Руководство по проектированию аппаратуры SF32LB52-MOD-1¶

1. Обзор¶

SF32LB52-MOD-1 — сертифицированный универсальный Bluetooth-модуль с низким энергопотреблением на базе SiFli SF32LB525UC6 (двухъядерный Arm Cortex-M33 STAR-MC1, частота до 240 MHz). В модуле установлен кварцевый резонатор на 48 MHz; дополнительно могут устанавливаться резонатор на 32,768 kHz и кристалл OPI-PSRAM объёмом 64 Mb в корпусе микросхемы. Модуль для поверхностного монтажа имеет 68 выводов и размеры 27,9 × 18,0 × 3,1 mm.

Руководство описывает интеграцию модуля в устройство: назначение выводов, периферийные интерфейсы, электрические характеристики, требования к питанию, типовые схемы, проверку принципиальной схемы, габариты и посадочное место на PCB, а также правила обращения с модулем. В основу положен даташит SiFli DS5203-SF32LB52-MOD-1 V0.3.

Подробное описание архитектуры микросхемы (ядер, графики, подсистемы памяти и периферии) приведено в статье SF32LB52x и руководстве по проектированию аппаратуры SF32LB52x.

2. Краткие сведения для проектирования¶

2.1 Вариант модуля¶

2.2 Основные характеристики¶

3. Функциональная блок-схема¶

В модуль входят микросхема SF32LB525UC6, кварцевый резонатор на 48 MHz и цепь согласования RF с линией подачи радиочастотного сигнала на антенну. В зависимости от комплектации дополнительно устанавливаются резонатор на 32,768 kHz и кристалл OPI-PSRAM объёмом 64 Mb в корпусе микросхемы.

4. Назначение выводов¶

4.1 Расположение выводов¶

По периметру модуля расположено 68 выводов. Вывод 1 отмечен в углу рядом с зоной антенны; нумерация идёт против часовой стрелки вокруг корпуса.

4.2 Таблица назначения выводов¶

Всего у модуля 68 выводов; их назначение приведено в таблице ниже.

Обозначения: P — питание; I — вход; O — выход; T — можно настроить как высокоимпедансный; AO — аудиовыход; AI — аудиовход.

4.3 Физическое расположение выводов¶

На рисунке из даташита выводы на контуре кристалла SF32LB525UC6 сгруппированы по функциям: SDIO, SPI, I2C, UART, GPTIM, интерфейс LCD, GPADC, MPI, аналоговое аудио, внешний генератор 32 kHz, входы внешнего пробуждения и SWD/отладочный UART. Используйте этот рисунок вместе с таблицей назначения выводов при размещении групп сигналов на основной PCB.

5. Периферийные устройства¶

5.1 Интерфейсы связи¶

Любой вывод с обозначением PAxx_I2C_UART в таблице выше можно настроить для работы с I2C или UART. Согласно даташиту, можно настроить до 4 интерфейсов I2C и до 3 интерфейсов UART.

UART — полнодуплексный интерфейс со скоростью до 6 Mbps, настраиваемым форматом данных, аппаратным управлением потоком (CTS/RTS) и многопакетной передачей и приёмом TX/RX через DMA. UART1–3 относятся к HPSYS, UART4–6 — к LPSYS.

I2C — режимы Master и Slave, FIFO на 8 байт, поддержка DMA и скорости 100 kbps (standard), 400 kbps (fast), 1 Mbps (fast-mode-plus) и 3,4 Mbps (high-speed). В режиме Master поддерживается 7- и 10-битная адресация; цифровой фильтр помех можно настроить. I2C1–4 относятся к HPSYS, I2C5–7 — к LPSYS.

SPI — поддерживаются форматы SSP/SPI (полнодуплексный режим Master или Slave) и Microwire (полудуплексный режим только Master). Разрядность данных 4–32 бита, настраиваемые полярность/фаза тактового сигнала (SPO/SPH) и полярность chip-select, FIFO на 16 элементов по 32 бита, DMA и частота до 48 MHz.

USB 2.0 FS — один полноскоростной порт Host/Device с настраиваемыми конечными точками, suspend/resume, динамическим размером FIFO, поддержкой Session Request и Host Negotiation Protocol, а также встроенным PHY USB 2.0 FS.

