目錄

一、硬件介紹

二、芯片主控

1.模組介紹

2.原理圖介紹

3.模組供電電路

三、電源轉換部分

1.OVP過壓保護電路

2.CHG充電電路

3.系統電源橋接電路

4.LDO電路?

四、Debug電路?

1.一鍵下載電路?

五、QSPI屏幕?

六、SD卡

七、AUDIO音頻

八、GPIO電路

1.按鍵部分

2.震動馬達

3.RGB彩燈

4.GPIO 30P排針

九、外設傳感器

1.六軸IMU-慣性測量單元

2.三軸地磁傳感器

3.環境光傳感器

十、 黃山派總體介紹

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一、硬件介紹

在【黃山派-SF32LB52】——手把手入門學習筆記中了解了環境搭建與工程編譯下載，我們可以通過官方SDK中的各種DEMO進行下載測試增加對黃山派的興趣。

通過原理圖的學習對消費電子低功耗總線復用等問題有了更加深入的了解；以下是通過黃山派硬件資料進行的學習理解總結筆記，有理解錯的部分還請大佬指正修改補充。

參考鏈接：立創·開源SF32LB52模組 | 立創開發板技術文檔中心

硬件開源鏈接：【立創·黃山派】SF32LB52開發板 - 立創開源硬件平臺

二、芯片主控

1.模組介紹

立創·黃山派采用思澈科技SF32LB52-MOD-1-N16R8通用型低功耗藍牙MCU模組，采用思澈科技的SF32LB525UC6芯片(QFN-68L-EP(7x7)封裝)，搭載Arm Cortex-M33 STAR-MC1雙核處理器，工作頻率高達240MHz，工作溫度-40到85°C。16MB QSPI-NOR Flash + 8MB OPI-PSRAM，27.9*18.0*3.1mm。

52系列主打QSPI屏，55系列支持mipi屏，56系列支持RGB屏，58系列支持以上所有。

參考鏈接：【立創·開源SF32LB52模組】芯片簡介

2.原理圖介紹

SF32LB52-MOD-1-N16R8模組共68個管腳，GPIO從PA00到PA44(無PA21)，16路GND，1路VDD33_VOUT(3.3V電源輸出)，1路VSYS(電源供電3.2-4.7V，推薦3.8V)，2路AU_DAC1P/N(音頻DAC差分輸出)，1路MIC_BIAS(MIC偏置電壓)，1路MIC_ADC_IN(模擬音頻輸入)，1路VBATS(電池電壓檢測)，1路NC空腳(原理圖中為空腳，但是手冊管腳布局圖中62腳為VCC,可能有點小bug)(44+16+1+1+2+1+1+1+1=68)。

3.模組供電電路

其中VSYS供電引腳外接一款微源半導體的LP5240HVF功率電子負載開關芯片，EN使能引腳上拉并由CH_RTS控制(由原理圖看HC_RTS另一端接在CH340N的RTS引腳，可由串口助手通過勾選RTS流控來控制主控芯片復位)。

三、電源轉換部分

1.OVP過壓保護電路

左側OVP(Over Voltage Protection 過電壓保護)部分采用微源半導體的LP5305AQVF芯片進行過電壓過電流保護，VIN輸入由TYPE-C USB進行供電，VOUT輸出串聯一個LED綠色指示燈。

①過壓保護：保護電池充電系統。當VIN電壓高于5.1V(Typ.)時，系統將斷開開關；電池過壓閾值VBOVP內部設置為4.35V，若電池電壓超過閾值開關關斷，Fault引腳拉低，當電池電壓降至Vbovp-△Vbop時開關重新開啟，而在一個充電周期內如果電池過壓超過15次開關永久關閉，需重新接通VIN電源或EN信號才可清除此事件。

②過溫保護：如果芯片結溫超過140℃(Typ.)將進入過溫保護(OTP)狀態所有功能均無法使用，需結溫降低才可恢復正常運行。

③過流保護：閾值可以通過連接在ISET引腳到GND的電阻來調整(Iocp=25000/Rset)，原理圖中使用20K電阻，I=25000/20000=1.25A，過流后設備會在一段Toc延時事件內限制電流；托電流持續超過Toc開關將會關閉并且故障引腳變為低電平，在Tocr后開關再次軟啟動，而在一個充電周期內如果過流事件超過15次開關永久關閉，需重新接通VIN電源或EN信號才可清除此事件。

2.CHG充電電路

CHG(充電)采用艾為的AW32001ECSR一款可編程鋰離子/鋰聚合物電池充電芯片，鋰電池采用GH1.25mm接口供電(鋰電池電壓網絡為VBAT_S，由30P排針5-6腳通過跳線帽短接至VBAT網絡然后接到芯片VBAT引腳)；電源輸入由過流過壓保護芯片輸出的VBUS_5V供電，控制VBAT鋰電池電壓，芯片最終輸出至VSYS_S網絡，然后由30P排針7-8腳通過跳線帽短接至VSYS系統電源網絡。

