用 nRF54L15 Sense 和 Zephyr RTOS 构建一个无线传感器节点

时间：2026-06-15 17:31:13

关键字： SoC 传感器 nRF54L15

[导读]nRF54L15 是目前功能最强大的无线 SoC 之一，但几乎没有或几乎没有任何相关文档。尽管如此，我还是决定利用现有资源，结合 Zephyrr 操作系统，在没有 RTOS 开发经验的情况下深入探索。我构建了这个项目，旨在充分发掘其潜力：在 Zephyr RTOS 上同时运行 BLE 6.0、PDMDMDM 麦克风和 IMU，同时通过自定义的 LoRa P2PPP 链路实现长距离数据传输，完全无需依赖云端。所有数据通过免许可频段直接在另一 SoC(ESP32-S3)之间进行点对点通信。

nRF54L15 是目前功能最强大的无线 SoC 之一，但几乎没有或几乎没有任何相关文档。尽管如此，我还是决定利用现有资源，结合 Zephyrr 操作系统，在没有 RTOS 开发经验的情况下深入探索。我构建了这个项目，旨在充分发掘其潜力：在 Zephyr RTOS 上同时运行 BLE 6.0、PDMDMDM 麦克风和 IMU，同时通过自定义的 LoRa P2PPP 链路实现长距离数据传输，完全无需依赖云端。所有数据通过免许可频段直接在另一 SoC(ESP32-S3)之间进行点对点通信。

该系统由两个节点组成：nRF54L15 Sense(SeeedStudioStudio 板)作为传感器节点，ESP32-S3 作为 LoRaRa 接收中继。传感器节点通过 BLE BLE 将 IMU 和 FFT FFT 音频数据流式传输至 Web 用户界面，同时以 868 MHz MHz MHz 频率通过 AES-128 加密的 LoRa P2PPP 网络传输(IMU)振动数据。

Web界面实时可视化加速度传感器数据，在发送端节点(nRF54L15)上以瀑布流形式显示实时FFT频谱。接收端则提供二维/三维振动密度图，并支持对RMS值和电池电压设置可配置的报警阈值。

主要挑战在于如何在 Zephyr 上同时稳定地运行 PDMDM 音频、IMU、BLE 和 LoRa，而此前关于此的文档非常有限。OLEDLED 显示屏可以配置为显示实时的 PDMDM 音频 FFT 或 IMUUU 桌面信息，通过 Web UI 的 POST/GET 请求进行控制。值得一提的是一个硬件特性：SeeedStudio Sense Sense 版本中有一个未连接的电阻，会物理上断开内部 I2CC 总线与 SoC 的连接，这意味着 OLED 无法通过硬件 I2C2C 进行驱动。解决方案是通过 Zephyr 的 GPIO GPIO GPIO 驱动程序在软件层面实现位拼接式 I2C，虽然能正常工作，但需要更高的 CPU 使用率，并且在保持 BLE 和 LoRaRaRa 稳定吞吐的同时，仍存在轻微延迟。