Ai-WB2-01S это миниатюрный модуль Wi-Fi и BLE, разработанный компанией Shenzhen Ai-Thinker Technology Co., Ltd. Модуль оборудован чипом BL602, это SoC (на основе ядра 32-bit RISC CPU [3] с пониженным энергопотреблением и 276KB RAM), поддерживающий протоколы Wi-Fi 802.11b/g/n и BLE 5.0. Этот чип может широко применяться в устройствах Интернета Вещей (Internet of Things, IoT), переносных устройствах, устройствах для умного дома и т. п.
Рис. 1. Архитектура чипа BL602.
Основные характеристики модуля Ai-WB2-01S:
• 8-выводный двухрядный коннектор "папа". • Поддерживается протокол IEEE 802.11 B/g/n. • Средства безопасности Wi-Fi поддерживают WPS/WEP/WPA/WPA2 Personal/WPA2 Enterprise/WPA3. • Полоса пропускания 20 МГц, максимальная скорость 72.2 Mbps. • Поддержка Bluetooth 5.0, Bluetooth Mesh, в BLE возможны режимы станции (Station + BLE), станции + точки доступа (Station + SoftAP + BLE). • 32-bit RISC CPU и 276KB RAM. • Защищенный запуск (Secure Startup), поддерживаются образы с проверкой сигнатур ECC-256. • Поддерживается real-time расшифровка AES (OTFAD) содержимого SPI Flash, подключенной в режиме QSPI, и поддерживается режим AES 128 CTR. • Поддерживаются системы шифрования AES 128, 192 и 256 бит. • Поддерживается SHA-1/224/256. • True Random Number Generator (TRNG). • Public Key Accelerator (PKA), поддерживающий базовые операции с большими числами, программное предоставление подписи, проверки и т. п. • UART, PWM, ADC, GPIO. • Аппаратный модуль Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA/BT. • Поддержка нескольких режимов сна. В режиме глубокого сна ток потребления 12 мкА. • Универсальный набор AT-инструкций для быстрого старта. • Поддержка разработки прошивки в среде Windows и Linux (SDK с примерами приложений [6]).
Таблица 1. Основные параметры.
Модель
Ai-WB2-01S
Корпус
DIP-8
Размеры
14.5 * 24.5 * 11.2 (±0.2) мм
Антенна
Встроенная, на печатной плате.
Частота RF
2400 ~ 2483.5 МГц
Рабочий диапазон температур
-40°C ~ 85°C
Условия хранения
-40°C ~ 125°C, < 90% RH
Питание
2.7V ~ 3.6V, ток потребления до 500 мА
Интерфейсы
UART/GPIO/ADC/PWM
Ввод/вывод
3 порта GPIO
Скорость UART
По умолчанию 115200
Безопасность
WPS/WEP/WPA/WPA2 Personal/WPA2 Enterprise/WPA3
Flash
По умолчанию 2 мегабайта, с поддержкой возможности расширения
Примечание: информацию по диаграмме направленности встроенной антенны, коэффициенту усиления и эффективности антенны, параметры RF OTA см. в даташите на модуль (ai-wb2-01s_v1.0.0_specification.pdf [5]).
[Энергопотребление]
В таблице 5 приведены данные по энергопотреблению от напряжения питания 3.3V, окружающей температуры воздуха 25°C, с использованием внутреннего регулятора напряжения. Все измерения сделаны в условиях, когда антенна подключена через фильтр. Все передачи данных осуществляются в непрерывном режиме.
Таблица 5. Потребление тока в различных режимах.
Рабочие условия
Средний ток
Ед.
Tx 802.11b, 11Mbps, POUT = + 21dBm
320
мА
Tx 802.11g, 54Mbps, POUT = + 18dBm
269
Tx 802.11n, MCS7, POUT = + 16dBm
240
Rx 802.11b, пакет 1024 байт
63
Rx 802.11g, пакет 1024 байт
Rx 802.11n, пакет 1024 байт
Deep-Sleep
12
мкА
Рис. 3. Общий вид на модуль Ai-WB2-01S.
Рис. 4. Размеры модуля Ai-WB2-01S в миллиметрах.
Рис. 5. Расшифровка гравировки на крышке экрана.
[Описание выводов]
Рис. 6a. Выводы модуля Ai-WB2-01S.
Рис. 6b. Перемычки модуля Ai-WB2-01S.
