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W806单片机 芯片设计指导书 V1.0

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发表于 2024-1-30 15:55:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
1 概述
W806 芯片是一款安全 IoT MCU 芯片。芯片集成 32 位 CPU 处理器,内置 UART、GPIO、SPI、SDIO、I2C、I2S、PSRAM、7816、ADC、LCD、TouchSensor 等数字接口;支持 TEE 安全引擎,支持多种硬件加解密算法,内置 DSP、浮点运算单元与安全引擎,支持代码安全权限设置,内置 1MB Flash 存储器,支持固件加密存储、固件签名、安全调试、安全升级等多项安全措施,保证产品安全特性。适用用于小家电、智能家居、智能玩具、工业控制、医疗监护等广泛的物联网领域。(图片加群查看,群号:570560884)
2 管脚定义
8
图 2-1 管脚布局图(QFN56)
9
表 2-1 管脚分配定义(QFN56)
编号 名称 类型 复位后管脚功能 复用功能 最高频率 上下拉能力 驱动能力
1 PB_18 I/O GPIO,输入,高阻 UART5_TX/LCD_SEG30 10MHz UP/DOWN 12mA
2 PB_26 I/O GPIO,输入,高阻 LSPI_MOSI/PWM4/LCD_SEG1 20MHz UP/DOWN 12mA
3 PB_25 I/O GPIO,输入,高阻 LSPI_MISO/PWM3/LCD_COM0 20MHz UP/DOWN 12mA
4 PB_24 I/O GPIO,输入,高阻 LSPI_CK/PWM2/LCD_SEG2 20MHz UP/DOWN 12mA
5 PB_22 I/O GPIO,输入,高阻 UART0_CTS/PCM_CK/LCD_COM2 10MHz UP/DOWN 12mA
6 PB_21 I/O GPIO,输入,高阻 UART0_RTS/PCM_SYNC/LCD_COM1 10MHz UP/DOWN 12mA
7 PB_20 I/O UART_RX UART0_RX/PWM1/UART1_CTS/I2C_SCL 10MHz UP/DOWN 12mA
8 PB_19 I/O UART_TX UART0_TX/PWM0/UART1_RTS/I2C_SDA 10MHz UP/DOWN 12mA
9 WAKEUP I WAKEUP 唤醒功能 DOWN
10 RESET I RESET 复位 UP
11 XTAL_OUT O 外部晶振输出
12 XTAL_IN I 外部晶振输入
13 VDD33 P 芯片电源,3.3V
14 NC
15 VDD33 P 芯片电源,3.3V
16 VDD33 P 芯片电源,3.3V
17 VDD33 P 芯片电源,3.3V
18 BOOTMODE I/O BOOTMODE I2S_MCLK/LSPI_CS/PWM2/I2S_DO 20MHz UP/DOWN 12mA
19 PA_1 I/O JTAG_CK
JTAG_CK/I2C_SCL/PWM3/I2S_LRCK/AD
C_1
20MHz
UP/DOWN
12mA
20 PA_2 I/O GPIO,输入,高阻
UART1_RTS/UART2_TX/PWM0/UART3_RT
S/ADC_4
20MHz
UP/DOWN
12mA
21 PA_3 I/O GPIO,输入,高阻
UART1_CTS/UART2_RX/PWM1/UART3_CT
S/ADC_3
20MHz
UP/DOWN
12mA
22 PA_4 I/O JTAG_SWO
JTAG_SWO/I2C_SDA/PWM4/I2S_BCK/AD
C_2
20MHz
UP/DOWN
12mA
23 PA_5 I/O GPIO,输入,高阻
UART3_TX/UART2_RTS/PWM_BREAK/UAR
T4_RTS/VRP_EXT
20MHz
UP/DOWN
12mA
24 PA_6 I/O GPIO,输入,高阻
UART3_RX/UART2_CTS/NULL/UART4_CT
S/LCD_SEG31/VRP_EXT
20MHz
UP/DOWN
12mA
25 PA_7 I/O GPIO,输入,高阻
PWM4/LSPI_MOSI/I2S_MCK/I2S_DI/LC
D_SEG3/Touch_1
20MHz
UP/DOWN
12mA
26 PA_8 I/O GPIO,输入,高阻
PWM_BREAK/UART4_TX/UART5_TX/I2S_
BCLK/LCD_SEG4
20MHz
UP/DOWN
12mA
10
27 PA_9 I/O GPIO,输入,高阻
MMC_CLK/UART4_RX/UART5_RX/I2S_LR
CLK/LCD_SEG5/TOUCH_2
