CH579/CH57x 硬件設計

ch579/ch573/ch57x 硬件設計

在進行設計之前 先根據自己的實際需要來選擇合適的型號, 可以參見 https://www.cnblogs.com/iot-fan/p/13439275.html CH579 系列上手指南中的一些型號進行選擇.
CH579/CH578 建議密切關注wch 官網的最新的參考設計
CH58M2/583M/579M/578M 所用的QFN48封裝有些特殊,不是對稱的QFN48,設計時務必小心

獲取官方的硬件資料: 直接在官網搜索相關的芯片,一般建議搜索同系列最高配置的芯片,比如找CH577的搜索CH579即可

本文分以下章節:

1. 電源部分
2. 時鍾部分
3. 復位引腳
4. 天線部分
5. 調試與燒錄接口
6. USB部分
7. 以太網部分
8. LCD設計
9. GPIO設計
10. 設計參考原理圖
11. layout注意事項

[電源部分]

除了 CH573X/CH583M 是1.7v-3.6v供電外,其他的CH57x/CH58x系列芯片的型號都是2.3v-3.6v供電
CH577/578/579對電源有些要求,請留意wch官方的最新的參考設計
芯片可以通過內置的LDO或者DCDC為內核以及RF部分供電

集成DCDC與LDO:

芯片的內部工作電壓往往只有1.幾v,而供電往往是3.3v,就需要進行降壓,而降壓通常有兩種方式:DCDC和LDO方式

DCDC與LDO對比

• DCDC方式:
  1. 表現為供電電流會低一些,功耗友好,
  2. 需要一個功率電感(增加BOM),
  3. 一定程度的降低RX的接收靈敏度.
• LDO方式:
  1. 電流稍微大些,
  2. 但是無需外部電感,只需要把電感的引腳直接並聯,或者貼0歐電阻即可,這樣成本低,
  3. 接收靈敏度會好一些.

DCDC方式下:

1. DCDC功率電感WCH的開發板用的是順絡SPH202012H220MT,其他型號注意電流和等效電阻

[時鍾部分]

高頻時鍾

• CH577/578/579有內部高頻RC,不用無線的話,做普通MCU時鍾准確度要求不高,可以用內部;但是如果做無線通信/以太網通信,外部高頻時鍾是必須的;
• CH573/571/581/583/582/581,手冊並沒有標明有內部RC,這意味着,外部晶振是必須存在的;

低頻時鍾

• BLE主機模式,為了良好的兼容性,必須加外部32768
• BLE從機模式,對RTC定時沒有什么要求的話,可以用內部低頻RC做RTC時鍾.
• 其他情況,視實際需求而定.

晶體選擇:

• 外部高頻晶體
  • 推薦參數:32Mhz/10ppm/12pF
  • 無源晶體往往有三個關鍵參數:頻率/誤差/負載電容,CH57x系列芯片 在使用BLE時候, 所選用的晶體的推薦參數是32Mhz/10ppm/12pF,盡管芯片內部支持負載電容調節,但是調節的范圍是有限的,只支持晶體負載電容在9-16pF的調節
• 外部低頻晶體
  • 32.768Khz/20ppm/12.5pF
• 更高要求的場景,一般是建議進行實際的測量來調整內部的電容值,當然,這是所有的產品設計時候的一般規律.

[復位引腳]

復位引腳開啟后,內部的上拉會生效,不用再掛外部上拉,如果用不到復位,直接懸空即可.
芯片提供了一個可選擇的外部復位引腳,在與PB23復用,當作為復位使用時候,是低電平有效,但是注意以下事項

1. 對於ch577/578/579,SWD使能后,外部復位(PB23)這個引腳自動強制關閉;
2. 在使用reset引腳對應的外設后,必須要把外部復位關掉,如在ch579上使用LCD;
3. 外部復位在燒錄時候修改后,一定要重新上電才會生效;
4. 在芯片處於ISP 的boot時候,這時候如果復位有效,會導致芯片退出isp;
5. 芯片出廠的默認配置,復位引腳是沒有啟用的.
6. 如果使用按鍵做復位,需要並聯10nF(103)的電容對地(CH573F/571F必須).
   * 新版本的CH579 在bootloader 版本>=2.8后,如果外部掛104(100nF)電容,會導致芯片上電時候產生的復位是外部復位而不是上電復位,導致進到bootloader后就跳出去了, 保險的方法是掛103,能不掛就不掛
   * ch571/573 外部復位時候,必須大於1us,加電容其實主要消抖

[天線部分]

• CH57x系列芯片的天線部分內部集成balun,低通, 引腳已經在內部做了50歐姆的阻抗,通常情況下,只需要直接50ohm的 天線即可
• 在不要求極致性能的情況下,直接使用常見的2.4G的PCB/SMA/IPEX的天線即可
• 天線對凈空要求比較高, layout 時候注意,對於陶瓷天線,嚴格遵循其layout指南
• 個人建議,盡量使用PIFA天線,就是倒F天線,這樣可以大大增強天線引腳的抗ESD能力
• 在可能需要SRRC/CE/FCC 之類的認證時候,建議在輸出引腳,預留 π 濾波的位置, 可以先貼0歐電阻直連到天線.

[調試與燒錄接口]

燒錄支持UART/USB/SWD方式(對於CH579,ARM-SWD功能需要芯片的bootloader>=2.5才能開啟), 但是由於不是所有的型號都具有USB外設,而SWD接口可能一些封裝沒有引出具體的IO,所以設計時候這里一定要謹慎.

• SWD:
  • 對於CH578M/CH579M 使用PB16_SWDIO / PB17_SWCLK(只有QFN48的芯片才支持,並且有局限性)
  • 對於CH571/CH573等RISC-V內核芯片SWD 在 PB14,PB15,此SWD為wch專有,非通用的arm-swd
• USB: PB10_D- /PB11_D+; (強烈建議使用)
• UART1: PA8/PA9  (不推薦使用)
• USB/UART 下載觸發 IO: 大多數芯片CH57x,CH58x洗牌默認PB22,(上電時候此腳低電平將會進入固件下載模式),其他芯片參考 https://www.cnblogs.com/iot-fan/p/13498088.html

[USB部分]

[以太網部分]

[LCD設計]

LCD的功能 SEG使能是4個IO一個控制位的, 如果SEG選用的IO 不連續,一定嚴格參考手冊上SEG寄存器使能對應IO 范圍:

[9.GPIO設計]

• CH577/CH578/CH579 的GPIO 具有中斷功能的只有0-15,如PA0-PA15,PB0-PB15
• CH571/CH573 的所有GPIO都具有中斷功能
• GPIO中斷能夠在休眠下喚醒芯片
• 沒有用到的GPIO 懸空即可,默認上電是懸浮輸入,如果做低功耗,這些IO要有確定的電平才行,可以初始化為上拉輸入或者下拉輸入

[設計參考原理圖]

[layout注意事項]

圖片來源: 沁恆微電子官方 CH579 EVT 開發板: http://www.wch.cn/downloads/CH579PCB_ZIP.html

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