Ai-WB2-32S это модуль с функциями Wi-Fi и BT, разработанный компанией Shenzhen Ai-Thinker Technology Co., LTD. Модуль оборудован SoC-чипом BL602 от Bouffalo Lab [2], который поддерживает протоколы Wi-Fi 802.11b/ g/n и BLE 5.0. Чип BL602 это микроконтроллер, содержиащий на борту 32-битное ядро RISC CPU, 276KB RAM и богатый набор интерфейсов, включая SDIO, SPI, UART, I2C, IR Remote, PWM, ADC, DAC, PIR и конечно порты GPIO. Чип может широко использован в производстве устройств Интернета Вещей (Internet of Things, IoT), мобильных/носимых устройств, устройств умного дома и для других целей.

Рис. 1. Основная блок-схема внутренней архитектуры чипа.
Возможности модуля:
· Корпус SMD-38. · Поддержка протокола IEEE 802.11 b/g/n. · Поддержка Wi-Fi Security WPS/WEP/WPA/WPA2 Personal/WPA2 Enterprise/WPA3. · Полоса пропускания 20 МГц с максимальной скоростью передачи данных 72.2 Mbps. · Bluetooth BLE 5.0, Bluetooth Mesh. · Поддержка режимов Station + BLE, Station + SoftAP + BLE. · 32-bit RISC CPU, 276KB RAM. · Безопасный процесс запуска (Secure Startup), поддержка зеркалирования с сигнатурой ECC-256. · Поддержка расшифровки на лету памяти программ (QSPI/SPI Flash On-The-Fly AES Decryption) на основе AES 128 CTR. · Поддержка подсистемы шифрования AES 128/192/256-bit. · Поддержка SHA-1/224/256. · Встроенный аппаратный генератор случайных чисел (True Random Number Generator, TRNG). · Ускоритель обработки публичного ключа (Public Key Accelerator, PKA), с поддержкой большого количества базовых операций: ПО обеспечивает генерацию и проверку цифровой подписи и другой программный интерфейс. · Интерфейсы SDIO, SPI, UART, I2C, IR remote, PWM, ADC, DAC, PIR, GPIO. · Интегрированная аппаратура Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA/BT. · Поддержк различных режимов пониженного энергопотребления, в режиме глубокого сна (deep sleep) ток потребления 12 мкА. · Универсальная AT-инструкция для быстрого старта. · Поддерживает разработку ПО в среде Windows и Linux.
Таблица 1. Описание основных параметров.
Модель |
Ai-WB2-32S |
Корпус |
SMD-38 |
Размеры |
25.5 * 18.0 * 3.1 (±0.2) мм |
Антенна |
Встроенная, на печатной плате, с возможностью подключения внешней через коннектор IPEX. |
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/I2C/SPI |
Ввод/вывод |
15 портов GPIO |
Скорость UART |
По умолчанию 115200 |
Безопасность |
WPS/WEP/WPA/WPA2 Personal/WPA2 Enterprise/WPA3 |
Flash |
По умолчанию 4 мегабайта, с поддержкой возможности расширения |
{spoiler table=Таблицы параметров Ai-WB2-32S opened=0}
Таблица 2. Электрические характеристики.
Имя |
Функция |
min |
Typ |
MAX |
Ед. |
VUSB |
Напряжение USB Type-C |
4.5 |
5 |
5.3 |
V |
VDD |
Напряжение питания BL602 |
2.7 |
3.3 |
3.6 |
VIL |
Входной уровень лог. 0 |
- |
- |
0.3VDDIO |
VIH |
Входной уровень лог. 1 |
0.7VDDIO |
- |
- |
VOL |
Выходной уровень лог. 0 |
- |
0.1VDDIO |
- |
VOH |
Выходной уровень лог. 1 |
- |
0.9VDDIO |
- |
IMAX |
Выходной ток вывода |
- |
- |
15 |
mA |
Таблица 3. RF-параметры Wi-Fi.
Описание |
Типовое значение |
Ед. |
Диапазон частот |
2400 - 2483.5 |
МГц |
Выходная мощность усилителя (PA) |
Модель |
min |
Typ |
MAX |
Ед. |
11n mode HT20 |
- |
16 |
- |
dBm |
In 11G mode |
- |
17 |
- |
In 11b mode |
- |
19 |
- |
Чувствительность приема |
Модель |
min |
Typ |
MAX |
Ед. |
11b, 1 Mbps |
- |
-98 |
- |
dBm |
11b, 11 Mbps |
- |
-90 |
- |
11g, 6 Mbps |
- |
-93 |
- |
11g, 54 Mbps |
- |
-76 |
- |
11n, HT20 (MCS7) |
- |
-73 |
- |
Таблица 4. RF-параметры BLE.
Описание |
Типовое значение |
Ед. |
Диапазон частот |
2400 - 2483.5 |
МГц |
Выходная мощность усилителя |
Режим скорости |
min |
Typ |
MAX |
Ед. |
1Mbps |
- |
9 |
15 |
dBm |
Чувствительность приема |
Режим скорости |
min |
Typ |
MAX |
Ед. |
1Mbps sensitivity @ 30.8% PER |
- |
-96 |
- |
dBm |
[Питание]
Следующие параметры по энергопотреблению основаны на напряжении питания 3.3V, температуре окружающего воздуха 25°C, и были измерены при использовании внутреннего регулятора напряжения.
· Все измерения были произведены с антенным фильтром. · Все передаваемые данные основаны на 100% скважности в режиме непрерывной передачи.
Таблица 5. Энергопотребление.
Рабочие условия |
Средний ток |
Ед. |
Tx 802.11b, 11Mbps, POUT = + 21dBm |
260 |
мА |
Tx 802.11g, 54Mbps, POUT = + 18dBm |
245 |
Tx 802.11n, MCS7, POUT = + 17dBm |
230 |
Rx 802.11b, пакет 1024 байт |
65 |
Rx 802.11g, пакет 1024 байт |
Rx 802.11n, пакет 1024 байт |
Deep-Sleep |
12 |
мкА |
{/spoiler}
Рис. 3. Внешний отладочной платы Ai-WB2-32S.
Рис. 4. Размеры модуля Ai-WB2-32S.

