更新时间:2022-05-20 05:54:30下载pdf
本文主要介绍了 CBx 系列模组在实现 MCU 串口通信开发时需要了解的相关信息。
CBx 系列模组是由杭州涂鸦信息技术有限公司开发的 支持 Wi-Fi 和 BLE 双模的低功耗嵌入式模组系列。它可以支持 AP 和 STA 双角色连接,并同时支持低功耗蓝牙连接。
Wi-Fi通用串口协议
Wi-Fi断电快连通用串口协议
Wi-Fi HomeKit 通用串口协议
模组与 3.3V MCU 配合处理模式
模组与 5V MCU 配合处理模式
下图中,电平转换器可以通过双向电平转换芯片实现,也可通过 MOS 管或三极管电路实现。
NMOS 管转换电路参考图
本示例利用 NMOS 管和内嵌的体二极管实现数据的双向通信。
NPN 三极管转换电路参考图
本示例利用 NPN 三极管实现数据的单向通信。
可用串口实现与 MCU 通信的 CBx 系列模组及对应的串口位号如下表所示:
模组型号 | 输入电压(TYP) | 输入电流(MAX) | TX 引脚序号 | TX 丝印 | RX 引脚序号 | RX 丝印 |
---|---|---|---|---|---|---|
CBU | 3.3V | 380mA | 15 | TX1 | 16 | RX1 |
CBU-IPEX | 3.3V | 380mA | 15 | TX1 | 16 | RX1 |
CB1S | 3.3V | 342mA | 2 | TXD1 | 3 | RXD1 |
CB3S | 3.3V | 342mA | 16 | TXD1 | 15 | RXD1 |
CB3L | 3.3V | 380mA | 16 | TXD1 | 15 | RXD1 |
CB2S | 3.3V | 342mA | 7 | TX1 | 5 | RX1 |
CB8P | 3.3V | 380mA | 9 | TX1 | 10 | RX1 |
每次上电时,模组 GPIO 口引脚的高电平电压的建立时间t2必须大于或等于模组电源引脚的电压的建立时间t1,如下图。
如果模组 GPIO 引脚高电平电压的建立时间t2小于模组电源引脚电压的建立时间t1,可能会引起模组无法启动。
这时即使通过反复对模组电源引脚的通电断电,也是不能将模组恢复到正常工作状态的。
但可通过对模组的硬件复位引脚(RST/CEN)拉低 1 ms 后,再拉高,实现模组重启,恢复正常工作状态。
天线辐射方向外壳不可使用金属材质、或在塑料壳体表面使用含有金属成分的喷漆和镀层,天线周围避免使用金属螺丝、金属铆钉或其他金属器件影响天线的辐射。
顶盖到天线的距离会影响天线的性能,外壳距离天线越远,性能影响越小。
上下壳到天线的距离会影响天线的性能,外壳距离天线越远,性能影响越小。
模组尽量远离喇叭、电源开关、摄像头、HDMI、USB 等其他高速信号设备,避免引起干扰。
天线附近避免金属遮挡,如有同频信号干扰需充分评估保证隔离度。
水平放置
模组建议放置在底板边缘,天线朝外,模组 GND 与底板 GND 平齐,并且充分连接。
嵌入放置
模组嵌入底板上,在底板上开槽,开槽深度要与模组 GND 齐平或更深一点,开槽宽度距离模组板边要间隔 ≥15mm。
如果开槽宽度继续加宽,性能相应提高,但相较于水平放置模式相对弱些。
垂直放置
模组垂直插入底板卡槽内,天线朝上,模组 GND 与底板 GND 充分连接。理想情况下,天线周围净空 ≥15mm。
如图所示,MCU 通过 GPIO 口控制开关器件 S1,实现对模组的通断电操作。当有数据需要上报时,GPIO 口控制开关器件 S1 导通,此时模组上电并建立串口通信连接,然后 MCU 通过模组将数据同步到云端和客户端。当数据上报完成后,GPIO 口控制开关器件 S1 断开,此时模组断电并处于无功耗状态。
缺点:当开关器件 S1 处在断开状态时,模组是处在断电状态的,模组的 TXD 引脚与 RXD 引脚和 MCU 的 RXD 引脚与 TXD 引脚仍处在常连接状态,这时电源通过 MCU 的 UART 引脚流经模组的 UART 引脚,会倒灌到模组的 VCC 引脚。此时,模组的 TXD 引脚和 RXD 引脚电平还处于高电平,电流倒灌会造成模组功耗增加,且等下次 S1 导通至模组上电时,模组的 TXD 引脚和 RXD 引脚高电平的建立时间早于模组的电源引脚电压建立时间,造成模组死机。
解决办法 1:硬件不做变更,MCU 软件实现优化。
当 MCU 检测到数据上报云端和客户端的任务完成后,MCU程序还需要按以下步骤操作。
注意:该方案不适用于MCU的串口引脚不能被配置为开漏状态或弱下拉状态的情况,如果串口链路上有上拉电阻,则上拉电阻的一端需要连接到模组的 VCC 引脚上或去掉上拉电阻。
解决办法 2:MCU 软件不做变更,硬件上增加电平转换电路。电平转换电路可参考前文 电平转换电路参考图,然后参考模组与 MCU 串口通信示意图 中的 3.3V MCU 示意图,将电平转换电路嵌入到串口链路上。
如图所示,MCU 通过 GPIO 口控制模组的 CEN 或 RST 引脚,实现对模组的通断电操作。当有数据需要上报时,GPIO 口输出高电平,模组上电,串口通信建立连接,MCU 通过模组将数据同步到云端和客户端。当数据上报完成后,GPIO 口输出低电平,模组处在复位状态,模组低功耗。
缺点:模组 CEN 或 RST 引脚内部有 10K 上拉电阻,当模组处在复位状态时,模组的输入电流仍有 330uA。
由于天线对周围器件和外壳的距离比较敏感,因此建议完成整机测试后进行相关 RF 的测试验证产品 RF 的性能,以下表格罗列了可测试的 RF 测试项目及指标。
序号 | 测试项目 | 测试指标 |
---|---|---|
1 | 室内环境拉距 | ≥25m |
2 | 室外空旷环境拉距 | ≥75m |
3 | 整机信令模式 TRP(测试模式为11B 1Mbps) | ≥10dBm |
4 | 整机 TIS | ≤-62dBm |
注意:
- 第 3 和 4 测试项需要借助天线厂家或认证机构的暗室进行测试。
- 测试项目适用大部分 Wi-Fi 产品,但可能不适用于一些特殊产品。
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