B5819WS数据手册

1. 产品概述

B5819WS是一款专为新一代物联网（IoT）设备、智能家居系统以及工业自动化应用设计的超低功耗、高性能无线SoC（System-on-Chip）。它将强大的处理核心、多种高速无线通信协议以及丰富的模拟与数字外设集成在一个紧凑的封装中，旨在为开发者提供一个高集成度、高能效比和高成本效益的单芯片解决方案。该芯片的核心优势在于其创新的电源管理架构和优化的射频（RF）性能，使其能够在严苛的环境下实现数年甚至更长的电池寿命，同时保证稳定可靠的数据传输。B5819WS支持多种主流无线标准，包括蓝牙低功耗（Bluetooth LE 5.2）、Zigbee 3.0和专有2.4GHz协议，允许它灵活地适应不同的应用场景。其内置的硬件加速器极大地提升了加密和解密运算的效率，确保了数据传输的安全性。此外，B5819WS还集成了大容量的非易失性闪存和高速度的SRAM，为复杂的应用软件和数据存储提供了充足的空间。

B5819WS的内部结构经过精心设计，以实现性能与功耗的完美平衡。它采用了基于ARM Cortex-M4F内核的中央处理器，该内核带有浮点单元，可以高效地处理复杂的算法和信号处理任务。芯片的功耗管理单元（PMU）提供了多种可配置的低功耗模式，包括待机模式（Standby）、睡眠模式（Sleep）和深度睡眠模式（Deep Sleep），在这些模式下，芯片仅消耗极微小的电流，从而最大限度地延长了电池寿命。当需要唤醒时，芯片可以在极短的时间内从低功耗模式切换到全速运行模式，确保系统能够快速响应外部事件。B5819WS还集成了先进的模拟前端，包括一个高精度的模数转换器（ADC）和一个比较器，可以用于各种传感器接口和信号采集。其丰富的外设接口，如SPI、I2C、UART和PWM，使得它能够轻松地与外部传感器、执行器和显示器进行连接，大大简化了系统设计。

2. 核心技术参数

核心处理器与内存系统： B5819WS的核心是基于ARMv7E-M架构的ARM Cortex-M4F处理器，其最高运行频率可达64MHz。该处理器集成了单精度浮点单元（FPU），能够高效地执行复杂的数学运算，特别适合于信号处理和控制算法。在内存方面，B5819WS内置了高达512KB的非易失性闪存，用于存储程序代码和常量数据。此外，它还集成了64KB的SRAM，用于存储程序运行时的数据和栈。为了增强数据可靠性，SRAM支持奇偶校验或ECC（错误纠正码），确保了数据在运行时不会因为随机错误而损坏。闪存的擦写寿命达到10万次，数据保存时间可长达20年，满足了大多数工业和消费类应用的需求。

射频（RF）性能指标： B5819WS的射频收发器工作在2.4GHz ISM频段，符合IEEE 802.15.4标准和蓝牙SIG Core Specification v5.2。其发射功率在可编程范围内，最高可达+10dBm，可以根据应用需求进行动态调整，以在通信距离和功耗之间取得最佳平衡。在接收灵敏度方面，它在蓝牙低功耗模式下可达-97dBm，在IEEE 802.15.4模式下可达-100dBm，这使得它能够实现更远的通信距离和更强的抗干扰能力。芯片的射频收发器集成了完整的基带和物理层（PHY），支持GFSK、O-QPSK等多种调制解调方式，并集成了硬件MAC层，减轻了CPU的负担，从而提高了整体系统性能。

供电与功耗特性： B5819WS支持宽电压供电，其工作电压范围为1.8V至3.6V，可以直接由两节AAA电池或一节纽扣电池供电。在正常工作模式下，当CPU全速运行且射频收发器处于收发状态时，其电流消耗约为12mA。在待机模式下，仅有SRAM和部分外设处于供电状态，其电流消耗降至20μA。而在深度睡眠模式下，绝大多数内部电路都处于断电状态，仅保留一个低功耗RTC（实时时钟）和若干个唤醒源，其电流消耗可低至0.5μA。这种极低的待机功耗使得B5819WS在电池供电的应用中具有显著优势。

工作环境与封装： B5819WS的工作温度范围为-40℃至+85℃，能够适应严苛的工业和汽车电子环境。其封装形式为紧凑的QFN48封装，尺寸为7mm x 7mm，引脚间距为0.5mm。这种封装形式不仅节省了PCB空间，还有助于提高散热性能。芯片的湿度敏感等级（MSL）为3级，符合工业级可靠性标准。

