B5819WS數(shù)據(jù)手冊(cè)

1. 產(chǎn)品概述

B5819WS是一款專為新一代物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備、智能家居系統(tǒng)以及工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)計(jì)的超低功耗、高性能無(wú)線SoC（System-on-Chip）。它將強(qiáng)大的處理核心、多種高速無(wú)線通信協(xié)議以及豐富的模擬與數(shù)字外設(shè)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，旨在為開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)高集成度、高能效比和高成本效益的單芯片解決方案。該芯片的核心優(yōu)勢(shì)在于其創(chuàng)新的電源管理架構(gòu)和優(yōu)化的射頻（RF）性能，使其能夠在嚴(yán)苛的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)年甚至更長(zhǎng)的電池壽命，同時(shí)保證穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。B5819WS支持多種主流無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，包括藍(lán)牙低功耗（Bluetooth LE 5.2）、Zigbee 3.0和專有2.4GHz協(xié)議，允許它靈活地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。其內(nèi)置的硬件加速器極大地提升了加密和解密運(yùn)算的效率，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴４送?，B5819WS還集成了大容量的非易失性閃存和高速度的SRAM，為復(fù)雜的應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了充足的空間。

B5819WS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)性能與功耗的完美平衡。它采用了基于ARM Cortex-M4F內(nèi)核的中央處理器，該內(nèi)核帶有浮點(diǎn)單元，可以高效地處理復(fù)雜的算法和信號(hào)處理任務(wù)。芯片的功耗管理單元（PMU）提供了多種可配置的低功耗模式，包括待機(jī)模式（Standby）、睡眠模式（Sleep）和深度睡眠模式（Deep Sleep），在這些模式下，芯片僅消耗極微小的電流，從而最大限度地延長(zhǎng)了電池壽命。當(dāng)需要喚醒時(shí)，芯片可以在極短的時(shí)間內(nèi)從低功耗模式切換到全速運(yùn)行模式，確保系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)外部事件。B5819WS還集成了先進(jìn)的模擬前端，包括一個(gè)高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和一個(gè)比較器，可以用于各種傳感器接口和信號(hào)采集。其豐富的外設(shè)接口，如SPI、I2C、UART和PWM，使得它能夠輕松地與外部傳感器、執(zhí)行器和顯示器進(jìn)行連接，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2. 核心技術(shù)參數(shù)

核心處理器與內(nèi)存系統(tǒng)： B5819WS的核心是基于ARMv7E-M架構(gòu)的ARM Cortex-M4F處理器，其最高運(yùn)行頻率可達(dá)64MHz。該處理器集成了單精度浮點(diǎn)單元（FPU），能夠高效地執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，特別適合于信號(hào)處理和控制算法。在內(nèi)存方面，B5819WS內(nèi)置了高達(dá)512KB的非易失性閃存，用于存儲(chǔ)程序代碼和常量數(shù)據(jù)。此外，它還集成了64KB的SRAM，用于存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)和棧。為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)可靠性，SRAM支持奇偶校驗(yàn)或ECC（錯(cuò)誤糾正碼），確保了數(shù)據(jù)在運(yùn)行時(shí)不會(huì)因?yàn)殡S機(jī)錯(cuò)誤而損壞。閃存的擦寫(xiě)壽命達(dá)到10萬(wàn)次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)20年，滿足了大多數(shù)工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用的需求。

射頻（RF）性能指標(biāo)： B5819WS的射頻收發(fā)器工作在2.4GHz ISM頻段，符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和藍(lán)牙SIG Core Specification v5.2。其發(fā)射功率在可編程范圍內(nèi)，最高可達(dá)+10dBm，可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以在通信距離和功耗之間取得最佳平衡。在接收靈敏度方面，它在藍(lán)牙低功耗模式下可達(dá)-97dBm，在IEEE 802.15.4模式下可達(dá)-100dBm，這使得它能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離和更強(qiáng)的抗干擾能力。芯片的射頻收發(fā)器集成了完整的基帶和物理層（PHY），支持GFSK、O-QPSK等多種調(diào)制解調(diào)方式，并集成了硬件MAC層，減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，從而提高了整體系統(tǒng)性能。

