藍(lán)牙LE+IEEE802.15.4多標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線SoC解決方案

TLSR8251是Telink開發(fā)的藍(lán)牙LE+IEEE802.15.4多標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線SoC解決方案具有內(nèi)置閃存和音頻支持。它完全符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，100%無(wú)鉛。 TLSR8251結(jié)合了射頻(RF)、數(shù)字處理、協(xié)議棧軟件和藍(lán)牙低能耗(藍(lán)牙5.0)、BLE Mesh和2.4GHz專有標(biāo)準(zhǔn)的配置文件集成到單個(gè)SoC中。

TLSR8251的嵌入式512kB閃存支持動(dòng)態(tài)堆棧和配置文件配置，最終產(chǎn)品功能可通過(guò)軟件進(jìn)行配置，提供極致靈活性。TLSR8251還支持硬件OTA升級(jí)和多次引導(dǎo)切換，允許實(shí)用的產(chǎn)品功能推出和升級(jí)。

TLSR8251支持并行多標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于某些用例，TLSR8251可以“并發(fā)”運(yùn)行兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，例如，BLE和802.15.4等堆?？梢圆l(fā)運(yùn)行具有一個(gè)應(yīng)用狀態(tài)，但具有用于與不同設(shè)備。在此模式下工作的最終產(chǎn)品可以保持與智能手機(jī)或其他BLE設(shè)備，同時(shí)與802.15.4或其他2.4GHz控制和通信同時(shí)使用設(shè)備。在這種情況下，它與藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)兼容，支持BLE規(guī)格高達(dá)藍(lán)牙5.0，可輕松連接藍(lán)牙智能手機(jī)支持BLE從模式和主模式操作的電話、平板電腦、筆記本電腦，包括廣播、加密、連接更新和通道圖更新。同時(shí)，它還支持IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，非常適合創(chuàng)建可在家中使用的互操作解決方案。這該功能使產(chǎn)品能夠通過(guò)單個(gè)芯片連接智能手機(jī)和家庭自動(dòng)化世界無(wú)需外部集線器。

TLSR8251集成了硬件加速功能，以支持復(fù)雜的安全操作藍(lán)牙所需，達(dá)到并包括5.0標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需外部DSP，從而顯著減少產(chǎn)品eBOM。

TLSR8251支持單或雙模擬話筒或數(shù)字話筒以及立體聲音頻為語(yǔ)音搜索和其他此類應(yīng)用程序提供增強(qiáng)語(yǔ)音性能的輸出。這個(gè)TLSR8251還包括用于與外部組件接口的全系列片上外圍設(shè)備例如LED、傳感器、觸摸控制器、鍵盤和電機(jī)。這使其成為理想的單芯片可穿戴設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)和HID(人機(jī)界面設(shè)備)應(yīng)用解決方案設(shè)備、智能照明、智能家居設(shè)備、高級(jí)遙控器和無(wú)線玩具。

1.1方框圖

TLSR8251旨在提供高集成度、超低功耗應(yīng)用功能。這個(gè)系統(tǒng)框圖如圖1-1所示。

*備注：

1) 標(biāo)有不同顏色的模塊屬于不同的電源域。每個(gè)的電源狀態(tài)power domain可以獨(dú)立于其他power domain進(jìn)行控制，例如音頻模塊(包括I2S、DMIC、AMIC)可單獨(dú)通電或斷電不考慮其他模塊，如電源管理模塊、時(shí)鐘等。

2) BLE/802.15.4/2.4GHz無(wú)線電、USB和音頻(I2S、DMIC、AMIC)電源默認(rèn)關(guān)閉

3) 電源管理模塊和時(shí)鐘應(yīng)始終通電，即使在深度睡眠時(shí)也是如此。

4)在深度睡眠中，除電源管理和時(shí)鐘外，所有其他模塊都應(yīng)斷電。

TLSR8251集成了功率平衡的32位MCU、BLE/802.15.4/2.4GHz無(wú)線電、32kB SRAM、512kB內(nèi)部閃存，帶PGA的14位ADC，模擬和數(shù)字麥克風(fēng)輸入，立體聲音頻輸出，6通道PWM(1通道IR/IR FIFO/IR DMA FIFO)，一個(gè)正交解碼器(QDEC)，豐富和靈活的GPIO接口，以及物聯(lián)網(wǎng)所需的幾乎所有外圍設(shè)備HID(人機(jī)界面設(shè)備)應(yīng)用程序開發(fā)(如藍(lán)牙低能耗和IEEE802.15.4). TLSR8251還包括多級(jí)電源管理設(shè)計(jì)，允許超低功耗電源操作，使其成為可穿戴和電源限制應(yīng)用的理想選擇。由于TLSR8251的高集成度，幾乎不需要外部組件來(lái)滿足客戶的超低成本要求。