Рис. 5. Кодирование маркировки.
[Назначение выводов]
Модуль Ai-WB2-32S имеет 38 внешних выводов, однако многие из них не используются (NC).

Рис. 6. Расположение выводов на корпусе модуля Ai-WB2-32S.
Таблица 6. Функциональное назначение выводов.
№ |
Имя |
Описание |
1, 15, 38 |
GND |
Ground, общий провод, минус питания. |
2 |
VDD |
Напряжение питания 3.3V. Рекомендуется использовать источник питания с внешним током не менее 500 мА. |
3 |
EN |
Ножка для разрешения работы чипа (chip enable), активный уровень лог. 1. Подача лог. 0 сбрасывает чип. |
4, 6, 7, 16-24, 26, 29, 32, 33, 37 |
NC |
Не используемые выводы. |
5 |
GPIO11 |
GPIO11/SPI_SCLK/IIC_SDA/ADC_CH10/JTAG_TDI/TDO |
8 |
IO14 |
GPIO14/SPI_SS/IIC_SCL/PWM_CH4/ADC_CH2/JTAG_TCK/TMS |
9 |
IO17 |
GPIO17/SPI_MOSI/MISO/IIC_SDA/PWM_CH2/JTAG_TCK/TMS |
10 |
IO3 |
GPIO3/SPI_SCLK/IIC_SDA/PWM_CH3/JTAG_TDO/TDI |
11 |
IO20 |
GPIO20/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH0/JTAG_TMS/TCK(1) |
12 |
IO22 |
GPIO22/SPI_SS/IIC_SCL/PWM_CH2/JTAG_TCK/TMS(1) |
13 |
IO0 |
GPIO0/SDIO_CLK//SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH0/JTAG_TMS/TCK(1) |
14 |
IO21 |
GPIO21/SPI_MOSI/MISO/IIC_SDA/PWM_CH1/JTAG_TDI/TDO(1) |
25 |
IO8/NC |
По умолчанию NC, недоступен. |
27 |
IO4 |
GPIO4/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH4/ADC_CH1 |
28 |
IO2 |
GPIO2/SPI_SS/IIC_SCL/PWM_CH2(1) |
30 |
IO1 |
GPIO1/SPI_MOSI/MISO/IIC_SDA/PWM_CH1(1) |
31 |
IO5 |
GPIO5/SPI_MOSI/MISO/IIC_SDA/PWM_CH0/ADC_CH4/JTAG_TMS/TCK |
34 |
RXD |
RXD/GPIO7/SPI_SCLK/IIC_SDA/PWM_CH2/JTAG_TDO/TDI |
35 |
TXD |
TXD/GPIO16/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH1/JTAG_TMS/TCK |
36 |
IO12 |
GPIO12/SPI_MOSI/MISO/IIC_SCL/PWM_CH2/ADC_CH0/JTAG_TMS/TCK |
Примечание (1): этот вывод не рекомендуется использовать, потому что он совместно задействован в модуле Flash. Если Вы хотите его использовать, то свяжитесь с компанией Ai-Thinker.