MPI (Memory Peripheral Interface) — поддерживает Flash SPI NOR (1/2/4 линии) и SPI NAND (1/2/4 линии), доступ в режиме регистров и отображения в память с автоматическим переключением аппаратурой. Интерфейс MPI2 модуля позволяет подключить внешнюю флеш-память SPI NOR/NAND. Если флеш-память уже установлена в модуле, шесть внешних сигналов MPI2 (PA12, PA13, PA14, PA15, PA16, PA17) недоступны снаружи.

SD/SDIO/eMMC — соответствует SD 3.0, SDIO 3.0 и eMMC 4.5.1; поддерживает карты SDSC/SDHC/SDXC/SDHS, режимы SDR12/25/50, одно- и четырёхлинейный SDR, FIFO на 2 KB, передачу данных через DMA и тактовую частоту до 48 MHz (без DDR). SDIO и MPI2 используют общие выводы I/O, поэтому одновременно применять эти интерфейсы нельзя.

I2S — режимы Master/Slave и full-duplex, форматы left-justified/right-justified/standard, моно или стерео с разрядностью 8 и 16 бит, ширина PCM до 24 бит.

Интерфейс LCD — последовательный режим DBI SPI (3/4 линии, две/четыре линии данных) и параллельный режим 8080 (шина 8/16/24 бита). В зависимости от режима поддерживаются форматы RGB332/RGB444/RGB565/RGB666/RGB888.

5.2 Обработка аналоговых сигналов¶

12-разрядный GPADC — SAR ADC с максимальной частотой дискретизации 4 MS/s и диапазоном входного напряжения 0–3,3 V для несимметричного входа (single-ended) и ±2,1 V для дифференциального входа. Доступны 7 несимметричных каналов и отдельный канал измерения напряжения аккумулятора либо 3 дифференциальные пары, режимы однократного и непрерывного измерения, 4 настраиваемых временных слота на одно измерение, программный или аппаратный запуск и поддержка DMA.

Датчик температуры — разрешение 0,2 °C, диапазон от −40 °C до 125 °C, точность ±3 °C; данные можно получать опросом или по прерыванию.

Аудио DAC — один 24-разрядный выходной канал DAC с дифференциальным выходом и частотой дискретизации 8–48 kHz.

Аудио PLL — генерация тактового сигнала Fractional-N с разрешением 48 MHz/2^18; поддерживаются производные частоты дискретизации 48 MHz, 32,768 kHz и 44,1 kHz.

Аудио ADC — один 24-разрядный входной канал Sigma-Delta ADC с частотой дискретизации 8–48 kHz.

6. Электрические характеристики¶

6.1 Абсолютные максимальные значения¶

Превышение значений из таблицы ниже может необратимо повредить модуль. Это предельные значения воздействия, а не гарантия работоспособности за пределами рекомендуемых условий эксплуатации из раздела 6.2. Длительное воздействие таких условий может снизить надёжность модуля.

6.2 Рекомендуемые условия эксплуатации¶

6.3 Электрические характеристики постоянного тока (3,3 V, 25 °C)¶

VDD — шина питания I/O; VOH/VOL измеряются при высокоомной нагрузке.

6.4 Энергопотребление¶

6.5 Показатели RF двухрежимного Bluetooth¶

Модуль поддерживает Bluetooth 5.3 и обратно совместим с версиями 4.2/4.1/4.0. Центральные частоты рабочих каналов — 2402–2480 MHz.

Передатчик BLE (1 Mbps): максимальная выходная мощность 19 dBm, диапазон её регулировки — от −20 до 19 dBm; типовые значения Δf1avg = 250 kHz и Δf2max = 210 kHz. Это значения девиации частоты (в даташите соответствующие строки обозначены как максимальная/минимальная модуляция), а не безразмерный индекс модуляции. Типовой начальный допуск частоты несущей составляет ±20 kHz.

Приёмник BLE (1 Mbps): чувствительность −100 dBm (dirty off) / −99,3 dBm (dirty on) при PER 30,8%; C/I на том же канале — 7 dB.

Классический Bluetooth (Basic Data Rate): максимальная выходная мощность 18 dBm; чувствительность приёмника −96,3 dBm (dirty off) / −94 dBm (dirty on) при BER 0,1%.

Классический Bluetooth (Enhanced Data Rate): максимальная выходная мощность 13 dBm; чувствительность приёмника для π/4-DQPSK — −95,5 dBm, для 8DPSK — −88,5 dBm.