供電與功耗特性： B5819WS支持寬電壓供電，其工作電壓范圍為1.8V至3.6V，可以直接由兩節(jié)AAA電池或一節(jié)紐扣電池供電。在正常工作模式下，當(dāng)CPU全速運(yùn)行且射頻收發(fā)器處于收發(fā)狀態(tài)時(shí)，其電流消耗約為12mA。在待機(jī)模式下，僅有SRAM和部分外設(shè)處于供電狀態(tài)，其電流消耗降至20μA。而在深度睡眠模式下，絕大多數(shù)內(nèi)部電路都處于斷電狀態(tài)，僅保留一個(gè)低功耗RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）和若干個(gè)喚醒源，其電流消耗可低至0.5μA。這種極低的待機(jī)功耗使得B5819WS在電池供電的應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。

工作環(huán)境與封裝： B5819WS的工作溫度范圍為-40℃至+85℃，能夠適應(yīng)嚴(yán)苛的工業(yè)和汽車電子環(huán)境。其封裝形式為緊湊的QFN48封裝，尺寸為7mm x 7mm，引腳間距為0.5mm。這種封裝形式不僅節(jié)省了PCB空間，還有助于提高散熱性能。芯片的濕度敏感等級(jí)（MSL）為3級(jí)，符合工業(yè)級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)。

其他外設(shè)與接口： B5819WS集成了多種數(shù)字和模擬外設(shè)，以滿足不同應(yīng)用的需求。數(shù)字接口包括2個(gè)SPI主/從接口、3個(gè)I2C主/從接口、4個(gè)UART接口以及多達(dá)32個(gè)可配置的GPIO引腳。這些接口可以用于連接各種外圍設(shè)備，如EEPROM、傳感器、顯示器等。模擬外設(shè)包括一個(gè)12位1Msps的SAR ADC，支持多達(dá)8個(gè)外部模擬輸入通道，可用于溫度、光照、濕度等傳感器的信號(hào)采集。此外，它還集成了2個(gè)模擬比較器、1個(gè)溫度傳感器和1個(gè)低功耗振蕩器，進(jìn)一步擴(kuò)展了其功能。

3. 引腳定義與功能

B5819WS采用QFN48封裝，其引腳功能經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以提供最大的靈活性和易用性。下面列出了每個(gè)引腳的定義、功能和電氣類型。

4. 內(nèi)部架構(gòu)

B5819WS的內(nèi)部架構(gòu)是一個(gè)高度集成的模塊化設(shè)計(jì)，它圍繞著一個(gè)強(qiáng)大的總線矩陣展開(kāi)，確保了各個(gè)功能模塊之間的高效數(shù)據(jù)交換。其核心是一個(gè)ARM Cortex-M4F處理器，負(fù)責(zé)執(zhí)行所有的應(yīng)用層和協(xié)議棧軟件。該處理器通過(guò)AHB-Lite總線與內(nèi)部的閃存和SRAM相連，實(shí)現(xiàn)了高速的代碼執(zhí)行和數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

在內(nèi)存子系統(tǒng)方面，B5819WS的閃存控制器支持頁(yè)擦除和字節(jié)編程，允許用戶在運(yùn)行時(shí)更新固件。SRAM被劃分為不同的區(qū)域，一部分用于程序數(shù)據(jù)，另一部分用于協(xié)議棧（如藍(lán)牙協(xié)議棧）的運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)。為了提高安全性，芯片內(nèi)部還集成了一個(gè)硬件加密引擎，支持AES-128/192/256、SHA-1/256、MD5和ECC等主流加密算法，這使得它能夠輕松實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)、安全固件升級(jí)和加密通信。

射頻子系統(tǒng)是B5819WS的另一個(gè)核心模塊。它包含一個(gè)2.4GHz收發(fā)器，一個(gè)基帶處理器和一個(gè)硬件MAC。收發(fā)器負(fù)責(zé)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，并將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。基帶處理器負(fù)責(zé)調(diào)制解調(diào)、前向糾錯(cuò)（FEC）和幀處理等任務(wù)。硬件MAC層則負(fù)責(zé)處理信道接入、幀校驗(yàn)和地址過(guò)濾等底層的協(xié)議功能，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，使其能夠?qū)⒏嗟奶幚砟芰ν度氲綉?yīng)用層邏輯中。射頻部分還集成了DCDC降壓轉(zhuǎn)換器，用于為射頻功放（PA）和低噪聲放大器（LNA）供電，從而進(jìn)一步提高了電源效率。