其他外设与接口： B5819WS集成了多种数字和模拟外设，以满足不同应用的需求。数字接口包括2个SPI主/从接口、3个I2C主/从接口、4个UART接口以及多达32个可配置的GPIO引脚。这些接口可以用于连接各种外围设备，如EEPROM、传感器、显示器等。模拟外设包括一个12位1Msps的SAR ADC，支持多达8个外部模拟输入通道，可用于温度、光照、湿度等传感器的信号采集。此外，它还集成了2个模拟比较器、1个温度传感器和1个低功耗振荡器，进一步扩展了其功能。

3. 引脚定义与功能

B5819WS采用QFN48封装，其引脚功能经过精心设计，以提供最大的灵活性和易用性。下面列出了每个引脚的定义、功能和电气类型。

4. 内部架构

B5819WS的内部架构是一个高度集成的模块化设计，它围绕着一个强大的总线矩阵展开，确保了各个功能模块之间的高效数据交换。其核心是一个ARM Cortex-M4F处理器，负责执行所有的应用层和协议栈软件。该处理器通过AHB-Lite总线与内部的闪存和SRAM相连，实现了高速的代码执行和数据访问。

在内存子系统方面，B5819WS的闪存控制器支持页擦除和字节编程，允许用户在运行时更新固件。SRAM被划分为不同的区域，一部分用于程序数据，另一部分用于协议栈（如蓝牙协议栈）的运行时存储。为了提高安全性，芯片内部还集成了一个硬件加密引擎，支持AES-128/192/256、SHA-1/256、MD5和ECC等主流加密算法，这使得它能够轻松实现安全启动、安全固件升级和加密通信。

射频子系统是B5819WS的另一个核心模块。它包含一个2.4GHz收发器，一个基带处理器和一个硬件MAC。收发器负责将数字信号转换为射频信号进行发射，并将接收到的射频信号转换为数字信号。基带处理器负责调制解调、前向纠错（FEC）和帧处理等任务。硬件MAC层则负责处理信道接入、帧校验和地址过滤等底层的协议功能，大大减轻了CPU的负担，使其能够将更多的处理能力投入到应用层逻辑中。射频部分还集成了DCDC降压转换器，用于为射频功放（PA）和低噪声放大器（LNA）供电，从而进一步提高了电源效率。

在模拟与外设子系统方面，B5819WS集成了多种通用和专用外设。通用外设包括多个SPI、I2C、UART和PWM模块，每个模块都具有独立的工作模式和中断能力。这些外设可以灵活地配置为主机或从机模式，以适应不同的应用需求。例如，SPI接口可以配置为高速主模式，用于与外部SPI Flash进行通信，也可以配置为从模式，用于接收来自主处理器的指令。模拟外设包括一个高分辨率的SAR ADC，可用于对外部传感器进行高精度的数据采集。它还集成了一个温度传感器，可用于内部温度监测，从而实现过温保护和温度补偿等功能。此外，芯片还包含一个看门狗定时器（WDT）和一个实时时钟（RTC），用于提高系统的稳定性和实现低功耗唤醒功能。

5. 电气特性

5.1 绝对最大额定值

本节描述了B5819WS在工作和非工作状态下所能承受的最大应力。超过这些值可能会对芯片造成永久性损坏，甚至影响其正常工作。

5.2 建议工作条件

为了确保B5819WS的正常和可靠运行，建议在以下条件下使用。

5.3 直流特性

本节描述了B5819WS在不同工作模式下的静态电气特性。

6. 时序图

6.1 SPI总线时序

SPI总线是一种同步串行通信接口，B5819WS可以配置为主机或从机模式。以下是主机模式下的读写时序描述。

在SPI主机模式下，通信开始于主机拉低片选信号（CS）。随后，主机在串行时钟（SCK）的每个周期内，在MOSI引脚上发送一位数据，并在MISO引脚上接收一位数据。B5819WS的SPI模块支持多种时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）配置，以适应不同从机设备的需求。例如，在CPOL=0、CPHA=0的模式下，SCK信号在空闲时为低电平，数据在SCK的上升沿被采样。在CPOL=1、CPHA=1的模式下，SCK信号在空闲时为高电平，数据在SCK的下降沿被采样。当数据传输完成后，主机拉高CS信号，表示通信结束。