50MHz
UP/DOWN
12mA
28 PA_10 I/O GPIO,输入,高阻
MMC_CMD/UART4_RTS/PWM0/I2S_DO/LC
D_SEG6/TOUCH_3
50MHz
UP/DOWN
12mA
29 VDD33 P 芯片电源,3.3V
30 PA_11 I/O GPIO,输入,高阻
MMC_DAT0/UART4_CTS/PWM1/I2S_DI/L
CD_SEG7
50MHz
UP/DOWN
12mA
31 PA_12 I/O GPIO,输入,高阻
MMC_DAT1/UART5_TX/PWM2/LCD_SEG8/
TOUCH_14
50MHz
UP/DOWN
12mA
32 PA_13 I/O GPIO,输入,高阻 MMC_DAT2/UART5_RX/PWM3/LCD_SEG9 50MHz UP/DOWN 12mA
33 PA_14 I/O GPIO,输入,高阻
MMC_DAT3/UART5_CTS/PWM4/LCD_SEG1
0/TOUCH_15
50MHz
UP/DOWN
12mA
34 PA_15 I/O GPIO,输入,高阻
PSRAM_CK/UART5_RTS/PWM_BREAK/LCD
_SEG11
50MHz
UP/DOWN
12mA
35 PB_0 I/O GPIO,输入,高阻
PWM0/LSPI_MISO/UART3_TX/PSRAM_CK
/LCD_SEG12/Touch_4
80MHz
UP/DOWN 12mA
36
PB_1
I/O GPIO,输入,高阻
PWM1/LSPI_CK/UART3_RX/PSRAM_CS/L
CD_SEG13/Touch_5
80MHz
UP/DOWN 12mA
37
PB_2
I/O GPIO,输入,高阻
PWM2/LSPI_CK/UART2_TX/PSRAM_D0/L
CD_SEG14/Touch_6
80MHz
UP/DOWN 12mA
38
PB_3
I/O GPIO,输入,高阻
PWM3/LSPI_MISO/UART2_RX/PSRAM_D1
/LCD_SEG15/Touch_7
80MHz
UP/DOWN 12mA
39 PB_27 I/O GPIO,输入,高阻 PSRAM_CS/UART0_TX/LCD_COM3 80MHz UP/DOWN 12mA
40
PB_4
I/O GPIO,输入,高阻
LSPI_CS/UART2_RTS/UART4_TX/PSRAM
_D2/LCD_SEG16/Touch_8
80MHz
UP/DOWN 12mA
41
PB_5
I/O GPIO,输入,高阻
LSPI_MOSI/UART2_CTS/UART4_RX/PSA
RM_D3/LCD_SEG17/Touch_9
80MHz
UP/DOWN 12mA
42 VDD33 P 芯片电源,3.3V
43 CAP I 外接电容,4.7µF
44 PB_6 I/O GPIO,输入,高阻
UART1_TX/MMC_CLK/HSPI_CK/SDIO_CK
/LCD_SEG18/Touch_10
50MHz
UP/DOWN
12mA
45 PB_7 I/O GPIO,输入,高阻
UART1_RX/MMC_CMD/HSPI_INT/SDIO_C
MD/LCD_SEG19/Touch_11
50MHz
UP/DOWN 12mA
46 PB_8 I/O GPIO,输入,高阻
I2S_BCK/MMC_D0/PWM_BREAK/SDIO_D0
/LCD_SEG20/Touch_12
50MHz
UP/DOWN 12mA
47 PB_9 I/O GPIO,输入,高阻
I2S_LRCK/MMC_D1/HSPI_CS/SDIO_D1/
LCD_SEG21/Touch_13
50MHz
UP/DOWN 12mA
48 PB_12 I/O GPIO,输入,高阻
HSPI_CK/PWM0/UART5_CTS/I2S_BCLK/
LCD_SEG24
50MHz
UP/DOWN 12mA
49 PB_13 I/O GPIO,输入,高阻
HSPI_INT/PWM1/UART5_RTS/I2S_LRCL
K/LCD_SEG25
50MHz
UP/DOWN 12mA
11
50 PB_14 I/O GPIO,输入,高阻
HSPI_CS/PWM2/LSPI_CS/I2S_DO/LCD_
SEG26
50MHz
UP/DOWN 12mA
51 PB_15 I/O GPIO,输入,高阻
HSPI_DI/PWM3/LSPI_CK/I2S_DI/LCD_
SEG27
50MHz
UP/DOWN 12mA
52 PB_10 I/O GPIO,输入,高阻
I2S_DI/MMC_D2/HSPI_DI/SDIO_D2/LC
D_SEG22
50MHz
UP/DOWN 12mA
53 VDD33 P 芯片电源,3.3V
54 PB_11 I/O GPIO,输入,高阻
I2S_DO/MMC_D3/HSPI_DO/SDIO_D3/LC
D_SEG23