1.2主要特點(diǎn)

1.2.1一般特征

一般特點(diǎn)如下：

1) 4字節(jié)芯片UID(唯一ID)。

2) 嵌入式32位專用微控制器。比ARM M0更好的功率平衡性能指令緩存控制器最高運(yùn)行速度可達(dá)48MHz

3) 程序存儲(chǔ)器：內(nèi)部512kB閃存。

4) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：32kB片上SRAM，包括在深度休眠下保持高達(dá)32kB的SRAM

5) RTC和其他計(jì)時(shí)器：24MHz和32.768kHz晶體時(shí)鐘源和32kHz/24MHz嵌入式RC振蕩器，其中，外部24MHz用于驗(yàn)證內(nèi)部32K時(shí)鐘內(nèi)部32KHz用于低精度應(yīng)用，外部32.768用于高精度應(yīng)用 三個(gè)通用32位計(jì)時(shí)器，在激活模式下有四種可選模式 看門狗定時(shí)器 低功率模式下可用的低頻32kHz定時(shí)器

6) 一組豐富的I/O： 高達(dá)32/17/10 GPIO，具體取決于軟件包選項(xiàng)。所有數(shù)字IOs都可以用作GPIOS。 DMIC(數(shù)字話筒)。AMIC(模擬話筒)。I2S。立體聲音頻輸出。 SPI。I2C。UART具有硬件流控制和7816協(xié)議支持。USB。太古調(diào)試界面。

7) 最多6個(gè)差分PWM通道： PWM1～PWM5：5路正常PWM輸出。? PWM0：1個(gè)通道，具有IR/IR FIFO/IR DMA FIFO模式，用于IR生成。

8) 傳感器： 14位10通道(僅GPIO輸入)SAR ADC，帶4通道差分輸入PGA，有效位：10.5位 溫度傳感器

9) 一個(gè)正交解碼器。

10) 具有128位密鑰的嵌入式硬件AES分組密碼和軟件AES-CCM。

11) 橢圓曲線加密(ECC)支持的嵌入式硬件加速BLE 5.0及以下藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)。

12) 嵌入式低功耗比較器。

13) 工作溫度：-40℃～+85℃

14) 支持將BLE、BLE Mesh和2.4GHz專有技術(shù)集成到單個(gè)SoC中，無(wú)需對(duì)外部DSP的要求。

1.2.2射頻特性

射頻功能包括：

1) 嵌入BLE/802.15.4/2.4GHz射頻收發(fā)器，在全球2.4GHz ISM頻段工作。

2) 藍(lán)牙5.0兼容，1Mbps、2Mbps、長(zhǎng)距離125kbps和500kbps模式。

3) 符合IEEE802.15.4，250kbps。

4) 2.4GHz專有1Mbps/2Mbps/250kbps/500kbps模式，具有自適應(yīng)頻率跳躍功能支持。

5) ANT模式

6) 接收靈敏度：-96dBm@BLE1Mbps模式，-99.5dBm@IEEE802.15.4 250kbps模式- 93dBm@BLE 2Mbps模式，-99dBm@BLE 500kbps模式，-101dBm@BLE 125kbps模式

7) Tx輸出功率：高達(dá)+10dBm。

8) 單針天線接口。

9) 分辨率為+/-1dB的RSSI監(jiān)測(cè)。

10) 自動(dòng)確認(rèn)、重傳和流量控制。

11)支持單天線AOA/TX BLE定位功能。

1.2.3電源管理模塊的特點(diǎn)

