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` 本帖最后由 gjianw217 于 2015-10-11 19:19 编辑 对EMW3165板载硬件资源分析,主要分为三大模块进行,分别为:EMW3165开发套件总体分析, EMW3165开发套件主板(底板)分析,EMW3165开发套件扩展板分析。而所有分析,都是基于以下文档: (1)MiCOKit-3165开发套件硬件手册V1.0 (2)EMW3165 V1.1中文数据手册 (3)MiCOKit-3165底板与扩展板原理图 (4)STM32F411数据手册 一、EMW3165开发套件总体分析 MiCOKit系列开发套件采用双板层叠结构。主板是带MCU和Wi-Fi的Arduino标准板,另一块为Arduino接口扩展板。主板有多种型号,分别采用上海庆科公司(MXCHIP)不同型号的低功耗Wi-Fi模块或不同的主流32位MCU。接口扩展板为Arduino通用板、适用于多种主板,扩展板上装有RGBLED灯、传感器、调试接口等,可用于物联网、智能硬件的原型机验证和快速开发演示。硬件功能框图如下图所示: EMW3165模块的硬件框图,如下图所示,它集成了一个无线射频芯片和一个型号为STM32F411CE的Cortex-M4微控制器,内置了独一无二的“self-hosted”Wi-Fi网络函数库以及应用组件。MCU通过SDIO接口与无线模块进行连接通信,并引出了2个UART接口,1个SPI接口,1个I2C接口,以及ADC,DAC,GPIO,PWM等功能引脚。
下面是STM32F411CE的引脚图,其中红色方框中的引脚表示由EMW3165模块引出。
最后给出EMW3165开发板套件的功能接口表,其中左半部分为主板的相关资源接口,中间部分为主板与扩展板的接口,右半部分为扩展板定义的接口以及连接的传感器。接口中的Y代表黄色,R代表红色,B代表蓝色。 二、EMW3165开发套件主板(底板)分析 MiCOKit主板的接插件采用色彩来区分功能,黄色的插件是数字信号接口,蓝色的插件是模拟信号接口,红色的插件是电源接口,如下图所示。 1 EMW3165 Wi-Fi模块电路 2 按键 MiCOKit的主板上有2个按键,位于靠近板子的左下,侧面按压。一个是Reset按键;另一个是EasyLink按键。 3 Led灯 主板上有2个LED指示灯D2和D3。D3用户可以自定义功能,D2默认用来指示模块的状态: l 系统运行起来后,底板右下角的D2会先亮起,然后熄灭; l Wi-Fi连接成功后,底板右下角的D2会常亮; l 连接云端成功后,底板右下角的D2会开始1s 闪烁。 4 USB转串口 MiCOKit的主板上配有一个USB转UART的功能,选用的芯片是FT230X,并且由USB来提供电压。 5 电源 MiCOKit采用USB接口通信和供电的模式,板载了一个3.3V的高效率DC-DC模块,型号为TD6817。电路图如下所示,其中的VBUS是连接USB接口的电压引脚。 TD6817是一种高效率(96%)、恒定频率(1.5MHz)单片同步降压稳压器。当电源工作正常时,电源指示灯D1会点亮。设计有电流测试功能,板载采样电阻R7(0.22Ω),通过J1插座可以检测板子的电流,进而计算出功耗。 6 启动模式 为了方便用调试,主板上设计了2个控制运行状态的拨码开关,模式选择及原理图如下所示: 7 JTAG调试口 MiCOKit支持标准JTAG(20PIN)调试接口,可以方便连接J-LINK或者U-LINK2等调试工具,原理图如下图所示,即由于引脚限制,它只支持SWD模式。 8 Arduino接口 MiCOKit支持标准的Arduino接口,可以方便地插接各种Arduino接口的扩展板,原理图如下图所示。 三、EMW3165开发套件扩展板分析 MiCOKit扩展板是标准Arduino规格的开发板,主要的资源有: l 128x64 OLED双色显示屏; l 温湿度传感器,光照强度传感器,距离传感器,红外传感器; l 8mm RGB三色LED,手机控制色彩和亮度的调节; l 可调速微型直流电机; l 2个用户按键; l 环境传感器,九轴运动传感器(选配); l 苹果专用CP芯片(选配); l Arduino标准接口; l Arduino传感器扩展接口; l UART调试接口。 