Назначение перемычек:
(1) Эта перемычка установлена на заводе. Нижний конец перемычки соединен с выводом 6 модуля EN/NC, верхний соединен с выводом CHIP_EN чипа BL602 (выв. 12 корпуса). (2) Эта перемычка не установлена на заводе. Нижний конец перемычки соединен с выводом 7 модуля RST/NC, верхний соединен с выводом CHIP_EN чипа BL602 (выв. 12 корпуса). (3) Эта перемычка не установлена на заводе. Нижний конец перемычки соединен с выводом 2 модуля IO8/NC, верхний соединен с выводом CPIO8 чипа BL602 (выв. 17 корпуса).
Таблица 6. Назначение выводов.
№
Имя
Описание
1
GND
Ground, общий провод, минус питания.
2
IO4
GPIO4/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH4/ADC_CH4
3
IO8/NC
По умолчанию NC, недоступен, для доступности необходимо запаять перемычку (3). Bootstrap/GPIO8/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH3
4
RX
RXD/GPIO7/SPI_SCLK/IIC_SDA/PWM_CH2
5
TX
TXD/GPIO16/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH1
6
EN/NC
Ножка для разрешения работы чипа (chip enable), активный уровень лог. 1. Подача лог. 0 сбрасывает чип. На самом деле NC тут ошибка, вывод доступен.
7
RST/NC
По умолчанию этот вывод недоступен, но он выведен на перемычку (2).
8
VDD
Напряжение питания 3.3V. Рекомендуется использовать источник питания с внешним током не менее 500 мА.
Примечание: если в момент включения питания вывод управления загрузкой (Bootstrap GPIO8) находится в лог. 1, то модуль входит в режим программирования (запустится Boot ROM чипа). Если Bootstrap GPIO8 в лог. 0 (это режим по умолчанию, причем GPIO8 с завода не выведен на штырек коннектора), то модуль запустится в нормальном режиме (стартует запрограммированное firmware).
Если IO порт используется в режиме PWM (ШИМ), то рекомендуется подключить внешний нижний нагрузочный резистор 4.7K снаружи модуля. Особенно это важно в приложениях управления яркостью освещения, что позволит предотвратить феномен вспышки при подаче питания или перезагрузки модуля.
По умолчанию выводы IO8/NC и RST/NC никуда не подключены. Чтобы их использовать, необходимо запаять перемычки (см. рисунок 6b и описание перемычек).
Антенна. При проектировании установки модуля в материнскую плату рекомендуется рассмотреть следующие варианты (см. рис. 13):
Опция 1: установка модуля по срезу материнской платы, когда антенна выступает за границы материнской платы.
Опция 2: модуль устанавливается таким образом, что в материнской плате сделан вырез напротив антенны.
Чтобы обеспечить эффективную работу антенны, постарайтесь максимально отдалить антенну от металлических частей материнской платы и корпуса устройства.
Рис. 13. Возможные конфигурации внешней печатной платы и антенны модуля.
Питание. Рекомендуется применять источник питания 3.3V, обеспечивающий пиковый ток 500 мА. Рекомендуется применить LDO стабилизатор напряжения питания. Если используется импульсный DC-DC стабилизатор, рекомендуется достичь пульсаций его выходного напряжения не выше 30 mV. Схема источника питания DC-DC должна обеспечивать стабильное питание при больших пульсациях тока потребления.
Рис. 14. Пример схемы понижающего стабилизатора DC-DC.
GPIO. Модуль позволяет использовать выводы BL602 либо как порты ввода/вывода, управляемые программно, либо как выводы периферийных устройств. Если вы планируете использовать внешние выводы модуля, рекомендуется подключать их к внешним цепям через защитные последовательно подключенные резисторы номиналом 10..100 Ом. Это предотвратит выводы чипа от перегрузки и обеспечит более стабильную работу модуля и поможет в защите от статического электричества и уменьшению влияния радиочастотных помех. Уровни I/O модуля 3.3V. Если внешние устройства подключаются с другими уровнями напряжения, то необходимы средства согласования уровней (для примера см. рис. 15).
Рис. 15. Схема преобразования уровней UART.
Информацию по пайке, условиям хранения, упаковке, контакты компании Ai-Thinker см. даташите на модуль (ai-wb2-01s_v1.0.0_specification.pdf [5]).