電源管理模塊的功能包括：

1) 嵌入式LDO和DCDC。

2) 電池監(jiān)視器：支持低電池檢測(cè)。

3) 電源：1.8V～3.6V。

4) 多級(jí)電源管理可最大限度地降低功耗。

5)低功耗： 全芯片接收模式：5.3mA? 全芯片發(fā)送模式：4.8mA@0dBm，帶DCDC 具有外部喚醒功能的深度睡眠(無(wú)SRAM保留)：0.4μA SRAM保留深度睡眠：1μA(8kB SRAM保留)，1.2μA(16kBSRAM保留)，1.4μA(32kB SRAM保留) 帶外部喚醒的深度睡眠，32K RC振蕩器打開(無(wú)SRAM保留)：0.9μA 深度睡眠，SRAM保持，32K RC振蕩器開啟：1.5μA(8kB SRAM保留)，1.7μA(16kB SRAM保留)，1.9μA(32kB SRAM保留)

1.2.4 USB功能

USB功能包括：

1) 與USB2.0全速模式兼容。

2) 支持9個(gè)端點(diǎn)，包括控制端點(diǎn)0和8個(gè)可配置數(shù)據(jù)端點(diǎn)。

3) 獨(dú)立電源域。

4)通過(guò)USB端口支持ISP(系統(tǒng)內(nèi)編程)。

1.2.5閃光燈功能

TLSR8251嵌入閃存，具有以下功能：

1) 總計(jì)512kB(4Mbits)。

2) 靈活的體系結(jié)構(gòu)：每個(gè)扇區(qū)4kB，每個(gè)塊64kB/32kB。

3) 每個(gè)可編程頁(yè)最多256字節(jié)。

4) 寫保護(hù)全部或部分內(nèi)存。

5) 扇區(qū)擦除(4kB)。

6) 塊擦除(32kB/64kB)。

7) 循環(huán)耐久性：100000個(gè)程序/擦除。

8) 數(shù)據(jù)保留：典型的20年保留期。

9) 用于反克隆保護(hù)的多固件加密方法。

1.2.6 BLE特性

1) 藍(lán)牙5.0支持

2) 125Kbps和500Kbps數(shù)據(jù)速率的遠(yuǎn)程支持

3) Telink專有網(wǎng)格支持

4) 支持單天線AOA/TX BLE定位功能

5) Telink擴(kuò)展配置文件，支持基于語(yǔ)音命令的搜索

1.2.7 BLE網(wǎng)格特征

Telink專有的BLE Mesh功能包括：

1) 支持靈活的網(wǎng)格控制，如N-to-1和N-to-M;

2) 支持200多個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)延遲切換控制;

3) 支持200多個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)更新;

4) 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的安全控制和可擴(kuò)展標(biāo)識(shí);

5) 8/16組可同時(shí)控制;

6) 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)128/256個(gè)節(jié)點(diǎn);

7) 可配置為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多跳或少跳(例如4跳)，單跳延遲小于15ms;

8) 靈活的射頻頻道使用，同時(shí)支持BLE廣告頻道和數(shù)據(jù)頻道抗干擾性能。

1.2.8并發(fā)模式特征

在并發(fā)模式下，芯片支持多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)工作。

典型的組合是基于藍(lán)牙LE+802.15.4的標(biāo)準(zhǔn)：BLE和基于802.15.4的協(xié)議棧 可以基于時(shí)分技術(shù)與一個(gè)應(yīng)用程序狀態(tài)并行運(yùn)行，例如BLE堆棧 將在劃分的時(shí)間段內(nèi)交替運(yùn)行。

1.3典型應(yīng)用

TLSR8251可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和HID(人機(jī)界面設(shè)備)應(yīng)用程序，如BLE智能設(shè)備、BLE mesh設(shè)備和2.4GHz IEEE 802.15.4遠(yuǎn)程控制/機(jī)頂盒。其典型應(yīng)用包括但不限于以下： 智能手機(jī)和平板電腦配件、射頻遙控器、運(yùn)動(dòng)和健身跟蹤、可穿戴設(shè)備、無(wú)線玩具、智能照明、智能家居設(shè)備、樓宇自動(dòng)化、智能電網(wǎng)、智能物流/交通/城市、消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)控制、醫(yī)療保健。
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