6.2 I2C总线时序

I2C总线是一种双线双向通信协议，B5819WS支持主机和从机模式。以下是I2C主机模式下的读写时序描述。

I2C通信总是由主机发起。主机通过在SCL为高电平时，将SDA从高电平拉低来产生一个“开始”条件。随后，主机发送一个7位或10位的从机地址，以及一位读/写方向位。从机在接收到正确的地址后，会通过拉低SDA线来发送一个“应答”（ACK）信号。接着，主机和从机开始进行数据传输。在每个字节传输完成后，接收方都会发送一个ACK信号。当通信结束时，主机通过在SCL为高电平时，将SDA从低电平拉高来产生一个“停止”条件。

7. 封装信息

B5819WS采用48引脚的QFN（Quad Flat No-Lead）封装，其特点是无引脚设计，通过底部的焊盘与PCB连接。这种封装提供了优异的电气性能和散热性能，同时尺寸紧凑，非常适合空间受限的应用。

封装名称：QFN48封装尺寸：7mm x 7mm封装厚度：0.85mm（典型值）引脚间距：0.5mm散热焊盘尺寸：5.2mm x 5.2mm

封装底部有一个大型的散热焊盘，用于将芯片工作时产生的热量传导到PCB。为了获得最佳的散热效果，建议将此焊盘通过多层PCB上的热过孔与一个较大的接地平面相连。此外，QFN封装的焊接过程需要精确的锡膏印刷和回流焊温度控制，以确保焊点质量和可靠性。建议使用激光切割的钢网，并根据制造商提供的参数进行锡膏印刷。

8. 应用指南

8.1 电源设计

B5819WS对电源质量非常敏感，尤其是射频部分。为了确保稳定的射频性能和低功耗，强烈建议在VDD、VDD_IO和VDD_RF等电源引脚上使用去耦电容。通常，建议在每个电源引脚附近放置一个0.1μF的陶瓷电容，用于滤除高频噪声。对于VDD和VDD_RF，建议额外放置一个4.7μF或10μF的电容，用于提供瞬态电流。VDD_RF电源引脚应通过一个低通滤波器（如一个电感和一个电容组成的π型滤波器）与主电源VDD相连，以进一步隔离数字电路产生的噪声。

8.2 天线设计与匹配

B5819WS的RF_P和RF_N引脚是差分射频输出，需要连接到外部的天线匹配网络。天线匹配网络的目的是将芯片的输出阻抗（通常为50Ω）与天线的输入阻抗相匹配，以实现最大功率传输并减少信号反射。匹配网络通常由电感和电容组成，其值需要通过网络分析仪进行测量和调整。天线本身的设计也至关重要，它需要与PCB布局紧密结合。为了获得最佳的无线性能，建议使用四层PCB，并在天线下方放置一个完整的接地平面。

8.3 固件开发与调试

B5819WS支持通过SWD（Serial Wire Debug）接口进行固件烧写和在线调试。为了进行开发，需要使用兼容SWD协议的调试器，如J-Link或CMSIS-DAP。固件可以由用户使用C语言或汇编语言编写，并使用ARM GCC或Keil等工具链进行编译。为了简化开发过程，B5819WS提供了完整的软件开发套件（SDK），其中包括了硬件抽象层（HAL）、外设驱动程序、协议栈（如BLE和Zigbee）库以及一系列的示例代码。这些资源将帮助开发者快速上手，并专注于应用层逻辑的开发。

9. 可靠性与合规性

B5819WS在设计时充分考虑了可靠性和环境合规性。它经过了严格的质量控制和可靠性测试，以确保在各种严苛条件下能够稳定工作。

可靠性测试： B5819WS通过了多种可靠性测试，包括高温存储测试（HTST）、高温工作测试（HTOL）、低温工作测试（LTOL）、温度循环测试（TC）和湿热测试（THB）等。这些测试确保了芯片在宽温度和湿度范围内的长期稳定性和可靠性。

环境合规性： B5819WS符合RoHS（危害物质限制指令）和REACH（化学品注册、评估、授权和限制）等国际环保标准，不含有任何受限的有害物质。此外，它也符合无线电设备指令（RED）和FCC Part 15等无线电合规性标准，确保产品在全球范围内的合法销售和使用。

10. 订购信息

B5819WS的订购信息如下，不同的后缀代表不同的封装和温度等级。

11. 修订历史