WH-BLE103 硬件设计手册 文件版本 :V1.0.0 第 1 页共 17 页
目录 WH-BLE103 硬件设计手册... 1 1 关于文档... 3 1.1. 文档目的... 3 1.2. 产品外观... 3 1.3. 参考文档列表... 3 2 产品简介... 4 2.1. 基本参数... 4 2.2. 模块应用框图... 4 2.3. 引脚定义... 5 2.4. 开发套件... 6 3 硬件参考设计... 7 3.1. 外围电路框架参考... 7 3.2. 电源接口... 7 3.3. UART 接口... 7 3.4. 复位控制和恢复出厂设置控制... 8 3.5. 低功耗唤醒引脚... 9 3.6. 射频接口... 9 4 电气特性... 11 4.1. 工作存储温度... 11 4.2. 输入电源... 11 4.3. 模块 IO 口电平... 11 4.4. IO 驱动电流... 11 5 机械特性... 12 5.1. 回流焊建议... 12 5.2. 外形尺寸... 13 6 联系方式... 15 7 免责声明... 16 8 更新历史... 17 第 2 页共 17 页
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 : http:///download/228.html http:///download/222.html http:///download/manual/231.html 第 3 页共 17 页
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
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
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 http://www.usr.cn/product/158.html 第 6 页共 17 页
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 1.7-3.6V, 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 1.7 3.3 3.6 V I 模块供电电流 - - 30 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
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 230400 若使用 460800 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
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 3.6.1 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
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
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 -40 +85 Storage temperature -40 +85 4.2. 输入电源 表格 6 供电范围 Parameter Min. Typ. Max. Input Voltage(V) 1.7 3.3 3.6 4.3. 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 - 0.4 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 口 @3.3V 3mA 3mA 第 11 页共 17 页
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
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
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
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 :021-52960996 或者 021-52960879 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
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
8 更新历史 2018-06-11 版本 V1.0.0 创立 第 17 页共 17 页