在模擬與外設(shè)子系統(tǒng)方面，B5819WS集成了多種通用和專用外設(shè)。通用外設(shè)包括多個(gè)SPI、I2C、UART和PWM模塊，每個(gè)模塊都具有獨(dú)立的工作模式和中斷能力。這些外設(shè)可以靈活地配置為主機(jī)或從機(jī)模式，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。例如，SPI接口可以配置為高速主模式，用于與外部SPI Flash進(jìn)行通信，也可以配置為從模式，用于接收來(lái)自主處理器的指令。模擬外設(shè)包括一個(gè)高分辨率的SAR ADC，可用于對(duì)外部傳感器進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)采集。它還集成了一個(gè)溫度傳感器，可用于內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)溫保護(hù)和溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?。此外，芯片還包含一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）和一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)低功耗喚醒功能。

5. 電氣特性

5.1 絕對(duì)最大額定值

本節(jié)描述了B5819WS在工作和非工作狀態(tài)下所能承受的最大應(yīng)力。超過(guò)這些值可能會(huì)對(duì)芯片造成永久性損壞，甚至影響其正常工作。

5.2 建議工作條件

為了確保B5819WS的正常和可靠運(yùn)行，建議在以下條件下使用。

5.3 直流特性

本節(jié)描述了B5819WS在不同工作模式下的靜態(tài)電氣特性。

6. 時(shí)序圖

6.1 SPI總線時(shí)序

SPI總線是一種同步串行通信接口，B5819WS可以配置為主機(jī)或從機(jī)模式。以下是主機(jī)模式下的讀寫(xiě)時(shí)序描述。

在SPI主機(jī)模式下，通信開(kāi)始于主機(jī)拉低片選信號(hào)（CS）。隨后，主機(jī)在串行時(shí)鐘（SCK）的每個(gè)周期內(nèi)，在MOSI引腳上發(fā)送一位數(shù)據(jù)，并在MISO引腳上接收一位數(shù)據(jù)。B5819WS的SPI模塊支持多種時(shí)鐘極性（CPOL）和時(shí)鐘相位（CPHA）配置，以適應(yīng)不同從機(jī)設(shè)備的需求。例如，在CPOL=0、CPHA=0的模式下，SCK信號(hào)在空閑時(shí)為低電平，數(shù)據(jù)在SCK的上升沿被采樣。在CPOL=1、CPHA=1的模式下，SCK信號(hào)在空閑時(shí)為高電平，數(shù)據(jù)在SCK的下降沿被采樣。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，主機(jī)拉高CS信號(hào)，表示通信結(jié)束。

6.2 I2C總線時(shí)序

I2C總線是一種雙線雙向通信協(xié)議，B5819WS支持主機(jī)和從機(jī)模式。以下是I2C主機(jī)模式下的讀寫(xiě)時(shí)序描述。

I2C通信總是由主機(jī)發(fā)起。主機(jī)通過(guò)在SCL為高電平時(shí)，將SDA從高電平拉低來(lái)產(chǎn)生一個(gè)“開(kāi)始”條件。隨后，主機(jī)發(fā)送一個(gè)7位或10位的從機(jī)地址，以及一位讀/寫(xiě)方向位。從機(jī)在接收到正確的地址后，會(huì)通過(guò)拉低SDA線來(lái)發(fā)送一個(gè)“應(yīng)答”（ACK）信號(hào)。接著，主機(jī)和從機(jī)開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在每個(gè)字節(jié)傳輸完成后，接收方都會(huì)發(fā)送一個(gè)ACK信號(hào)。當(dāng)通信結(jié)束時(shí)，主機(jī)通過(guò)在SCL為高電平時(shí)，將SDA從低電平拉高來(lái)產(chǎn)生一個(gè)“停止”條件。

7. 封裝信息

B5819WS采用48引腳的QFN（Quad Flat No-Lead）封裝，其特點(diǎn)是無(wú)引腳設(shè)計(jì)，通過(guò)底部的焊盤(pán)與PCB連接。這種封裝提供了優(yōu)異的電氣性能和散熱性能，同時(shí)尺寸緊湊，非常適合空間受限的應(yīng)用。

