相信大家对小熊派的NB-IoT通信扩展板已经非常了解了,但你有真正的了解过其
拆解对象:BC35-G通信模组
BC35-G模组是由移远发布的一款基于海思Hi2115(又称:Boudica150)芯片的NB-IoT通信模组。BC35-G的运行方式支持以下两种:NB-IoT+MCU模式、OpenCPU模式。
NB-IoT+MCU模式是我们常见的一种组合方式(小熊派IoT即是此种组合方式),用MCU作为主控,进行数据采集及控制,MCU向模组发送AT命令来实现设备与互联网的数据交互。OpenCPU是利用模组自身处理能力来完成MCU的工作,从而省去MCU。
让我们脱掉它的“外衣”,看看它的内部构造
NB-IoT模组内部图
今天的主角就是那个最大的芯片:Hi2115,接下来小编就这款NB-IoT芯片进行深度解析。
Hi2115是华为海思研发的第二款NB-IoT通信芯片(第一款是Hi2110),主频48MHz,352KB Flash,64KB RAM,支持3GPP R14标准,在698-960 MHz和1695-2180 MHz的频率范围内工作,系统带宽为200 kHz。
NB-IoT通信框架图
接下来就由浅入深,透过这款芯片的外表来探究它最深处的“秘密”。
Hi2115芯片有三个处理器子系统,以分离不同的功能,方便认证和简化第三方应用程序开发。
Hi2115芯片内部结构框图
Hi2115芯片的三个处理器子系统分别是:
1.应用核处理器(Application):应用核心支持用户在应用程序上执行第三方应用代码
2.安全核处理器(Security Core):安全核心通过验证系统上运行的代码来维护Hi2115的安全性和完整性,也会生成随机数并控制其他两个核心的内存访问。
3.协议核处理器
三个子处理器之间,通过内存共享方式达成数据共享。每个核都独立运行,相互之间没有干扰。应用核可放心开放出所有用户权限,以供用户侧APP开发。
Hi2115芯片有三种工作模式,这三种模式确定了不同节电级别的可用功能。
1.活跃模式(Active)
在此模式下,芯片的所有功能均可用,并且所有处理器都在正常运行。无线电的传输和接收均是在这种模式下执行的。同时待机模式和深度睡眠模式只能在活动模式下进行转换。
2.待机模式(Standby)
在待机模式下,所有的处理器处于非活跃状态,但所有的外围设备(包括DMA和嵌入式Flash)均处于活跃状态。系统时钟处于活跃状态并通过时钟门控与电源门控降低功耗。当所有处理器执行等待中断(WFI)指令时,进入待机模式。
3.深度睡眠模式(Deep-Sleep)
处于此模式时只有32.768kHz的RTC和某些外围设备运行。芯片可以通过RTC中断或者通过外围设备的外部事件发送消息,唤醒处于深度睡眠模式的模块。此模式需要所有处理器输入设置成深度睡眠模式才能进入,然后执行等待中断(WFI)指令。
探索完框架之后,下面我们来具体了解下Hi2115芯片的外设部分:
1个通用UART(最高1.5Mbit/s)2个低功耗UART(支持低功耗下异步操作)2个IIC(最高1Mbit/s)2个SPI(最高 24Mbit/s)1个10bit ADC(818 ksps)1个10bit DAC1个高速模拟比较器22个可编程IO(可配置)Hi2115芯片的40个PIO中,有24个PIO在应用核上可用。对于每个PIO的IO引脚功能均有软件进行控制,包括:方向、中断配置、驱动强度以及集成的上拉和下拉电阻。
了解完前面这些,有没有种拨开云雾见月明的感觉?让我们带着这种feel,继续解析芯片的内部架构。
芯片供电Hi2115芯片由单个电源供电,双模式(PWM / PFM)降压稳压器SMPSU为数字内核供电并针对深度睡眠的电流进行优化。而集成线性稳压器提供了模拟和无线电电源轨道,实现高发射功率和隔离噪声干扰物。这些线性稳压器由第二个片上SMPSU供电,以提高功耗效率,并且为了减少功耗,该芯片可以自动禁用内部无线电电源轨道。1.TX功率放大器这是一个能够产生23 dBm输出功率的PA,其具有20-30 dB的增益和足够的线性度,使之满足3GPP要求。
2.TX谐波滤波器其规格取决于PA的选择。在某些情况下,它可能会集成到PA中,不需要单独使用。
3.TX/RX开关RF开关将天线连接到PA输出和RX输入, 此开关可由Hi2115的一个或多个PIO控制。
4.RX谐波滤波器用于滤除电力系统中某一次或多次谐波的装置
5.RX匹配组件/巴伦
看到这里相信大家对Hi2115芯片由内到外的架构已经清晰了,是不是有些意犹未尽?动一下你的小手手,请给小编三连:点赞、在看、分享,小编会就NB-IoT模组中其他部件进行解析,敬请期待!