WH-BLE103硬件设计手册V1.0.0.doc

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1 WH-BLE103 硬件设计手册 文件版本 :V1.0.0 第 1 页共 17 页

2 目录 WH-BLE103 硬件设计手册 关于文档 文档目的 产品外观 参考文档列表 产品简介 基本参数 模块应用框图 引脚定义 开发套件 硬件参考设计 外围电路框架参考 电源接口 UART 接口 复位控制和恢复出厂设置控制 低功耗唤醒引脚 射频接口 电气特性 工作存储温度 输入电源 模块 IO 口电平 IO 驱动电流 机械特性 回流焊建议 外形尺寸 联系方式 免责声明 更新历史 第 2 页共 17 页

3 1 关于文档 1.1. 文档目的 本文详细阐述了 WH-BLE103 无线模块的基本功能和主要特点 硬件接口及使用方法 结构特性等电气指 标 通过阅读本文档, 用户可以对本产品有整体认识, 对产品规格参数有明确了解, 顺利将模块嵌入各种终端 设计中 1.2. 产品外观 图片 1 实物图 1.3. 参考文档列表 除此硬件开发文档外, 我们同时提供了基于本产品的说明书 规格书 封装库等资料, 方便用户设计参考, 客户可到官方网站查看下载 : 第 3 页共 17 页

4 2 产品简介 2.1. 基本参数 分类参数取值 无线参数 硬件参数 工作频段 发射功率 接收灵敏度 传输距离 ( 空旷, 无 干扰 ) 天线选项 数据接口 表格 1 参数列表 2402~2480MHz -19dBm - +8dBm -78dBm 模块 + 模块 :120m MAX 模块 + 手机 :80m MAX ( 备注 : 距离与手机有关 ) 板载天线 焊盘 UART:1200~2Mbps 工作电压 1.7V ~ 3.6V 工作电流 工作温度 -40 ~ +85 存储温度 -40 ~ +85 平均 2.40mA@3.3V 从机待机不休眠平均 4.50mA@3.3V 主机待机不休眠平均 2.40mA@3.3V 广播不休眠平均 0.134mA@3.3V 从机深度睡眠平均 0.134mA@3.3V 广播深度睡眠 工作湿度 5~95%RH( 无凝露 ) 存储湿度 5~95%RH( 无凝露 ) 尺寸 封装接口 尺寸 :10mm x 10mm x 2mm SMT 表贴 2.2. 模块应用框图 目前模块开放的接口包括 : 电源 串口 射频接口和部分 IO 口等, 如下图所示 详细引脚定义见 2.3 图片 2 模块应用框图 第 4 页共 17 页

5 2.3. 引脚定义 图片 3 引脚标号 表格 2 LCC 封装引脚定义 管脚 名称 信号类型 说明 1 nreload I 拉低 3-10s 恢复出厂设置 2 Wake I 模块唤醒引脚, 拉低电平 >1s 有效 3 GPIO1 IO 通用 IO1 串口下载控制引脚 4 ADC I AD 采集引脚 5 GPIO2 IO 通用 IO2 6 VBAT P 电源输入, 电压范围 :1.7V 3.6V 7 SWCLK IO SWD 时钟引脚, 下载接口 8 SWDIO IO SWD 数据引脚, 下载接口 9 UART_TX O UART 的 TX 信号 10 UART_RX I UART 的 RX 信号 11 LINK O 连接状态指示引脚 12 nreset I 模块复位, 低电平有效 13 GND P 电源地 14 VBAT P 电源输入, 电压范围 :1.7V 3.6V 15 GND P 电源地 16 RF IO 射频引脚, 外接天线 17 GPIO3 IO 通用 IO3 Note: NC 表示未使用引脚客户需悬空处理 P 表示电源类引脚 I 表示输入引脚 第 5 页共 17 页

