Nordic Semiconductor nRF-Familien / Varianten im Vergleich zum ESP32

Die Firma Nordic Semiconductor baut System On Chip (SoCs) als Mikrocontroller, die sich durch ihren geringen Stromverbrauch und günstigen Preis auszeichnen.

Es sind 3.3 Volt Mikrocontroller, die im Vergleich zum ESP32 nicht ganz so viel Rechenpower haben, dafür im Deep Sleep Modus noch ein Quäntchen mehr Strom sparen können. Sie kommen deswegen häufig in Wearables, Smart Watches, GPS-Empfänger oder LoRa / Meshtastic Geräte zum Einsatz.

Außerdem sind die nRF-Chips auf Low-Power-Funkprotokolle spezialisiert. Die Funkprotokolle ANT, Thread oder Zigbee sind oft schon an Bord verbaut und der nRF5340 kann auch LE Audio.

Im Gegensatz zum ESP32 haben die nRF-Mikrocontroller allerdings keine vollständig implementierte WLAN-Funktionalität. nRF-Chips sind zusammen mit ESP32 und Raspberry Pi Pico derzeit (2025) im Mikrocontroller-Segment die erste Wahl in Sachen Preis-/Leistungsverhältnis und Library-Unterstützung für Maker.

Die Varianten und ihre Features

nRF-Mikrocontroller gibt es seit 2012. Die nRF51-Serie begründete die nRF5-Serie. Die nRF5er-Serie ist auch heute noch aktuell. Besonders interessant für Maker ist das Flaggschiff nRF52840, für das es eine gute Library-Unterstützung im Arduino-Framework gibt.

Hier eine Übersicht der Feature und des Werdegangs der Varianten:

nRF51-Serie (erste BLE-Chips, ca. 2012)

• CPU: ARM Cortex-M0, 16 MHz
• Flash: 64-256 KB
• RAM: 16-32 KB
• Funk: Bluetooth Low Energy 4.1, ANT, proprietär 2,4 GHz
• Bemerkung: Erste Low-Power-BLE-Chips, weit verbreitet in frühen Fitness-Trackern

nRF52-Serie (seit 2015)

• nRF52810 (2017)
  • Cortex-M4, 64 MHz
  • Flash: 192 KB
  • RAM: 24 KB
  • Funk: BLE 5, ANT, 2.4 GHz
  • Low-cost Einsteigerchip
• nRF52832 (2016)
  • Cortex-M4F, 64 MHz
  • Flash: 512 KB
  • RAM: 64 KB
  • Funk: BLE 5, ANT, 2.4 GHz
  • Sehr weit verbreitet (z. B. Garmin-Geräte)
• nRF52840 (2017)
  • Cortex-M4F, 64 MHz
  • Flash: 1 MB
  • RAM: 256 KB
  • Funk: BLE 5 (Long Range, 2Mbit), Thread, Zigbee, ANT, 2.4 GHz, USB
  • Flaggschiff der Serie
• nRF52811 (2018)
  • Cortex-M4, 64 MHz
  • Flash: 192 KB
  • RAM: 24 KB
  • Funk: BLE 5.1 (AoA/AoD), Thread, Zigbee
• nRF52833 (2019)
  • Cortex-M4F, 64 MHz
  • Flash: 512 KB
  • RAM: 128 KB
  • Funk: BLE 5.1, Thread, Zigbee, ANT, USB
  • Besserer Temperaturbereich (bis 105 °C)

nRF53-Serie (seit 2020)

• nRF5340
  • Dual-Core Cortex-M33 (128 MHz + 64 MHz)
  • Flash: 1 MB
  • RAM: 512 KB
  • Funk: BLE 5.2 (LE Audio), Thread, Zigbee, Mesh, 2.4 GHz
  • Security: ARM TrustZone, CryptoCell

nRF54-Serie(neue Generation, seit 2023)

• nRF54H20 (2023)
  • Multi-Core (M33 + DSP-Kerne)
  • RAM: MB-Bereich
  • Flash: extern
  • Funk: BLE 5.4, Thread, Zigbee, Matter, 2.4 GHz
• nRF54L15 (2024)
  • Cortex-M33, 128 MHz
  • RAM: bis 1 MB
  • Funk: BLE 5.4, Thread, Zigbee, 2.4 GHz

nRF91-Serie (LTE-M/NB-IoT + GPS, seit 2019)

• nRF9160
  • Cortex-M33, 64 MHz
  • Flash: 1 MB
  • RAM: 256 KB
  • Funk: LTE-M, NB-IoT, GNSS
  • Ziel: Asset Tracking, Mobilfunk-IoT

Kurzübersicht der Varianten

Vergleich: nRF52840 vs. ESP32

Was der ESP32 hat, was dem nRF52840 fehlt:

• ESP32: Vollwertiges Wi-Fi (802.11 b/g/n, 2,4 GHz). Das heißt: Internet-Anbindung ohne Gateway.
• nRF52840: Kein Wi-Fi - nur 2.4 GHz Low-Power (BLE, Zigbee, Thread). Für Internet braucht man ein extra Modul.

• ESP32: Zwei Xtensa LX6 Kerne (bis 240 MHz). Einer für Applikation, einer für RTOS/Wi-Fi-Stack.
• nRF52840: Single-Core Cortex-M4F (64 MHz). Energiesparend, aber weniger Multitasking-Power.

