藍牙LE+IEEE802.15.4多標準無線SoC解決方案

TLSR8251是Telink開發(fā)的藍牙LE+IEEE802.15.4多標準無線SoC解決方案具有內(nèi)置閃存和音頻支持。它完全符合RoHS標準，100%無鉛。 TLSR8251結(jié)合了射頻(RF)、數(shù)字處理、協(xié)議棧軟件和藍牙低能耗(藍牙5.0)、BLE Mesh和2.4GHz專有標準的配置文件集成到單個SoC中。

TLSR8251的嵌入式512kB閃存支持動態(tài)堆棧和配置文件配置，最終產(chǎn)品功能可通過軟件進行配置，提供極致靈活性。TLSR8251還支持硬件OTA升級和多次引導(dǎo)切換，允許實用的產(chǎn)品功能推出和升級。

TLSR8251支持并行多標準。對于某些用例，TLSR8251可以“并發(fā)”運行兩個標準，例如，BLE和802.15.4等堆棧可以并發(fā)運行具有一個應(yīng)用狀態(tài)，但具有用于與不同設(shè)備。在此模式下工作的最終產(chǎn)品可以保持與智能手機或其他BLE設(shè)備，同時與802.15.4或其他2.4GHz控制和通信同時使用設(shè)備。在這種情況下，它與藍牙標準兼容，支持BLE規(guī)格高達藍牙5.0，可輕松連接藍牙智能手機支持BLE從模式和主模式操作的電話、平板電腦、筆記本電腦，包括廣播、加密、連接更新和通道圖更新。同時，它還支持IEEE802.15.4標準，非常適合創(chuàng)建可在家中使用的互操作解決方案。這該功能使產(chǎn)品能夠通過單個芯片連接智能手機和家庭自動化世界無需外部集線器。

TLSR8251集成了硬件加速功能，以支持復(fù)雜的安全操作藍牙所需，達到并包括5.0標準，無需外部DSP，從而顯著減少產(chǎn)品eBOM。

TLSR8251支持單或雙模擬話筒或數(shù)字話筒以及立體聲音頻為語音搜索和其他此類應(yīng)用程序提供增強語音性能的輸出。這個TLSR8251還包括用于與外部組件接口的全系列片上外圍設(shè)備例如LED、傳感器、觸摸控制器、鍵盤和電機。這使其成為理想的單芯片可穿戴設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)和HID(人機界面設(shè)備)應(yīng)用解決方案設(shè)備、智能照明、智能家居設(shè)備、高級遙控器和無線玩具。

1.1方框圖

TLSR8251旨在提供高集成度、超低功耗應(yīng)用功能。這個系統(tǒng)框圖如圖1-1所示。

*備注：

1) 標有不同顏色的模塊屬于不同的電源域。每個的電源狀態(tài)power domain可以獨立于其他power domain進行控制，例如音頻模塊(包括I2S、DMIC、AMIC)可單獨通電或斷電不考慮其他模塊，如電源管理模塊、時鐘等。

2) BLE/802.15.4/2.4GHz無線電、USB和音頻(I2S、DMIC、AMIC)電源默認關(guān)閉

3) 電源管理模塊和時鐘應(yīng)始終通電，即使在深度睡眠時也是如此。

4)在深度睡眠中，除電源管理和時鐘外，所有其他模塊都應(yīng)斷電。

TLSR8251集成了功率平衡的32位MCU、BLE/802.15.4/2.4GHz無線電、32kB SRAM、512kB內(nèi)部閃存，帶PGA的14位ADC，模擬和數(shù)字麥克風(fēng)輸入，立體聲音頻輸出，6通道PWM(1通道IR/IR FIFO/IR DMA FIFO)，一個正交解碼器(QDEC)，豐富和靈活的GPIO接口，以及物聯(lián)網(wǎng)所需的幾乎所有外圍設(shè)備HID(人機界面設(shè)備)應(yīng)用程序開發(fā)(如藍牙低能耗和IEEE802.15.4). TLSR8251還包括多級電源管理設(shè)計，允許超低功耗電源操作，使其成為可穿戴和電源限制應(yīng)用的理想選擇。由于TLSR8251的高集成度，幾乎不需要外部組件來滿足客戶的超低成本要求。

1.2主要特點

1.2.1一般特征

一般特點如下：

1) 4字節(jié)芯片UID(唯一ID)。

2) 嵌入式32位專用微控制器。比ARM M0更好的功率平衡性能指令緩存控制器最高運行速度可達48MHz

3) 程序存儲器：內(nèi)部512kB閃存。

4) 數(shù)據(jù)存儲器：32kB片上SRAM，包括在深度休眠下保持高達32kB的SRAM

5) RTC和其他計時器：24MHz和32.768kHz晶體時鐘源和32kHz/24MHz嵌入式RC振蕩器，其中，外部24MHz用于驗證內(nèi)部32K時鐘內(nèi)部32KHz用于低精度應(yīng)用，外部32.768用于高精度應(yīng)用 三個通用32位計時器，在激活模式下有四種可選模式 看門狗定時器 低功率模式下可用的低頻32kHz定時器

6) 一組豐富的I/O： 高達32/17/10 GPIO，具體取決于軟件包選項。所有數(shù)字IOs都可以用作GPIOS。 DMIC(數(shù)字話筒)。AMIC(模擬話筒)。I2S。立體聲音頻輸出。 SPI。I2C。UART具有硬件流控制和7816協(xié)議支持。USB。太古調(diào)試界面。

7) 最多6個差分PWM通道： PWM1～PWM5：5路正常PWM輸出。? PWM0：1個通道，具有IR/IR FIFO/IR DMA FIFO模式，用于IR生成。