Рис. 7. Схема модуля Ai-WB2-32S.

Рис. 9. Схема отладочной платы на Ai-WB2-32S.
[Рекомендации для разработки]

Рис. 11. Типовая схема минимального подключения.
· Если порт GPIO используется для вывода PWM, то рекомендуется подключить внешний 4.7K pull-down резистор. Особенно это важно в приложениях для управления освещением, чтобы предотвратить внезапную вспышку света в момент первоначальной загрузки чипа при включении питания. · Ножки IO0/IO1/IO2/IO8/NC/IO20/IO21/IO22 по умолчанию недоступны. Чтобы их использовать, свяжитесь с компанией Ai-Thinker.

Рис. 12. Рекомендуемые размеры посадочного места.
Разводка антенны. Рекомендуются 2 метода установки модуля на основную печатную плату (см. рис. 13):
Вариант 1: поместите модуль на срез материнской печатной платы, чтобы область антенны выступала наружу за края материнской платы.
Вариант 2: поместите модуль в специально сделанный вырез материнской платы.

Рис. 13. Размещение модуля на основной плате проектируемого устройства.
Источник питания.
· Рекомендуется напряжение питания 3.3V, допускающий пиковый ток свыше 500 мА. · Для стабилизации питания рекомендуется использовать LDO; если используется DC-DC, то рекомендуется обеспечить уровень пульсаций напряжения не выше 30 mV. · Для стабилизатора DC-DC рекомендуется зарезервировать дополнительную нагрузочную способность до 2A, чтобы обеспечить отсутствие просадки напряжения питания при импульсах тока потребления. · По шине питания 3.3V рекомендуется установить устройство подавления выбросов статического электричества (ESD).

Рис. 14. Пример схемы организации питания на основе микросхемы DC-DC преобразователя SY8120.
GPIO. Рекомендации по использованию портов ввода/вывода (IO):
· Некоторые порты IO совместно используются вместе с периферийными устройствами чипа. Если их необходимо использовать, то рекомендуется последовательно включить резистор 10-100 Ом. Это предотвратит от лишних выбросов тока при переключении и обеспечит лучшие условия для снижения помех (EMI) и также улучшит защиту от ESD. · Для специальных портов IO, которые должны быть подтянуты к лог. 1 или лог. 0 для обеспечения специальных условий запуска, обращайтесь к указаниям по использованию даташита BL602 []. · Уровни IO модуля 3.3V. Если напряжения уровней сигналов основной платы и модуля не совпадают, то необходимы дополнительные специальные схемы согласования уровней (см. рис. 15). · Если порт IO напрямую подключен к внешним цепям или разъемам, то необходимо предусмотреть специальные схемы защиты от ESD.

Рис. 15. Пример схемы согласования уровней RXD и TXD для UART 5V.
Рекомендации по условиям хранения, пайки, и другую информацию см. в [1].
[Ссылки]
1. Ai-WB2-32S-Kit site:ai-thinker.com. 2. BL602/BL604 Product Center site:en.bouffalolab.com. |