NTC溫度感應拉至VDD未使用；SDA、SCL通過I2C總線可以設置充電電流(最大Ichg=512mA)；INT充電芯片中斷引腳通過MOS管連接到PA34_PWRKEY引腳，

INT引腳從芯片手冊中可知：INT引腳有多種功能，其中Interrupt to host(INT)中指示芯片可以輸出一個256us低電平中斷脈沖用來表示：充電完成、檢測到良好輸入源、充電狀態變化、紫外線防護涂層或輸入過壓保護、任何故障。

還有一個Batter Disconnection Function功能指出在INT引腳可用于在特定條件下切斷電池與系統之間的連接從而手動復位系統；讓INT的邏輯狀態持續低于Trst_dgl（通過REG01H[7:6]進行編程）的時間段時電池與系統斷開連接，之后再延遲時間為Trst_dur（REG01H[5]）之后，Q2自動導通系統再次由電池供電；在關機期間INT引腳不受高低電平限制。此外還有Shipping Mode等功能。

但是從原理圖中可知芯片的INT引腳接到MOS管的漏極，PA34_PWRKEY引腳連接MOS柵極，高電平時柵極源極形成電場MOS導通，CHG_INT拉低；低電平時MOS截止，可以看出通過INT引腳可控制電池的供電使能(而立創開發板技術文檔Interruption中指出PA_34還連接了充電芯片的中斷引腳，在電源狀態發生變化時會有中斷產生)(由于目前還未接入電池測試此處還有待驗證)。

3.系統電源橋接電路

與模組供電相同同樣使用微源半導體的LP5240HVF功率電子負載開關芯片，將VSYS系統模組電源網絡輸出到VSYS_1網絡的各個外設(3.3V電源、屏幕、A+G+M三傳感器)電源中，開關由PA38引腳控制，可以控制其他外設的通斷進而實現低功耗。

4.LDO電路?

LDO芯片采用鈺泰的ETA5055V330DS2F芯片將VSYS_1網絡的電源轉為3.3V的VCC_3V3_S網絡，然后由30P排針11-12腳通過跳線帽短接至VCC_3V3電源網絡來供給屏幕、SD卡以及芯片邏輯上拉供電使用。

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5.黃山派供電邏輯框圖?

四、Debug電路?

USB接口使用TYPE-C-16P：供電USB_VBUS_5V網絡通過過壓過流保護芯片轉為VBUS_5V供系統使用，兩個CC引腳通過5.1K電阻下拉接地表示支持大電流充電的專用充電口并表示USB接入。

VBUS_5V通過兩個大阻值電阻分壓接到PA44_VBUSDET引腳來檢測供電，對于兩個電阻Ra和Rb組成的串聯分壓電路，輸入電壓Vin，輸出電壓Vout可使用下列公式計算：

串口電路使用沁恒的UCH340N?USB轉串口芯片，芯片供電使用鈺泰的ETA5055V330DS2FLDO芯片將VBUS_5V轉為CH_3V3單獨為串口芯片供電，防止芯片重啟時導致芯片停止工作串口關閉。

CH340N為SOP-8封裝并內置時鐘無需外部晶振；同時批號為4開頭的CH340N的IO支持耐壓5V防止內電流倒灌；UD+/UD-內置上拉電阻接到USB總線DP/DM;串口輸入空閑時RXD為高電平，輸出空閑時TXD為高電平。

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1.一鍵下載電路?

MCU正常工作狀態：DTR默認不輸出，RTS默認高電平，MCU正常運行引用程序。

一鍵下載(本電路進行一鍵復位)：計算機端打開串口，設置DTR#為高電平、設置RTS#為低電平、再高電平，MCU進行下載程序。下載完成后設置DTR#為低電平(串口助手勾選ＤＴＲ)、設置RTS#為低電平(串口助手勾選RTS)、再高電平(串口助手取消勾選RTS)，MCU正常運行程序，關閉串口前保持DTR#不變。注意MODEM數據與引腳電平是相反的，如果NRST引腳需要支持額外的手動復位，那么可以再RTS#與NRST之間串聯一個1-2K電阻或者陽極接NRST的二極管。

五、QSPI屏幕?