• ESP32: Typisch 4 MB externes Flash, manche Varianten bis 16 MB; RAM: 520 KB SRAM + optional externes PSRAM (8-16 MB).
• nRF52840: Fester interner Speicher (1 MB Flash, 256 KB RAM), kein externes RAM.

• ESP32: Eingebaute DACs, I2S mit mehr Kanälen, Unterstützung für MP3/AAC-Decoding (Libraries vorhanden).
• nRF52840: Kein DAC, I2S ist integriert, aber kein Audio-Beschleuniger.

Was der nRF52840 hat, was dem ESP32 fehlt:

• nRF52840: Sehr energiesparend. Optimiert für Batteriebetrieb, Standby im µA-Bereich, super für Sensoren, Wearables.
• ESP32: Wi-Fi zieht viel Strom (100–250 mA Peaks), Deep Sleep ca. 10–150 µA, also höher als Nordic.

• nRF52840: Vollwertige BLE 5.0 Features (Long Range bis 1 km mit Coded PHY, Direction Finding).
• ESP32: WROOM32 nur BLE 4.2, eingeschränkt in Reichweite und Features. Neue ESP32-Varianten haben bei Bluetooth nachgelegt

• nRF52840: Unterstützt nativ Zigbee und Thread (Matter-fähig).
• ESP32: Nur Wi-Fi + Bluetooth, kein Zigbee/Thread. Außer der ESP32-H2 und der ESP32-C6, die können ZigBee, Thread, Matter.

• nRF52840: Kann NFC mit 13.56 MHz nativ, benötigt dafür nur eine entsprechende Spule and den Pins NFC1 und NFC2
• ESP32: benötigt extra NFC-Reader/Writer und Spule wie zum Beispiel ein RC522-RFID Modul

• nRF52840: Hat integrierten USB (z. B. für HID-Geräte, Mass Storage, CDC).
• ESP32: Kein nativer USB (man braucht extra UART-Chip), außer auf den Boards mit dem großen ESP32-S3 mit PSRAM und zwei USB-C-Ports

• nRF52840:Zuverlässiger RF-Stack & Industrie-Einsatz:Nordic BLE-Stack ist extrem stabil, weit verbreitet in Medizintechnik, Industrie, Consumer-Geräten.
• ESP32-BLE ist für Maker gut, aber nicht ganz so ausgereift für professionelle Massenprodukte.

Fazit Vergleich nRF52840 vs. ESP32

Wenn man WLAN benötigt, dann nimmt man den ESP32, oder auch den neuen Raspberry Pi Pico W. Der ESP32 bietet auch mehr Rechenpower als der nRF52840. Wenn man allerdings besonders stromsparend unterwegs sein will für kleine Geräte wie Wearables, Smartwatches, IoT- und LoRa-Sensoren, dann bietet sich ein nRF an. Auch weil ein nRF gleich die dort üblichen Funkstandard wie BLE/Zigbee/Thread unterstützt.

Ist der Stromverbrauch nicht das Wichtigste, dann kann man auch einen der neuen ESP32-Varianten nehmen, die ebenfalls Bluetooth 5.x, ZigBee, Thread und Matter unterstützen.

Oder ganz kurz zusammengefasst als Faustformel:

Internet und Power → ESP32
Batterie und Funk   → nRF52840

Abdeckung im Arduino-Universum (Ardino IDE und PlatformIO)

Damit ein Maker "machen" kann, braucht er natürlich die entsprechende Unterstützung von Libraries. Je mehr, desto besser. Je mehr durch Libraries abgedeckt wird, desto weniger muss er selbst programmieren. Er spart dadurch viel Zeit. Die ESP32-Unterstützung ist mittlerweile exzellent und reicht an die Arduino-Unterstützung heran. Doch wie sieht es mit der nRF52840-Unterstützung aus?

Kriterium	nRF52840 (Adafruit Core)	ESP32 (Espressif Core)
Maintainer	Adafruit Community	Espressif (offiziell)
Board-Abdeckung	Einige (Adafruit, Seeed, Nice!Nano-kompatibel)	Hunderte offizielle und inoffizielle
BLE-Unterstützung	BLE 5.0 (Adafruit Bluefruit API)	BLE 4.2 (teilweise 5), stabiler API-Support
Wi-Fi	nicht vorhanden	voll integriert
USB-Unterstützung	HID, MSC, MIDI, CDC	nur UART-Bridge
Low-Power	Sehr gut (µA-Schlaf)	Mittelmäßig (Deep Sleep 10–150 µA)
Arduino-Libraries	Eingeschränkt kompatibel	Fast alle kompatibel
Community & Docs	Klein (Adafruit-Forum, GitHub)	Riesig (Arduino, Espressif, Maker-Foren)

Für ESP32 im Arduino-Framework auf PlatformIO gibt es einen Top Support, eine riesige Community, und fast alles läuft "out of the box". Ideal für schnelle Maker-Projekte, Internet-of-Things mit Wi-Fi, Webservern, MQTT.

Die Unterstützung von nRF52840 im Arduino-Framework auf PlatformIO ist gut, aber begrenzt. BLE/USB funktioniert super mit Adafruit-Libs, aber es ist nicht alles abgedeckt. Für ernsthafte IoT-Protokolle (Thread, Zigbee, Matter) sollte man eher zum nRF Connect SDK (Zephyr) wechseln.

Quellen, Literaturverweise und weiterführende Links