6 O 表示输出引脚 I/O 表示双向数据传输引脚模块最小系统可使用 VBAT,GND,UART_TX,UART_RX 组成 当然, 根据具体需求可加入 nreload, Wake,LINK,nReset 引脚, 特别注意使用外置天线版本需要将 RF 引脚引出以外接天线, 外接天线的前端注意预留 π 形电路 另外,ADC,GPIO1,GPIO2,GPIO3 为预留功能, 客户需要的话可以联系技术支持进行定制开发 为降低模块功耗, 建议没有使用的引脚全部 NC 悬空处理 串口下载 : 除了使用 SWD 接口下载固件, 还可以使用串口下载, 具体引脚是 UART_TX,UART_RX, GPIO1, 其中 GPIO1 为串口下载控制引脚, 模块上电或重启之前拉高 GPIO1 引脚, 启动之后拉低或悬空该引脚会使模块进入固件升级模式, 此时用户可通过串口下载固件 2.4. 开发套件 本产品由于是 LCC 封装, 前期验证功能不方便, 可以购买 WH-BLE-EVK 来做前期功能验证 产品名称 WH-BLE-EVK 表格 3 配套链接 资料链接 第 6 页共 17 页

7 3 硬件参考设计 3.1. 外围电路框架参考 图片 4 模块外围电路参考 3.2. 电源接口 电源输入范围为 V, 推荐电压为 3.3V, 峰值供电电流 30mA 引脚接口预留高频滤波电容, 推荐 10uF+0.1μF+1nf+100pf 如果应用环境比较恶劣, 经常受到 ESD 干扰或者对 EMC 要求比较高, 建议串联磁珠和 ( 或者 ) 并联 TVS 管, 以增加模块的稳定性 用户在设计产品时, 首先保证外围电路能够提供充足的供电能力, 并且供电范围要严格控制在 1.7V~3.6 V, 供电电压峰峰值在 200mV 以内 并在 DC/DC 或者 LDO 后放置大电容, 防止外部电源在脉冲电流时间段内出现电压跌落 表格 4 模块电源功耗 节点名称引脚描述最小推荐最大单位 VCC 模块供电电压 V I 模块供电电流 ma 3.3. UART 接口 串口电平跟随模块输入电压的变化而变化 第 7 页共 17 页

8 如果模块采用 3.3V 供电, 跟 MCU(3.3V 电平 ) 直接通信, 只需要将模块的 TXD 加到 MCU 的 RXD, 将模块的 RXD 接到 MCU 的 TXD 上即可 当模块电平与 MCU 电平不匹配时, 如 MCU 是 5V 电平, 中间需要加转换电路如下图所示 : 图片 5 UART 电平转换参考设计 Module_VDD 为模块的输入电源,MCU_VDD 为 MCU 端的电平 此电平转换电路支持波特率到 若使用 及以上波特率, 则需要选用高速光耦器件或专用的电平转换芯片进行搭建 3.4. 复位控制和恢复出厂设置控制 模块提供复位功能和恢复出厂设置功能 nreset: 模块复位信号, 输入 低电平有效, 模块内部有 100K 上拉电阻和 100nF 对地电容 当模块上电时或者出现故障时,MCU 需要对模块做复位操作, 引脚拉低至少 100us, 然后拉高或悬空复位 nreload: 可以连接到外部按钮或配置引脚, 拉低 3-10 秒然后拉高或悬空即可恢复出厂设置 该引脚在模块内部有 10K 电阻上拉 参考电路如图 6 所示, 由于模块内部具有上拉电阻或对地电容, 设计 Reset 电路时下图中 R29 和 C21 可以选择 NC 不焊, 设计 Reload 电路时 R16 可以选择 NC 不焊 : 图片 6 nreload 和 nreset 设置控制电路图 第 8 页共 17 页