Полные таблицы минимальных, типовых и максимальных значений характеристик передачи и приёма BLE на скоростях 1/2 Mbps и BR/EDR классического Bluetooth приведены в разделе 5.5 официального даташита.

7. Питание модуля¶

У модуля один основной вход питания — VSYS. Его можно подключить непосредственно к аккумулятору Li-ion/Li-Po (3,2–4,7 V) или питать от преобразователя DCDC/LDO (3,7–4,7 V; рекомендуемое напряжение — 3,8 V).

VBATS — вход измерения напряжения аккумулятора; внутренний ADC измеряет на нём напряжение в диапазоне 0–4,7 V. Не устанавливайте внешний резистивный делитель: подключайте измеряемый сигнал непосредственно к VBATS.

VDD33_VOUT2 — выход встроенного LDO 3,3 V, рассчитанный на питание внешней периферии током до 150 mA. Суммарная ёмкость на этой шине не должна превышать 7,4 µF.

8. Типовая схема и назначение выводов¶

В даташите приведена полная типовая схема отладочной платы на базе SF32LB52-MOD-1: питание, сброс, JTAG/SWD, UART, SDIO, LCD и аудиотракт.

В даташите также приведена рекомендуемая таблица назначения выводов для этой платы.

Используйте эти материалы как основу принципиальной схемы конечного устройства, а выводы выбирайте с учётом состава периферии конкретного изделия.

9. Контрольный список схемы¶

10. Размеры модуля и посадочное место PCB¶

10.1 Размеры модуля¶

Размеры модуля — 27,9 × 18,0 × 3,1 mm.

10.2 Рекомендуемое посадочное место PCB¶

10.3 Разъём внешней антенны¶

Для SKU с поддержкой внешней антенны используется посадочное место разъёма первого поколения, совместимое с:

• серией Hirose U.FL;
• разъёмами I-PEX MHFI;
• разъёмами Amphenol AMC.

10.4 Размещение модуля на PCB¶

Если модуль устанавливается непосредственно на плату конечного устройства, оставьте свободное место, чтобы другие компоненты и металлические области не перекрывали зону антенны на PCB модуля, иначе эффективность излучения снизится. Разместите модуль на основной плате так, чтобы минимизировать влияние на работу антенны.

Рекомендации:

• Выведите область антенны модуля за край основной платы; точку подключения радиочастотного сигнала к антенне расположите рядом с краем.

• Если антенну нельзя вывести за край платы, оставьте вокруг антенны на PCB зону запрета размещения шириной не менее 15 mm: без медных полигонов, дорожек и компонентов. По возможности удалите материал основной платы под антенной.

• Даже при использовании зоны запрета размещения располагайте точку подключения радиочастотного сигнала к антенне рядом с краем платы.
• Для готового изделия оцените влияние корпуса на антенну и проведите проверку RF, включая финальный тест дальности связи на собранном устройстве.

11. Обращение с изделием¶

11.1 Условия хранения¶

• Храните изделия запечатанными во влагозащитном пакете (MBB) при температуре <40 °C и влажности 90% RH, без конденсации.
• Уровень чувствительности модуля к влаге (MSL): 3.
• После вскрытия вакуумного пакета используйте модуль в течение 168 часов при 25±5 °C / 60% RH; если срок превышен, перед повторной подачей на производственную линию модуль необходимо просушить.

11.2 Электростатический разряд (ESD)¶

• Модель человеческого тела (HBM): ±2000 V
• Модель заряженного устройства (CDM): ±500 V

11.3 Профиль пайки оплавлением¶

Рекомендуется подвергать модуль только одному циклу пайки оплавлением.

11.4 Ультразвуковая вибрация¶

Не подвергайте модули SiFli воздействию вибрации от оборудования для ультразвуковой сварки или очистки. Ультразвуковые колебания могут вызвать резонанс внутренних кварцевых генераторов модуля, повредить кварцевый резонатор или нарушить его работу, что приведёт к отказу модуля или снижению его характеристик.

12. Связанные документы¶

• Даташит DS5203-SF32LB52-MOD-1 (V0.3)
• Описание микросхемы SF32LB52x
• Руководство по проектированию аппаратуры SF32LB52x
• SF32LB52-DevKit-LCD

13. История изменений¶

Руководство основано на даташите, указанном выше; актуальную официальную редакцию см. в PDF SiFli.

Последнее обновление: 2026-10-19