【经验】8位单片机EFM8LB在光模块应用中硬件电路设计注意事项

时间： 2020-06-22 来源：世强

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SILICON LABS推出的8位单片机 EFM8LB，具有高速度、高模拟性能、高集成度、小体积等优点，被广泛应用于光通信、工业控制、智能家居等领域，尤其是光模块产品上，出货量非常巨大！

为方便光模块工程师快速掌握EFM8LB设计要点、少走弯路，本文以带调顶功能的25G SFP28 LANWDM为例，详细总结了与EFM8LB相关的硬件设计注意事项，可供大家参考。

图1 带调顶功能的25G SFP28 LANWDM光模块内部结构简图

在带调顶功能25G SFP28 LANWDM光模块中，因管脚需求比较多、代码使用量比较大，一般都会选用型号为EFM8LB12F64-QFN32的MCU芯片。

一、I2C接口电路

如图1，在光模块中，有两处需要I2C接口，即同金手指连接的I2C及同CDR通信的I2C。根据光模块的需求及EFM8LB实际情况，一般有两种端口安排方案。

方案1：希望实现Bootloader功能，SMBus（兼容I2C，下同）同金手指相连，而同CDR通信的用GPIO口模拟I2C。

这种情况下，SMBus接口是固定的，要么是P0.2+ P0.3(对应的是ES0)，要么是P0.2+ P0.4(对应的是ES1)。同CDR通信的I2C接口可以灵活安排，只要是GPIO口即可。

方案2：不需要Bootloader功能，I2C-Slave同金手指相连，而同CDR通信的用SMBus。

这种情况下，I2C-Slave接口只能分配到P2.0 、P2.1 (QFN32)，SMBus可以在P0.0~P2.3间做灵活安排。

二、参考电压电路

图2 ADC外设需要参考电压

EFM8LB模拟外设，比如ADC等（如图2），都需要参考电压，如果选用EFM8LB内部高精度1.2V或2.4V作为参考电压，为了获得高精度，该参考电压需要外接到VREF脚，并且需要一个至少为0.1 F接地的外部滤波电容（如图3）。这个VREF脚，EFM8LB是固定安排到P0.0脚上的，因此，无论是使用外部参考电压还是使用内部1.2V或2.4V高精度参考电压，都要将P0.0脚空出来，用于给VREF加滤波电容。

图3 1.2V及2.4V参考电压需要外接旁路电容

三、ADC输入接口

光模块会用到多路ADC，而EFM8LB的P0.[1-2, 4-7], P1.[0-7], P2.[1-6]这些IO口（QFN32），都可以用于ADC输入，但根据EFM8LB的特性，当用P1.[3-6]口作为ADC输入接口时，ADC性能会更好。

注意：

对于QFN32封装的EFM8LB，P0.0，P0.5，P3.0及以后的端口，不能用于ADC输入端口！

四、DAC输出接口

带调顶功能的25G LANWDM光模块有多处需要DAC功能，比如调顶信号的输出，TEC控制等。EFM8LB有DAC功能，不过，它的DAC输入接口是固定的，P3.0~ P3.3。

五、CLU接口

光模块的调顶功能还会用到CLU，用于曼彻斯特解码，根据方案的不同，会涉及到CLU的输入、输出端口。MUXA输入脚范围如表1，MUXB输入脚范围如表2，CLU输出脚范围如表3.

表1 EFM8LB的CLU MUXA输入脚分配范围

表2 EFM8LB的CLU MUXB输入脚分配范围

表3 EFM8LB的CLU 输出脚分配范围

六、调试接口电路

EFM8LB的调试接口用于在线调试及生产中下载HEX文件，作用重要。工程师可根据自己的实际需要，从下述的两个方案中，选择自己需要的。

方案1：最简连接。EFM8LB的C2D及C2CK直接同调试器对应接口连接即可，不需要外部任何器件。优点是简单、体积小、成本低。缺点是，对C2CK无保护措施。

图4调试接口最简电路

方案2：复位脚带保护措施。EFM8LB的C2CK/RESET脚外接上拉、滤波及放电电路。优点是，对EFM8LB的C2CK/RESET脚，有保护措施，可抑制一定的干扰并能快速放电。缺点是，增加物料。

图5 C2CK/RESET脚带保护的电路

七、供电电路

对于EFM8LB芯片，需要外部供电的有VIO及VDD，如下图6，这两个接口都需要外接滤波及退偶电容，容值建议取0.1uF+2.2~4.7uF，VDD供电电压为2.2V~3.6V，VIO供电电压为2.2V~VDD。

需要强调的是，VIO上电时间不能早于VDD、电压也不能大于VDD。

图6 VIO及VDD供电电路

如上，共介绍了七类硬件端口或电路，详细描述了管脚分配或电路设计相关注意事项，这些是EFM8LB在光模块应用中重要的基础电路，期待上述总结能够帮助大家。

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