9 3.5. 低功耗唤醒引脚 模块第 2 引脚为低功耗唤醒引脚, 拉低电平 >1s 有效, 模块自带上拉功能, 用户不需要外接上拉电阻, 具 体使用方法请参考软件设计手册 3.6. 射频接口 射频接口采用 2 种形式, 分别是内置天线和外置引脚焊盘 ( 模块引脚 16, 详见图片 3 和表格 2 描述 ). 我们提供 2 种型号的模块 WH-BLE103a 和 WH-BLE103b 供用户选择,WH-BLE103a 代表内置天线版本, WH-BLE103b 代表外接天线版本 内置天线版本 WH-BLE103a 客户使用内置天线时, 需要遵守如下内置天线注意事项和模组放置位置总体规则 : 在用户的 PCB 板上, 与下图中红色区域对应的区域为净空区, 该净空区表示在 PCB 上所有层 (all layer) 不能放置元件, 走线和铺 GND, 如果可以, 客户 PCB 上净空区越大越好, 可以大于下图红色区域 ; 图片 7 WH- BLE103a 天线位置 天线远离金属, 至少要距离周围有较高的元器件 10 毫米以上 ; 天线必须放置在板边, 放置在板内会极大削弱天线性能 天线部分不能被金属外壳遮挡, 塑料外壳需要距离天线至少 10 毫米以上 ; 建议 WH-BLE103a 模组放置在用户板的如下区域, 参考图片 8, 以减少对天线和无线信号的影响, 同时请咨询稳恒的技术支持人员协助模组的放置和相关区域的 Layout 设计 图片 8 WH-BLE103a 模组建议放置位置示意图 第 9 页共 17 页

10 3.6.2 外置引脚焊盘的方式如果使用外置引脚焊盘的方式, 需要在用户 PCB 上预留 π 型匹配, 保证 50ohm 阻抗匹配, 同时射频走 线尽量短, 减小对信号的衰减 预留参考线路如下 : 图片 9 WH-BLE103 预留匹配线路 注意事项 : 1. 模块建议放置在客户 PCB 边缘, 尽量缩短到天线距离, 减少对信号的衰减 射频线路保证 50ohm 阻抗匹配, 避免降低信号质量 2. 射频线路远离电源, 时钟信号等可能会产生干扰的信号源 ; 线路上下左右做好包地保护 如下图 : 3. 天线放置时, 务必保证天线外露, 最好垂直向上 天线切不可安装于金属壳内部, 这将导致传输距离极大削弱 第 10 页共 17 页

11 4 电气特性 4.1. 工作存储温度 工作存储温度如下图所示 表格 5 温度参数 Parameter Min Max Operating temperature Storage temperature 输入电源 表格 6 供电范围 Parameter Min. Typ. Max. Input Voltage(V) 模块 IO 口电平 表格 7 I/O 引脚电压参数 Symbol Parameter Min Typ Max Unit VIH High-level input voltage 0.65*VCC - V VIL Low-level input voltage - 0.3*VCC V VOH High-level output voltage 0.7*VCC - V VOL Low-level output voltage V VCC 为模块供电电压 4.4. IO 驱动电流 表格 8 I/O 驱动电流参数 IO 引脚最大驱动电流最大输入电流 所有 IO 3mA 3mA 第 11 页共 17 页

12 5 机械特性 5.1. 回流焊建议 图片 10 回流焊焊接温度曲线图 第 12 页共 17 页

13 5.2. 外形尺寸 1. 模块尺寸 图片 11 WH-BLE103 尺寸说明注 : 焊盘中心间距 1.28mm 焊盘宽度 :0.7mm 长 :0.95mm PCBA 厚度 :PCB:1.0mm PCBA:2.0mm 第 13 页共 17 页

14 2. 推荐封装推荐 SMT 封装尺寸 (mm): 图片 12 Layout 推荐封装尺寸 第 14 页共 17 页

15 6 联系方式 公司 : 地址 : 上海市闵行区秀文路 898 号西子国际五号楼 611 室网址 : 邮箱 : sales@mokuai.cn 电话 : 或者 使命 : 做芯片到产品的桥梁愿景 : 全球有影响力的模块公司价值观 : 信任专注创新产品观 : 稳定的基础上追求高性价比 第 15 页共 17 页

16 7 免责声明 本文档提供有关 WH-BLE103 产品的信息, 本文档未授予任何知识产权的许可, 并未以明示或暗示, 或以禁止发言或其它方式授予任何知识产权许可 除在其产品的销售条款和条件声明的责任之外, 我公司概不承担任何其它责任 并且, 我公司对本产品的销售和 / 或使用不作任何明示或暗示的担保, 包括对产品的特定用途适用性, 适销性或对任何专利权, 版权或其它知识产权的侵权责任等均不作担保 本公司可能随时对产品规格及产品描述做出修改, 恕不另行通知 第 16 页共 17 页

17 8 更新历史 版本 V1.0.0 创立 第 17 页共 17 页

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