2的新特性 （27）
3.2　更佳音質(zhì)、更低功耗與更多創(chuàng)新功能的LE音頻 （31）
3.3　LE音頻的應(yīng)用場(chǎng)景 （32）
3.3.1　應(yīng)用場(chǎng)景一：真無(wú)線(xiàn)立體聲（TWS）耳機(jī) （32）
3.3.2　應(yīng)用場(chǎng)景二：廣播音頻與音頻分享 （33）
3.3.3　應(yīng)用場(chǎng)景三：聽(tīng)力輔助 （33）
3.3.4　應(yīng)用場(chǎng)景四：多語(yǔ)言的實(shí)時(shí)翻譯 （34）
3.4　為什么LE音頻具有更高的音質(zhì)和更低的功耗 （34）
3.5　LE音頻為行業(yè)提供的解決方案 （35）
第4章　Nordic的無(wú)線(xiàn)多協(xié)議SoC芯片nRF5340 （37）
4.1　無(wú)線(xiàn)多協(xié)議SoC芯片 （37）
4.1.1　無(wú)線(xiàn)多協(xié)議SoC芯片簡(jiǎn)介 （37）
4.1.2　無(wú)線(xiàn)多協(xié)議SoC芯片的未來(lái)發(fā)展路線(xiàn)圖 （37）
4.2　nRF5340的主要規(guī)格參數(shù) （38）
4.2.1　nRF5340簡(jiǎn)介 （38）
4.2.2　nRF5340的主要特性 （40）
4.3　nRF5340的硬件主要參數(shù) （41）
4.4　nRF5340的開(kāi)發(fā)工具 （42）
4.4.1　nRF Connect SDK軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) （42）
4.4.2　nRF5340 DK開(kāi)發(fā)板（Development Kit） （42）
4.5　本章小結(jié) （47）
第5章　nRF5340的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) （49）
5.1　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （49）
5.2　nRF5340硬件最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) （49）
5.2.1　nRF5340的供電模式及其穩(wěn)壓方式 （51）
5.2.2　nRF5340的時(shí)鐘電路 （52）
5.2.3　nRF5340的天線(xiàn)匹配電路 （54）
5.2.4　去耦電容的放置要求 （54）
5.2.5　USB電路（可選） （54）
5.2.6　NFC電路（可選） （54）
5.3　nRF5340的硬件電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) （56）
5.3.1　nRF5340的PCB設(shè)計(jì)布局指南 （56）
5.3.2　nRF5340的PCB電源走線(xiàn)設(shè)計(jì)指南 （56）
5.3.3　電源去耦電容的布局要求 （57）
5.3.4　PCB鋪地設(shè)計(jì)指南 （57）
5.3.5　晶振電路的走線(xiàn)設(shè)計(jì)指南 （57）
5.3.6　天線(xiàn)匹配電路的布局設(shè)計(jì)指南 （58）
5.4　PTR9840模塊簡(jiǎn)介 （59）
5.4.1　PTR9840模塊的使用說(shuō)明 （60）
5.4.2　APTR-xxx-EVB無(wú)線(xiàn)多協(xié)議模塊評(píng)估板 （60）
5.5　本章小結(jié) （61）
第6章　NCS平臺(tái)的搭建 （63）
6.1　NCS平臺(tái)介紹 （63）
6.2　Zephyr是什么 （64）
6.3　NCS平臺(tái)的搭建 （66）
6.3.1　NCS平臺(tái)的下載安裝 （66）
6.3.2　SES嵌入式集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建 （70）
6.3.3　west命令行工具的安裝 （72）
6.3.4　工程示例 （72）
6.4　NCS平臺(tái)的結(jié)構(gòu) （77）
6.4.1　文件目錄 （77）
6.4.2　API函數(shù)的目錄 （77）
6.4.3　編譯后的目錄結(jié)構(gòu) （78）
6.5　NCS平臺(tái)的配置介紹 （78）
6.5.1　NCS平臺(tái)的配置工具 （78）
6.5.2　NCS平臺(tái)的工程配置 （78）
6.6　本章小結(jié) （85）
第7章　nRF5340雙核處理器之間的通信 （87）
7.1　背景知識(shí) （87）
7.1.1　nRF5340簡(jiǎn)介 （87）
7.1.2　應(yīng)用核處理器與網(wǎng)絡(luò)核處理器的通信 （88）
7.1.3　多核處理器通信的橋梁IPC外設(shè) （88）
7.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （90）
7.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （90）
7.4　實(shí)驗(yàn)步驟 （90）
7.4.1　創(chuàng)建工程 （90）
7.4.2　修改配置文件 （90）
7.4.3　網(wǎng)絡(luò)核處理器與應(yīng)用核處理器工程的編譯及燒錄 （93）
7.4.4　網(wǎng)絡(luò)核處理器與應(yīng)用核處理器的通信 （94）