8) 傳感器： 14位10通道(僅GPIO輸入)SAR ADC，帶4通道差分輸入PGA，有效位：10.5位 溫度傳感器

9) 一個正交解碼器。

10) 具有128位密鑰的嵌入式硬件AES分組密碼和軟件AES-CCM。

11) 橢圓曲線加密(ECC)支持的嵌入式硬件加速BLE 5.0及以下藍牙標準。

12) 嵌入式低功耗比較器。

13) 工作溫度：-40℃～+85℃

14) 支持將BLE、BLE Mesh和2.4GHz專有技術(shù)集成到單個SoC中，無需對外部DSP的要求。

1.2.2射頻特性

射頻功能包括：

1) 嵌入BLE/802.15.4/2.4GHz射頻收發(fā)器，在全球2.4GHz ISM頻段工作。

2) 藍牙5.0兼容，1Mbps、2Mbps、長距離125kbps和500kbps模式。

3) 符合IEEE802.15.4，250kbps。

4) 2.4GHz專有1Mbps/2Mbps/250kbps/500kbps模式，具有自適應(yīng)頻率跳躍功能支持。

5) ANT模式

6) 接收靈敏度：-96dBm@BLE1Mbps模式，-99.5dBm@IEEE802.15.4 250kbps模式- 93dBm@BLE 2Mbps模式，-99dBm@BLE 500kbps模式，-101dBm@BLE 125kbps模式

7) Tx輸出功率：高達+10dBm。

8) 單針天線接口。

9) 分辨率為+/-1dB的RSSI監(jiān)測。

10) 自動確認、重傳和流量控制。

11)支持單天線AOA/TX BLE定位功能。

1.2.3電源管理模塊的特點

電源管理模塊的功能包括：

1) 嵌入式LDO和DCDC。

2) 電池監(jiān)視器：支持低電池檢測。

3) 電源：1.8V～3.6V。

4) 多級電源管理可最大限度地降低功耗。

5)低功耗： 全芯片接收模式：5.3mA? 全芯片發(fā)送模式：4.8mA@0dBm，帶DCDC 具有外部喚醒功能的深度睡眠(無SRAM保留)：0.4μA SRAM保留深度睡眠：1μA(8kB SRAM保留)，1.2μA(16kBSRAM保留)，1.4μA(32kB SRAM保留) 帶外部喚醒的深度睡眠，32K RC振蕩器打開(無SRAM保留)：0.9μA 深度睡眠，SRAM保持，32K RC振蕩器開啟：1.5μA(8kB SRAM保留)，1.7μA(16kB SRAM保留)，1.9μA(32kB SRAM保留)

1.2.4 USB功能

USB功能包括：

1) 與USB2.0全速模式兼容。

2) 支持9個端點，包括控制端點0和8個可配置數(shù)據(jù)端點。

3) 獨立電源域。

4)通過USB端口支持ISP(系統(tǒng)內(nèi)編程)。

1.2.5閃光燈功能

TLSR8251嵌入閃存，具有以下功能：

1) 總計512kB(4Mbits)。

2) 靈活的體系結(jié)構(gòu)：每個扇區(qū)4kB，每個塊64kB/32kB。

3) 每個可編程頁最多256字節(jié)。

4) 寫保護全部或部分內(nèi)存。

5) 扇區(qū)擦除(4kB)。

6) 塊擦除(32kB/64kB)。

7) 循環(huán)耐久性：100000個程序/擦除。

8) 數(shù)據(jù)保留：典型的20年保留期。

9) 用于反克隆保護的多固件加密方法。

1.2.6 BLE特性

1) 藍牙5.0支持

2) 125Kbps和500Kbps數(shù)據(jù)速率的遠程支持

3) Telink專有網(wǎng)格支持

4) 支持單天線AOA/TX BLE定位功能

5) Telink擴展配置文件，支持基于語音命令的搜索

1.2.7 BLE網(wǎng)格特征

Telink專有的BLE Mesh功能包括：

1) 支持靈活的網(wǎng)格控制，如N-to-1和N-to-M;

2) 支持200多個節(jié)點無延遲切換控制;

3) 支持200多個節(jié)點的實時狀態(tài)更新;

4) 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的安全控制和可擴展標識;

5) 8/16組可同時控制;

6) 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)128/256個節(jié)點;

7) 可配置為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多跳或少跳(例如4跳)，單跳延遲小于15ms;

8) 靈活的射頻頻道使用，同時支持BLE廣告頻道和數(shù)據(jù)頻道抗干擾性能。

1.2.8并發(fā)模式特征

在并發(fā)模式下，芯片支持多個標準同時工作。

典型的組合是基于藍牙LE+802.15.4的標準：BLE和基于802.15.4的協(xié)議棧 可以基于時分技術(shù)與一個應(yīng)用程序狀態(tài)并行運行，例如BLE堆棧 將在劃分的時間段內(nèi)交替運行。

1.3典型應(yīng)用

TLSR8251可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和HID(人機界面設(shè)備)應(yīng)用程序，如BLE智能設(shè)備、BLE mesh設(shè)備和2.4GHz IEEE 802.15.4遠程控制/機頂盒。其典型應(yīng)用包括但不限于以下： 智能手機和平板電腦配件、射頻遙控器、運動和健身跟蹤、可穿戴設(shè)備、無線玩具、智能照明、智能家居設(shè)備、樓宇自動化、智能電網(wǎng)、智能物流/交通/城市、消費電子產(chǎn)品、工業(yè)控制、醫(yī)療保健。
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