50MHz UP/DOWN 12mA
55 PB_16 I/O GPIO,输入,高阻
HSPI_DO/PWM4/LSPI_MISO/UART1_RX/
LCD_SEG28
50MHz UP/DOWN 12mA
56 PB_17 I/O GPIO,输入,高阻
UART5_RX/PWM_BREAK/LSPI_MOSI/I2S
_MCLK/LCD_SEG29
20MHz UP/DOWN 12mA
57 GND P 芯片底部接地 PAD
注:1. I = 输入,O = 输出,P = 电源
3 芯片外围电路设计
3.1 RESET 复位电路设计
复位电路建议设计为 RC 电路,上电自动复位,W806 低电平复位。如果使用外部控制 RESET 管
脚,当电平值低于 2.0v 时,芯片处于复位状态。复位时低电平需持续 100us 以上,见图 3-1。
图 3-1 复位电路
3.2 参考时钟电路设计
芯片参考时钟选用 40MHz 频率,客户根据实际产品需求选用不同温度等级、稳定度、负载电容值
的晶体。晶体两端所接负载电容根据不同厂家晶体及频偏情况需要调整。参考设计中见图 3-2。
12
图 3-2 晶体电路
晶体摆放尽量靠近芯片,走线尽量短,并且远离干扰源,时钟周围多地孔隔离。时钟下面各层禁止其
它走线穿过,防止干扰时钟源。
3.3 ADC 电路设计
芯片 19~21 脚可以作为普通 ADC 使用,输入电压范围 0~2.4V。当高于 2.4V 时外部需做分压处理后才
可进入 ADC 接口。为提高精度,R1 和 R2 需使用高精度电阻。根据 Sensor 输出电压值选择合适的 R1,R2
电阻值分压。如图 3-3 所示。
图 3-3 ADC 分压电路
3.4 WAKEUP 电路设计
芯片进入休眠状态后,可用 WAKEUP 功能唤醒芯片,WAKEUP 管脚输入高电平即可唤醒休眠状态中的
芯片。芯片在正常工作状态时,WAKEUP 脚为低电平,可以下拉 10K 电阻。
注意,如不使用 WAKEUP 功能,此管脚可以悬空或下拉,不可以上拉。
R1
R2
ADC
Sensor
13
图 3-4 WAKEUP 电路
3.5 GPIO 设计
芯片上电后 7,8 脚默认为 UART0 端口,该端口提供下载及 AT 指令端口以及 log 输出端口。客户使用
时候注意不要随意使用该端口作为 GPIO 使用,防止被占用无法下载及调试。在系统起来后,该端口可以复
用为其它端口使用。如果该端口被占用,可以按照 3.7 章节操作。
表 3-2 芯片 UART0 管脚说明
7 PB20 I/O UART0_RX
8 PB19 I/O UART0_TX
其余各个管脚复用关系及使用见表 2-1。所有 GPIO 如果芯片内部配置为上拉,典型上拉电阻值为 40K,
如果配置为下拉,典型下拉电阻值为 49K。
3.6 Touch Sensor 设计
W806 内部集成 15 个 Touch Sensor。详细管脚定义见表 2-1。设计时需注意走线及外部电路对寄生
电容的影响,寄生电容的大小直接影响到 Touch Sensor 的灵敏度。
图 3-6 是触摸电容分布示意图,其中 Cground 是触摸电路参考地和大地之间的电容,Ccomponet 是
芯片内部寄生电容,Ctrace 走线与电路参考地之间的寄生电容,Celectrode 触摸电极与电路参考地之间
的寄生电容,Ctouch 手指与触摸电极所形成的相对于大地的电容。
14
图 3-6 触摸电容分布示意图
寄生电容 Cp(即未发生触摸动作时的电容)=Ccomponet+ Ctrace+Celectrode。发生触摸动作时,
系统总电容的变化量ΔC=Ctouch,常见 Ctouch 约为 5pF~15pF。当寄生电容 Cp 越小,Ctouch 越大时,
触摸动作越容易被系统检测到,即触摸传感系统的灵敏度就越高。使用该部分功能时,需参考
《touch_sensor 软硬件设计指南 v1.0》文档相关内容。
3.7 下载口
W806 芯片默认 UART0 为下载口,芯片无固件初始下载时,直接连接 UART0 接口,通过相关下载软
件即可实现固件下载。当芯片内有固件,再次进入下载模式,可以通过拉低 BOOTMODE,然后上电进入下
载模式。下载完成后去掉 BOOTMODE 拉低的操作,需要重启,固件才能运行。
3.8 电源设计
芯片供电电压:3.3V,正常工作供电范围:3.0V-3.6V。请勿超过该范围,超过 3.6V 可能会对芯片造成
永久性损坏,低于 3.0V 可能整体性能会下降,总电流建议 500mA 以上。芯片每个电源输入脚应放置相应
滤波电容。
15
3.9 参考设计原理图
4 Layout 设计
W806 芯片中间 PAD 是散热地焊盘,需要接地处理,同时需要打孔,跟地良好接触散热,中间肚皮
过孔不要做开窗设计。(图片加群查看,群号:570560884)
*滑块验证:
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