7.4.5　網(wǎng)絡(luò)核處理器與應(yīng)用核處理器通過(guò)IPC外設(shè)進(jìn)行通信的流程 （95）
7.5　本章小結(jié) （95）
第8章　nRF5340低功耗藍(lán)牙透?jìng)鲬?yīng)用例程 （97）
8.1　背景知識(shí) （97）
8.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （98）
8.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （98）
8.4　低功耗藍(lán)牙透?jìng)鲗?shí)驗(yàn)步驟 （99）
8.4.1　低功耗藍(lán)牙從機(jī)透?jìng)骼�程（peripheral_uart）的實(shí)現(xiàn) （99）
8.4.2　低功耗藍(lán)牙主機(jī)透?jìng)骼�程（central_uart）的實(shí)現(xiàn) （104）
8.5　本章小結(jié) （108）
第9章　OpenThread協(xié)議棧應(yīng)用例程 （109）
9.1　背景知識(shí) （109）
9.1.1　Thread協(xié)議概述 （109）
9.1.2　OpenThread協(xié)議棧概述 （111）
9.1.3　NCS平臺(tái)中的Thread測(cè)試?yán)��?（111）
9.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （112）
9.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （112）
9.4　實(shí)驗(yàn)步驟 （112）
9.4.1　編譯燒錄程序 （113）
9.4.2　打開(kāi)兩個(gè)串口調(diào)試助手 （113）
9.4.3　在串口調(diào)試助手中輸入調(diào)試命令 （113）
9.5　本章小結(jié) （116）
第10章　Matter協(xié)議應(yīng)用例程 （117）
10.1　背景知識(shí) （117）
10.1.1　Matter協(xié)議的意義 （117）
10.1.2　Matter協(xié)議的目標(biāo)和原則 （117）
10.1.3　Matter協(xié)議的架構(gòu) （117）
10.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （118）
10.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （118）
10.4　實(shí)驗(yàn)步驟 （118）
10.4.1　測(cè)試準(zhǔn)備 （119）
10.4.2　測(cè)試過(guò)程 （120）
10.5　本章小結(jié) （125）
第11章　物聯(lián)網(wǎng)原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)Thingy:53 （127）
11.1　背景知識(shí) （127）
11.2　在Thingy:53上運(yùn)行Nordic的配套SDK （128）
11.2.1　通過(guò)低功耗藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)OTA下載固件 （129）
11.2.2　通過(guò)USB下載固件 （131）
11.2.3　通過(guò)外部J-Link下載固件 （133）
11.3　功能展示 （135）
11.3.1　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （135）
11.3.2　實(shí)驗(yàn)步驟 （135）
11.4　本章小結(jié) （140）
第12章　基于nRF5340低功耗藍(lán)牙的固件空中升級(jí) （141）
12.1　背景知識(shí) （141）
12.1.1　MCUboot簡(jiǎn)介 （141）
12.1.2　基于單核SoC芯片與雙核SoC芯片的固件升級(jí)區(qū)別 （143）
12.1.3　Bootloader簡(jiǎn)介 （143）
12.1.4　nRF5340網(wǎng)絡(luò)核處理器Bootloader與MCUboot通信 （143）
12.1.5　NCS平臺(tái)中固件升級(jí)服務(wù)——SMP服務(wù) （143）
12.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （144）
12.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （144）
12.4　實(shí)驗(yàn)原理 （144）
12.4.1　nRF5340雙核處理器的固件升級(jí)架構(gòu) （144）
12.4.2　基于nRF5340低功耗藍(lán)牙的固件空中升級(jí)流程 （145）
12.5　實(shí)驗(yàn)步驟 （147）
12.5.1　應(yīng)用核處理器的固件空中升級(jí) （147）
12.5.2　網(wǎng)絡(luò)核處理器的固件空中升級(jí) （150）
12.6　本章小結(jié) （153）
第13章　nRF5340的DTM測(cè)試 （155）
13.1　背景知識(shí) （155）
13.1.1　什么是DTM測(cè)試 （155）
13.1.2　DTM的測(cè)試架構(gòu) （156）