屏幕接口使用22P的0.5mm間距翻蓋式雙側觸電/上下接FPC連接器，黃山派使用1.85寸390*450分辨率Quad SPI接口的AMOLED屏幕，僅需VBAT電源供電，無需背光電路。OLED Driver IC：CO5300AF-01，Power IC：BV6802W，TP IC：FT6146-M00。

屏幕QSPI接口使用D0-D3，CLK，CS引腳，LCD_RSTB為LCD復位信號，LCD_TE為LCD數據同步信號；觸摸使用I2C接口與INT中斷接口和RTN復位接口。

六、SD卡

板載Micro SD卡插槽，SD卡接口采用標準SPI模式，使用DI、DO、CLK、CS引腳驅動SD卡；CD引腳用于SD卡插入檢測(插入時低電平)；通過串聯22R電阻進行限流保護與阻抗匹配從而抑制干擾。

七、AUDIO音頻

開發板板載集成Mems MIC和音頻功放芯片，支持板上mic的音頻信號輸入與模擬音頻輸出，板載Class-D音頻PA外接GH-1.25mm接口的3W/4Ω或2W/8Ω喇叭(因對音頻部分了解較少，這里先做簡要概述，后續補充)。

八、GPIO電路

1.按鍵部分

黃山派板載兩個按鍵，其中PA43為完全獨立的用戶按鍵，按鍵引腳平時通過15K電阻下拉，當按鍵按下時接到VBAT為高電平并通過串聯的0402封裝5.1K電阻進行限流，并增加一個TVS進行靜電浪涌保護；PA34為復位按鍵，拉高10S可以強制復位芯片，同時PA34還連接充電芯片的INT引腳，充電芯片的INT引腳接到MOS管的漏極，PA34_PWRKEY引腳連接MOS柵極，高電平時柵極源極形成電場MOS導通，CHG_INT拉低；低電平時MOS截至，在電源狀態發生改變時會有中斷產生并可控制供電使能。

2.震動馬達

芯片通過PA20引腳控制CJ3134K KF的N MOS，引腳通過輸出PWM信號控制柵極電壓，從而決定震動馬達的工作。柵極平時通過1.5M電阻下拉接地關閉MOS導通，漏極電阻想留保護作用、電容平滑電壓而穩定供電，二極管防反接而損壞電路。

3.RGB彩燈

采用2020封裝的WS2812B彩燈，供電則是使用芯片的LDO，使用之前需打開芯片的LDO電源輸出。

4.GPIO 30P排針

采用30P 1.27mm間距的SMD封裝排針，其中5-6腳用來測試VBAT路徑功耗，可以把電池和充電芯片與下游斷開。7-8腳用來測試VSYS路徑功耗，可以把VSYS與下游斷開。11-12腳用來測試VCC_3V3路徑功耗，可以把VCC_3V3與下游斷開。正常運行時要求5-6、7-8、11-12腳加跳線帽。

九、外設傳感器

首先供電使用鈺泰的ETA5055V330DS2F芯片將VSYS_1網絡的電源轉為3.3V的GS_3V3傳感器電源網絡，使用PA30來控制傳感器外設的使用。三個傳感器不同地址并共用一條I2C總線。I2C_SDA使用PA39引腳，I2C_SCL使用PA40引腳。

參考鏈接：立創·黃山派SF32LB52基礎例程Sensor

1.六軸IMU-慣性測量單元

LSM6DS3TR-C是一款高性能的 6 軸慣性測量單元（IMU），集成了三軸加速度計和三軸陀螺儀，支持 I2C 和 SPI 通信接口，具有低功耗、高動態范圍、高精度等特點。

加速度測量：三軸加速度計能夠測量設備在三個正交方向（X、Y、Z 軸）上的加速度，通過檢測內部質量塊在加速度作用下產生的慣性力，將其轉化為電信號，經過處理后輸出加速度數據，測量范圍通常可設置為 ±2g、±4g、±8g 或 ±16g。

角速度測量：三軸陀螺儀用于測量設備繞三個正交軸的旋轉角速度，利用科里奧利力原理，當設備旋轉時，內部的振動結構會受到科里奧利力的作用，產生相應的電信號，經過處理后得到角速度數據，測量范圍一般有 ±125°/s、±250°/s、±500°/s、±1000°/s 和 ±2000°/s 等多種可選。

2.三軸地磁傳感器

MMC5603NJ是一系列磁傳感器，采用先進的霍爾效應技術，通過 I2C 接口與主控芯片通信，具有高靈敏度、低噪聲、寬工作電壓范圍等優勢。

利用霍爾效應原理，當有磁場作用于傳感器時，傳感器內部的霍爾元件會產生霍爾電壓，該電壓與磁場強度成正比。通過對霍爾電壓的精確測量和處理，MMC56X3 能夠檢測環境中的磁場強度和方向。

3.環境光傳感器

LTR-303ALS-01是一款光寶的數字環境光傳感器，通過 I2C 或 SPI 接口與外部設備進行通信，具有低功耗、高精度等特點，能夠適應多種復雜的光照環境。

LTR303 內部集成了光電二極管，能夠感知環境中的可見光與紅外光。通過光電轉換原理，將光信號轉化為電信號，再經過內部的 ADC（模擬數字轉換器）將模擬電信號轉換為數字信號，從而實現對環境光照強度的精確測量，測量范圍可達 0.01 - 88,000 lux。

作用：根據環境光強度自動調節屏幕亮度，在保證顯示效果的同時降低設備功耗，提升用戶體驗。

十、 黃山派總體介紹