1 OLED显示屏 MiCOKit采用了一块0.96寸、128x64点阵式、黄蓝双色OLED显示屏,上面128x16为黄色显示区,下面128*48为蓝色显示区,OLED屏幕内部驱动芯片为SSD1306。这部分的原理图如下图所示。 2 RGB三色灯 MiCOKit扩展板设计一个8mm直径的RGB三色LED指示灯,通过P9813驱动,可以通过手机等实现对LED的全色彩控制。其中P9813是一款全彩点光源LED驱动芯片,采用CMOS工艺,提供三路恒流驱动及256级灰度调制输出 Ps: 由于P9813不是标准的I2C接口,为了节约IO,电路连接在I2C的总线上,但是需要配置为GPIO,根据时序图来实现调色,调光的功能。 3 距离光照传感器 MiCOKit扩展板设计了一个集成型环境亮度和接近传感器APDS-9930,由于APDS-9930芯片具有标准的I2C接口,电路连接比较简单,如图所示。 另外,该传感器在单个8引脚封装内提供I²C接口兼容的环境亮度传感器(Ambient LightSensor,ALS)和带有红外 LED 的接近传感器,其中环境亮度传感器使用双光二极管来近似0.01lux照度下低流明性能的人眼视觉反应,提供的高灵敏度使得器件可以在深色玻璃后运作。接近传感器经过完全调校可进行100毫米物体检测,免除终端设备和次组件的工厂校准需求。从明亮的阳光照射到黑暗的房间,接近检测功能都能运作良好。模块中加入微光学透镜提供红外能量的高效率传送和接收,可降低总体功耗。 4 温湿度传感器 MiCOKit扩展板设计了常用的温湿度传感器DHT11,它采用单线制串行接口,电路连接比较简单,如下图所示。 5 红外反射开关 用RPR220型光电对管,RPR220是一种一体化反射型光电探测器,其发射器是 一种砷化镓红外光二极管,而接收器是一个高灵敏度、硅平面光电三极管。为了准确监测反射的距离,三极管的集电极接在ADC的接口上,通过检测电压的大小检测反射的距离,同时接一个LED指示,可以通过LED的亮度变化判断粗略距离的远近。这部分的原理图如图所示。 6光照传感器 MiCOKit设计了一个专门的光照传感器,采用光敏电阻,光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。光敏电阻是电阻值的变化,可转化为电压的变化,所以接ADC的输入来监测电压的变化,就能推算出光线的变化,这部分的原理图如图所示。 7微型直流电动机 为了模拟现场的执行机构,MiCOKit扩展板上设计一个空心杯的电动机,型号是:LX0610C,空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机。直流电机用一个NPN的三极管驱动,简化驱动模式,使用PWM信号进行调速,这部分的电路原理图如图所示。 8 UART接口 MiCOKit扩展板还预留一个UART接口(不是RS232接口),方便用户调试和通信。该部分的电路如图所示。 9 环境传感器(选配) MiCOKit扩展板可选配博世的新款数字环境传感器BME280,该芯片集成了数字湿度、温度和大气压等三个传感器,封装在一个2.5x2.5mm的金属封装内,实现了小体积,低功耗,BME280具有标准的I2C(可选SPI)接口,电路连接比较简单,如图所示。 10九轴运动传感器(选配) MiCOKit扩展板可选配博世的新款数字九轴运动传感器BMX055,包含了一个12位的三轴加速度传感器,一个16位的三轴角速率(陀螺仪)和一个全功能的三轴地磁传感器。加速度传感器的测量范围为:±2g、±4g、±8g、±16g;陀螺仪的监测范围为:±125°/s到 ±2000°/s;磁场的测量典型值为:1300μT(X轴、Y轴)和±2500μT(Z轴)。BMX055具有标准的I2C(可选SPI)接口,每一个传感器都有独立的中断功能, 电路连接比较简单,如图所示。 11苹果认证芯片(选配) 为了便于苹果Home Kit等开发,MiCOKit板载一个苹果的认证芯片(Appleauthentication coprocessor,CP),用于开发苹果认证的外设。具体的资料和使用方法请咨询苹果公司。 |
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