封裝名稱：QFN48封裝尺寸：7mm x 7mm封裝厚度：0.85mm（典型值）引腳間距：0.5mm散熱焊盤(pán)尺寸：5.2mm x 5.2mm

封裝底部有一個(gè)大型的散熱焊盤(pán)，用于將芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到PCB。為了獲得最佳的散熱效果，建議將此焊盤(pán)通過(guò)多層PCB上的熱過(guò)孔與一個(gè)較大的接地平面相連。此外，QFN封裝的焊接過(guò)程需要精確的錫膏印刷和回流焊溫度控制，以確保焊點(diǎn)質(zhì)量和可靠性。建議使用激光切割的鋼網(wǎng)，并根據(jù)制造商提供的參數(shù)進(jìn)行錫膏印刷。

8. 應(yīng)用指南

8.1 電源設(shè)計(jì)

B5819WS對(duì)電源質(zhì)量非常敏感，尤其是射頻部分。為了確保穩(wěn)定的射頻性能和低功耗，強(qiáng)烈建議在VDD、VDD_IO和VDD_RF等電源引腳上使用去耦電容。通常，建議在每個(gè)電源引腳附近放置一個(gè)0.1μF的陶瓷電容，用于濾除高頻噪聲。對(duì)于VDD和VDD_RF，建議額外放置一個(gè)4.7μF或10μF的電容，用于提供瞬態(tài)電流。VDD_RF電源引腳應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通濾波器（如一個(gè)電感和一個(gè)電容組成的π型濾波器）與主電源VDD相連，以進(jìn)一步隔離數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲。

8.2 天線設(shè)計(jì)與匹配

B5819WS的RF_P和RF_N引腳是差分射頻輸出，需要連接到外部的天線匹配網(wǎng)絡(luò)。天線匹配網(wǎng)絡(luò)的目的是將芯片的輸出阻抗（通常為50Ω）與天線的輸入阻抗相匹配，以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸并減少信號(hào)反射。匹配網(wǎng)絡(luò)通常由電感和電容組成，其值需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整。天線本身的設(shè)計(jì)也至關(guān)重要，它需要與PCB布局緊密結(jié)合。為了獲得最佳的無(wú)線性能，建議使用四層PCB，并在天線下方放置一個(gè)完整的接地平面。

8.3 固件開(kāi)發(fā)與調(diào)試

B5819WS支持通過(guò)SWD（Serial Wire Debug）接口進(jìn)行固件燒寫(xiě)和在線調(diào)試。為了進(jìn)行開(kāi)發(fā)，需要使用兼容SWD協(xié)議的調(diào)試器，如J-Link或CMSIS-DAP。固件可以由用戶使用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，并使用ARM GCC或Keil等工具鏈進(jìn)行編譯。為了簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程，B5819WS提供了完整的軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK），其中包括了硬件抽象層（HAL）、外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序、協(xié)議棧（如BLE和Zigbee）庫(kù)以及一系列的示例代碼。這些資源將幫助開(kāi)發(fā)者快速上手，并專注于應(yīng)用層邏輯的開(kāi)發(fā)。

9. 可靠性與合規(guī)性

B5819WS在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了可靠性和環(huán)境合規(guī)性。它經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的質(zhì)量控制和可靠性測(cè)試，以確保在各種嚴(yán)苛條件下能夠穩(wěn)定工作。

可靠性測(cè)試： B5819WS通過(guò)了多種可靠性測(cè)試，包括高溫存儲(chǔ)測(cè)試（HTST）、高溫工作測(cè)試（HTOL）、低溫工作測(cè)試（LTOL）、溫度循環(huán)測(cè)試（TC）和濕熱測(cè)試（THB）等。這些測(cè)試確保了芯片在寬溫度和濕度范圍內(nèi)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。

環(huán)境合規(guī)性： B5819WS符合RoHS（危害物質(zhì)限制指令）和REACH（化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制）等國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，不含有任何受限的有害物質(zhì)。此外，它也符合無(wú)線電設(shè)備指令（RED）和FCC Part 15等無(wú)線電合規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)，確保產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)的合法銷售和使用。

10. 訂購(gòu)信息

B5819WS的訂購(gòu)信息如下，不同的后綴代表不同的封裝和溫度等級(jí)。

11. 修訂歷史