【应用】高集成度低功耗的蓝牙SOC芯片CST92F30应用于智能门锁,功耗更低且系统稳定性更高

2019-09-04 芯海科技
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智能门锁作为集智能性与安全性比较高的设备,其实现功能比较复杂,稳定性要求高。随着蓝牙技术的发展,特别是BLE5.0技术的成熟,凭借支持更高空中传输速率、更低功耗、更多有效数据及更多信道支持等新特性,BLE逐步成为智能家居领域的主流无线通信协议,在智能家居领域的应用也越来越广泛,特别适用于目前智能家居领域中比较火爆的智能门锁方案上。


而目前智能门锁由于受其无线传输蓝牙芯片硬件资源局限性,为了扩展门锁的功能,一般厂商方案都是采用主芯片与从芯片方案实现,主芯片主要是处理数据及设备状态管理,从芯片主要是实现无线数据的收发。智能门锁主要架构如下图1所示,MCU主要用于实现用户管理、密码开锁、指纹对比、屏幕显示,语音提示,矩阵键盘等功能,而无线传输蓝牙芯片主要用于网络维护,数据传输等功能,但是这样的架构难点一方面在于需要考虑主从芯片之间的通信(考虑到双向传输一般是用串口实现),由于涉及低功耗且数据同步等相关性能,通信的稳定性特别重要;另一方面双芯片,增加了一颗MCU,系统整机功耗势必会上升,因此会严重影响系统待机和用户体验。

                                                                                图1.门锁系统框图


借助芯海科技的产品——高集成度低功耗的蓝牙SOC芯片CST92F30,可以优化其硬件方案。该芯片基于低功耗蓝牙5.0协议栈,其片内置32位Cortex-M0 CPU、512KB Flash、138KB SRAM,最多可支持34个GPIO,12位ADC,最多支持16*18的键盘扫描,其上述特性特别适用于智能门锁方案设计。具体如下图2所示:

                                                                                图2. 改进型门锁系统框图


由上图所知,较原先方案比较,此方案省略掉了MCU与BLE之间的通信,同时节省了一颗Flash和一颗MCU芯片,方案整体性能和成本更具有竞争性。

 

CST92F30电气特性如下:

处理器:ARM Cortex-M0 32位处理器 ;

存储器:512KB Flash &138KB SRAM ;

RF特性:支持BLE 5.0,单端RFIO,支持2Mbps、1Mbps、500Kbps、125Kbps四种传输速率,发射功率支持-20~10dBm可调,3dBm步进为步进单位,接收灵敏度(-94dBm@BLE 2Mbps、-97dBm@BLE 1Mbps、-98dBm@BLE 500Kbps、-103dBm@BLE 125Kbps);

功耗:发射模式8mA@0dBm Tx power、接收模式8mA、Sleep模式2uA、OFF模式0.7uA;

外设特性,根据封装大小可支持34或20个GPIO,其特性如下:数字外设可映射至任意IO口、所有GPIO支持唤醒输入、具有18个外部中断输入、6通道PWM、正交解码器、1路PDM接口、2路I2C接口、1路UART接口、2路SPI接口、支持16*18键盘扫描、12位ADC,支持6通道外部输入、8个24位Timer、WDT、RTC、随机数发生器等;

电压范围:VIN 1.8V~3.6V且内嵌1.35V BUCK DCDC转换器;


CST92F30封装特性:

(1)QFN32(4*4mm)

(2)QFN48(5*5mm)


芯海科技提供完整的方案设计,两种封装IC,其典型应用电路图如下所示:

(1)CST92F30-QFN48典型应用原理图


                                                                  图3. CST92F30-QFN48典型应用原理图



(2)CST92F30-QFN32典型应用原理图

 

                                                              图4. CST92F30-QFN32典型应用原理图


综上,结合CST92F30完全满足智能家居领域智能门锁的设计需求,且此方案功耗更低、软件开发难度更低、系统稳定性更高,除此之外,CST92F30还适用于智能手环、Beacon、智能穿戴、IOT等领域。

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