13.1.3　DTM的主要測(cè)試參數(shù)及測(cè)試內(nèi)容 （156）
13.1.4　DTM的測(cè)試流程 （156）
13.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （158）
13.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （158）
13.4　實(shí)驗(yàn)步驟 （158）
13.4.1　DTM測(cè)試程序的參數(shù)設(shè)置 （158）
13.4.2　DTM測(cè)試程序的構(gòu)建和運(yùn)行 （159）
13.4.3　修改UART接口的引腳定義 （161）
13.4.4　與DTM測(cè)試配套的上位機(jī)軟件 （161）
13.4.5　DTM的實(shí)際測(cè)試 （162）
13.5　本章小結(jié) （163）
第14章　nRF5340的編程燒錄工具 （165）
14.1　背景知識(shí) （165）
14.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （167）
14.3　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 （167）
14.4　nRF5340雙核處理器的固件燒錄 （167）
14.4.1　使用命令行工具nrfjprog進(jìn)行在線(xiàn)燒錄 （167）
14.4.2　使用命令行工具west進(jìn)行在線(xiàn)燒錄 （168）
14.4.3　使用SES進(jìn)行燒錄 （169）
14.5　nRF5340的離線(xiàn)燒錄 （170）
14.5.1　高速脫機(jī)燒錄器xProg-nRFpro的功能 （170）
14.5.2　高速脫機(jī)燒錄器xProg-nRFpro的使用 （170）
14.5.3　nRF5340的使用步驟 （173）
14.6　本章小結(jié) （175）
第15章　長(zhǎng)距離通信擴(kuò)展及低功耗電源管理 （177）
15.1　背景知識(shí) （177）
15.2　2.4 GHz的射頻前端組件nRF21540 （178）
15.2.1　nRF21540簡(jiǎn)介 （178）
15.2.2　nRF21540的主要性能 （178）
15.2.3　nRF21540 EK評(píng)估板 （179）
15.2.4　nRF21540 DK開(kāi)發(fā)板 （180）
15.2.5　nRF21540的使用與時(shí)序控制 （181）
15.2.6　NCS平臺(tái)中nRF21540驅(qū)動(dòng)程序的使用 （185）
15.2.7　不同協(xié)議對(duì)無(wú)線(xiàn)電設(shè)備發(fā)射功率的要求與限制 （186）
15.3　電源管理芯片nPM1100 （187）
15.3.1　nPM1100的功能簡(jiǎn)介 （187）
15.3.2　nPM1100的主要性能 （188）
15.3.3　nPM1100的主要特點(diǎn) （188）
15.3.4　nPM1100 EK評(píng)估板的使用方法 （189）
15.3.5　nPM1100的硬件參考設(shè)計(jì) （193）
15.4　本章小結(jié) （194）
第16章　低功耗藍(lán)牙協(xié)議的分析 （195）
16.1　背景知識(shí) （195）
16.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （195）
16.3　nRF Sniffer的環(huán)境搭建 （195）
16.3.1　Wireshark簡(jiǎn)介 （196）
16.3.2　nRF Sniffer的安裝 （199）
16.3.3　運(yùn)行nRF Sniffer （203）
16.4　nRF Sniffer的使用 （205）
16.4.1　使用多個(gè)硬件接口進(jìn)行抓包 （207）
16.4.2　通過(guò)Wireshark剖析捕獲到的數(shù)據(jù)包 （208）
16.4.3　常用抓包操作 （210）
16.5　nRF Sniffer的抓包示例 （211）
16.5.1　通過(guò)nRF Sniffer捕獲連接的數(shù)據(jù)包 （211）
16.5.2　常用的數(shù)據(jù)包類(lèi)型 （213）
16.6　Ellisys Bluetooth Tracker的使用 （218）
16.6.1　Ellisys Bluetooth Tracker簡(jiǎn)介 （218）
16.6.2　Ellisys Bluetooth Tracker的使用示例 （218）
16.7　本章小結(jié) （221）
第17章　低功耗的分析工具及使用 （223）
17.1　背景知識(shí) （223）
17.2　實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （224）
17.3　PPK2的使用 （224）
17.3.1　通過(guò)PPK2進(jìn)行功耗測(cè)試 （225）
17.3.2　例程peripheral_lbs的功耗測(cè)試 （227）
17.4　N6705和14585A的使用 （230）
17.4.1　N6705的使用 （231）
17.4.2　14585A的使用 （232）
17.4.3　通過(guò)N6705測(cè)試功耗的示例 （235）
17.5　本章小結(jié) （240）
參考文獻(xiàn) （241）