CH579/CH57x 硬件设计

ch579/ch573/ch57x 硬件设计

在进行设计之前 先根据自己的实际需要来选择合适的型号, 可以参见 https://www.cnblogs.com/iot-fan/p/13439275.html CH579 系列上手指南中的一些型号进行选择.
CH579/CH578 建议密切关注wch 官网的最新的参考设计
CH58M2/583M/579M/578M 所用的QFN48封装有些特殊,不是对称的QFN48,设计时务必小心

获取官方的硬件资料: 直接在官网搜索相关的芯片,一般建议搜索同系列最高配置的芯片,比如找CH577的搜索CH579即可

本文分以下章节:

1. 电源部分
2. 时钟部分
3. 复位引脚
4. 天线部分
5. 调试与烧录接口
6. USB部分
7. 以太网部分
8. LCD设计
9. GPIO设计
10. 设计参考原理图
11. layout注意事项

[电源部分]

除了 CH573X/CH583M 是1.7v-3.6v供电外,其他的CH57x/CH58x系列芯片的型号都是2.3v-3.6v供电
CH577/578/579对电源有些要求,请留意wch官方的最新的参考设计
芯片可以通过内置的LDO或者DCDC为内核以及RF部分供电

集成DCDC与LDO:

芯片的内部工作电压往往只有1.几v,而供电往往是3.3v,就需要进行降压,而降压通常有两种方式:DCDC和LDO方式

DCDC与LDO对比

• DCDC方式:
  1. 表现为供电电流会低一些,功耗友好,
  2. 需要一个功率电感(增加BOM),
  3. 一定程度的降低RX的接收灵敏度.
• LDO方式:
  1. 电流稍微大些,
  2. 但是无需外部电感,只需要把电感的引脚直接并联,或者贴0欧电阻即可,这样成本低,
  3. 接收灵敏度会好一些.

DCDC方式下:

1. DCDC功率电感WCH的开发板用的是顺络SPH202012H220MT,其他型号注意电流和等效电阻

[时钟部分]

高频时钟

• CH577/578/579有内部高频RC,不用无线的话,做普通MCU时钟准确度要求不高,可以用内部;但是如果做无线通信/以太网通信,外部高频时钟是必须的;
• CH573/571/581/583/582/581,手册并没有标明有内部RC,这意味着,外部晶振是必须存在的;

低频时钟

• BLE主机模式,为了良好的兼容性,必须加外部32768
• BLE从机模式,对RTC定时没有什么要求的话,可以用内部低频RC做RTC时钟.
• 其他情况,视实际需求而定.

晶体选择:

• 外部高频晶体
  • 推荐参数:32Mhz/10ppm/12pF
  • 无源晶体往往有三个关键参数:频率/误差/负载电容,CH57x系列芯片 在使用BLE时候, 所选用的晶体的推荐参数是32Mhz/10ppm/12pF,尽管芯片内部支持负载电容调节,但是调节的范围是有限的,只支持晶体负载电容在9-16pF的调节
• 外部低频晶体
  • 32.768Khz/20ppm/12.5pF
• 更高要求的场景,一般是建议进行实际的测量来调整内部的电容值,当然,这是所有的产品设计时候的一般规律.

[复位引脚]

复位引脚开启后,内部的上拉会生效,不用再挂外部上拉,如果用不到复位,直接悬空即可.
芯片提供了一个可选择的外部复位引脚,在与PB23复用,当作为复位使用时候,是低电平有效,但是注意以下事项

1. 对于ch577/578/579,SWD使能后,外部复位(PB23)这个引脚自动强制关闭;
2. 在使用reset引脚对应的外设后,必须要把外部复位关掉,如在ch579上使用LCD;
3. 外部复位在烧录时候修改后,一定要重新上电才会生效;
4. 在芯片处于ISP 的boot时候,这时候如果复位有效,会导致芯片退出isp;
5. 芯片出厂的默认配置,复位引脚是没有启用的.
6. 如果使用按键做复位,需要并联10nF(103)的电容对地(CH573F/571F必须).
   * 新版本的CH579 在bootloader 版本>=2.8后,如果外部挂104(100nF)电容,会导致芯片上电时候产生的复位是外部复位而不是上电复位,导致进到bootloader后就跳出去了, 保险的方法是挂103,能不挂就不挂
   * ch571/573 外部复位时候,必须大于1us,加电容其实主要消抖

[天线部分]

• CH57x系列芯片的天线部分内部集成balun,低通, 引脚已经在内部做了50欧姆的阻抗,通常情况下,只需要直接50ohm的 天线即可
• 在不要求极致性能的情况下,直接使用常见的2.4G的PCB/SMA/IPEX的天线即可
• 天线对净空要求比较高, layout 时候注意,对于陶瓷天线,严格遵循其layout指南
• 个人建议,尽量使用PIFA天线,就是倒F天线,这样可以大大增强天线引脚的抗ESD能力
• 在可能需要SRRC/CE/FCC 之类的认证时候,建议在输出引脚,预留 π 滤波的位置, 可以先贴0欧电阻直连到天线.

[调试与烧录接口]

烧录支持UART/USB/SWD方式(对于CH579,ARM-SWD功能需要芯片的bootloader>=2.5才能开启), 但是由于不是所有的型号都具有USB外设,而SWD接口可能一些封装没有引出具体的IO,所以设计时候这里一定要谨慎.

• SWD:
  • 对于CH578M/CH579M 使用PB16_SWDIO / PB17_SWCLK(只有QFN48的芯片才支持,并且有局限性)
  • 对于CH571/CH573等RISC-V内核芯片SWD 在 PB14,PB15,此SWD为wch专有,非通用的arm-swd
• USB: PB10_D- /PB11_D+; (强烈建议使用)
• UART1: PA8/PA9  (不推荐使用)
• USB/UART 下载触发 IO: 大多数芯片CH57x,CH58x洗牌默认PB22,(上电时候此脚低电平将会进入固件下载模式),其他芯片参考 https://www.cnblogs.com/iot-fan/p/13498088.html

[USB部分]

[以太网部分]

[LCD设计]

LCD的功能 SEG使能是4个IO一个控制位的, 如果SEG选用的IO 不连续,一定严格参考手册上SEG寄存器使能对应IO 范围:

[9.GPIO设计]

• CH577/CH578/CH579 的GPIO 具有中断功能的只有0-15,如PA0-PA15,PB0-PB15
• CH571/CH573 的所有GPIO都具有中断功能
• GPIO中断能够在休眠下唤醒芯片
• 没有用到的GPIO 悬空即可,默认上电是悬浮输入,如果做低功耗,这些IO要有确定的电平才行,可以初始化为上拉输入或者下拉输入

[设计参考原理图]

[layout注意事项]

图片来源: 沁恒微电子官方 CH579 EVT 开发板: http://www.wch.cn/downloads/CH579PCB_ZIP.html

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