Türchen 5 – nRF54LM20A

• Haupt-MCU: 128 MHz Arm Cortex‑M33.
• Coprozessor: 128 MHz RISC‑V, entwickelt für zeitkritische Aufgaben, zur Entlastung des Hauptkerns und zur Implementierung von Low-Level- oder benutzerdefinierten Protokollen, einschließlich emulierter serieller Peripheriegeräte mit hohem Durchsatz („SoftPeripherals“) wie sQSPI.
• Kernleistung: 503 CoreMark, 3,93 CoreMark/MHz bei Ausführung aus NVM.

Die Architektur umfasst mehrere Leistungsdomänen und Speichertechnologien mit geringem Stromverlust, wodurch im Leerlauf- und System-OFF-Modus ein sehr geringer Stromverbrauch erreicht wird. Eine globale Echtzeituhr (RTC) kann im System-OFF-Modus mit einem Stromverbrauch von nur etwa 0,8 µA bei 3,0 V betrieben werden und unterstützt so einen extrem stromsparenden Ruhezustand und eine lange Batterielebensdauer.

• NVM: 2 MB nominal
• RAM: 512 KB
• GPIO: bis zu 66 konfigurierbare I/Os
• Gehäuse: ultrakompaktes CSP (3,85 × 3,67 mm) und 6 × 6 mm QFN.

Der nRF54LM20A ist die Option mit dem größten Speicher in der nRF54L Serie, zu der auch der nRF54L15, der nRF54L10 und der nRF54L05 mit geringeren NVM/RAM-Konfigurationen gehören.

Der SoC integriert Nordics Multiprotokoll-Funkmodul der vierten Generation mit extrem niedrigem Stromverbrauch und 2,4 GHz:

• Bluetooth LE, einschließlich erweiterter Funktionen und Bluetooth Channel Sounding aus Bluetooth Core 6.0.
• Bluetooth Mesh und PAwR-basierte Anwendungsfälle (z. B. ESL) über Bluetooth LE-Unterstützung in der Serie.
• IEEE 802.15.4-2020-Funk für Thread, Zigbee und Matter über Thread.
• Proprietäre 2,4-GHz-Modi mit Datenraten von bis zu 4 Mbit/s, die benutzerdefinierte Verbindungen mit hohem Durchsatz ermöglichen.
• Ökosystem- und Protokollunterstützung über nRF Connect SDK für die gesamte nRF54L-Serie für Matter, Amazon Sidewalk, Google Find My Device (Google Find Hub) und Apple Find My, zusätzlich zu den standardmäßigen Bluetooth LE- und 802.15.4-basierten Stacks.

Der nRF54LM20A kann auch den Wi-Fi-Netzwerkstack für Begleit-ICs der nRF70-Serie (wie nRF7002) hosten und ermöglicht so vollständige Wi-Fi 6-Anwendungen mit geringem Stromverbrauch. Er nutzt Hardware-SPI plus sQSPI-Emulation auf den RISC-V SoftPeripherals für eine effiziente Kommunikation mit hohem Durchsatz. Die Architektur ermöglicht es dem Wi-Fi-Begleiter, die AP-Verbindung aufrechtzuerhalten, während der nRF54LM20A größtenteils im Ruhezustand bleibt, wodurch Standby-Modi mit sehr geringem Stromverbrauch und Wi-Fi-Verbindung unterstützt werden.

Das Gerät verfügt über eine breite und moderne Peripherieausstattung, die auf drahtlose MCUs zugeschnitten ist:

• High-Speed-USB (ein Unterscheidungsmerkmal gegenüber anderen nRF54L-SoCs)
• Sieben serielle Schnittstellen, darunter SPI, TWI (I²C-kompatibel), UART und High-Speed-SPI (HS-SPI)
• Erweiterte Peripheriegeräte und Timer, darunter: Globale RTC (betriebsbereit bei ausgeschaltetem System für extrem stromsparende Zeitmessung)
  • 14-Bit-ADC (bis zu 2 MS/s, 8 Kanäle für die Serie), ermöglicht hochauflösende Sensormessungen
  • TDM- und PDM-Schnittstellen (z. B. für Audio)
  • NFC-Schnittstelle
  • PWM und QDEC (Quadraturdecoder) für Motor-/Encoder- oder Eingabegeräte

Dank dieser umfangreichen Peripherieausstattung lassen sich viele Endprodukte mit einem einzigen Chip realisieren, sodass externe MCUs oder Schnittstellenerweiterungen überflüssig werden.

Der nRF54LM20A bietet umfassende Sicherheitsfunktionen, die auf die modernen Anforderungen und Vorschriften im Bereich IoT zugeschnitten sind:

• Vertrauenswürdige Ausführungsumgebung durch Arm TrustZone-Isolation
• Sicherer Start, sichere Firmware-Aktualisierung und sichere Speicherkapazitäten in der gesamten Serie
• Kryptografischer Beschleuniger mit Schutz vor Seitenkanalangriffen
• Manipulationserkennungsmechanismen
• Physische und architektonische Schutzmaßnahmen zur Erfüllung strenger Sicherheitsstandards

Die Entwicklung mit dem nRF54LM20A wird durch die Standard-Toolchain von Nordic unterstützt:

• nRF54LM20 DK: Einplatinen-Entwicklungskit, das alle wichtigen SoC-Funktionen bereitstellt, darunter 2,4-GHz- und NFC-Antennen, SWF-HF-Anschluss, SEGGER J-Link OB, Benutzer-LEDs/Tasten, Strommesspunkte, 8 MB externer Flash-Speicher und zwei virtuelle UARTs.
• nRF Connect SDK: Bietet Protokollstacks (Bluetooth LE, Thread, Zigbee, Matter, Wi-Fi mit nRF70-Serie usw.), Treiber, Bibliotheken und Beispielanwendungen für Geräte der nRF54L-Serie.
• Tools: nRF Connect for Desktop, nRF Connect for VS Code und nRF Util für Programmierung, Debugging und Tests; zusätzlich das Power Profiler Kit II für Stromverbrauchsmessungen bei Verwendung mit dem DK.

Die Nordic Developer Academy bietet Kurse wie nRF54L Series Express, nRF Connect SDK Fundamentals und Bluetooth LE Fundamentals an, die alle die nRF54L-Familie und insbesondere das nRF54LM20A DK unterstützen. Zur Messung und Optimierung des Stromverbrauchs wird das Power Profiler Kit II als benutzerfreundliches, kostengünstiges und hochpräzises Messwerkzeug dringend empfohlen.