Cloudsight Wireless LTD.
CV5200
硬件说明手册
文件编号:CSW-02900001
版本:V1.1.3
深圳市云望物联技术有限公司
Cloudsight Wireless LTD.
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目 录
一、 产品介绍
CV5200 是云望物联一款卓越的基于802.11 设计的远距离 WIFI 私有协议双向无线通信模块,具有片上系统(SOC)配备 64MB DDR2 RAM 和 8MB SPI FLASH;符合 IEEE802.11b/g/n /无线网络协议以及私有 LR-WiFi(Long Range WiFi)协议,大大扩展通信距离,采用多路收发无线信号,具有良好的抗多径和干扰效果,并具有点对点,点对多点,MESH 自组网等灵活的组网方式。
本文档主要描述了 CV5200 模块的功能,性能和硬件接口,并给出相关的硬件参考设
计。
表 1 产品规格概述
CPU 型号 | QCA9531 主频 600MHz |
内存 | 64MB DDR2 |
Flash | 8M SPI |
工作频段 | 2.4G |
最远传输距离 | ≥8KM(空旷无干扰,全向天线) |
接收灵敏度 | -101dBm |
吞吐量 | 1~20Mbps 自适应 |
发射功率 | 3~29dBm 可配置 |
调制技术 | OFDM |
分集 | 2x2 MIMO |
FEC | LDPC |
网络拓扑 | 点对点,点对多点,mesh 网状网 |
加密 | WPA2 AES |
功耗 | <=6.3W |
供电 | 3.3V 供电 |
工作温度 | -20℃~+80℃ |
工作湿度 | 5%-95%(非冷凝) |
CV5200 应用框图 1 所示,该模块提供接口包括:天线接口、电源接口、USB2.0 接口、UART 接口,PCIe x 1 接口、WAN 口、LAN 口,复位接口以及 GPIO 接口。
图 1 CV5200 应用框图
二、 接口信号定义
表 3 引脚信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | DC 特性(V) | ||
最小值 | 典型值 | 最大值 | ||||
1 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
2 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
3 | GPIO17 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
4 | GPIO14 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
5 | GPIO15 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
6 | GPIO16 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
7 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
8 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
9 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
10 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
11 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
12 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
13 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
14 | GPIO1 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
15 | GPIO4 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
16 | RX4_P | DI | WAN 口接收+ | - | - | - |
17 | RX4_N | DI | WAN 口接收- | - | - | - |
18 | TX4_N | DO | WAN 口发送- | - | 0 | - |
19 | TX4_P | DO | WAN 口发送+ | - | 0 | - |
20 | GPIO0 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
21 | GPIO2 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
22 | GPIO3 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
23 | SPI_CLK | DO | SPI 时钟 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
24 | SPI_MO_SI | DO | SPI 数据发送 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
25 | SPI_MI_SO | DI | SPI 数据接收 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
26 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
27 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
28 | RX0_P | DI | LAN 口接收+ | - | - | - |
29 | RX0_N | DI | LAN 口接收- | - | - | - |
30 | TX0_P | DO | LAN 口发送+ | - | - | - |
31 | TX0_N | DO | LAN 口发送- | - | - | - |
32 | +2V0 | PO | 滤波器电源 | -0.3 | 2.0 | 2.2 |
33 | USB_DM | I/O | USB2.0 信号- | - | - | - |
34 | USB_DP | I/O | USB2.0 信号+ | - | - | - |
35 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
36 | PCIE_TX_N | DO | PCIe 数据发送- | - | - | - |
37 | PCIE_TX_P | DO | PCIe 数据发送+ | - | - | - |
38 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
39 | PCIE_RX_P | DI | PCIe 数据接收+ | - | - | - |
40 | PCIE_RX_N | DI | PCIe 数据接收- | - | - | - |
41 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
42 | PCIE_CLK_P | DO | PCIe 时钟+ | - | - | - |
43 | PCIE_CLK_N | DO | PCIe 时钟- | - | - | - |
44 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
45 | UART_TXD | DO | UART 数据发送 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
46 | GPIO12 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
47 | PCIE_RST_N_OUT | DO | PCIe 复位信号 | -0.3 | 3.3 | 3.63 |
48 | UART_RXD | DI | UART 数据接收 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
49 | GPIO11 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
50 | GPIO13 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
51 | RESET_N | DI | 系统复位信号 | -0.3 | 3.3 | 3.63 |
52 | GND | PI | 地 | - | 0 | - |
说明:
P——电源引脚 D——数字引脚 I——输入引脚, O——输出引脚。
三、 接口设计指南
CV5200 天线通过 IPX 连接器引出,模块有两个天线接口,需使用带屏蔽的同轴线缆连接到外部天线。对于天线有如下建议:
1) 同轴线缆长度尽量短,不能过长造成信号衰减;
2) 天线安装要避免信号干扰,远离干扰源,特别是高速数字信号及开关电源等;
3) 两个天线安装尽量保持 90 度垂直。
模块电源接口引脚定义如表 6 所示。
表 6 模块电源信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值(V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
10 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
11 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
12 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
13 | +3V3 | PI | 3.3V 电源 | 2.97 | 3.3 | 3.63 |
当CV5200 工作需要一路 3.3V 电源,电源电流峰值不超过 2A。推荐采用输出电流大
于 2A 的LDO 或DC-DC 开关电源做为+3V3 的输入,并在引脚接口处并联至少 1 个 22uF
电容,电源走线尽量短尽量宽。推荐电源电路设计如下:
图 2 电源设计推荐电路
CV5200 用RESIN_N 信号作为全局复位管脚,该信号直接与QCA9531 复位管脚相连,用于实现模块硬件复位功能,信号定义如表 7 所示。
1) 模块上已经集成了上电复位电路,用户在初次上电时,不需要进行额外操作。
2) 如用户需要将模块复位,应将RESIN_N 信号拉低至少 100ms。
表 7 复位信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值(V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
51 | RESET_N | DI | 系统复位信号 | -0.3 | 3.3 | 3.63 |
CV5200 提供 1 个High-speed USB2.0 接口,最大支持传输速率 480Mbps,USB 工作在Host 模式下。信号定义如表 8 所示
表 8 USB 信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值(V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
33 | USB_DM | I/O | USB2.0 信号- | - | - | - |
34 | USB_DP | I/O | USB2.0 信号+ | - | - | - |
设计推荐电路如图 3 所示:
图 3 USB 设计推荐电路
设计建议:
1) DP 与DM 之间串联一个NA 电容,用来进行眼图调试(如没有认证要求可不接)。
2) 布局、布线长度尽量的短,确保布线阻抗连续性,差分阻抗控制为90 欧;
3) 在走线周围分布过孔包地,避免大电流、干扰源对信号产生干扰。
CV5200 有一组PCIe x1 接口(RC)接口,用户可以外部扩展。其信号如表 9 所示:
表 9 PCIe 信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值(V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
36 | PCIE_TX_N | DO | PCIe 数据发送- | - | - | - |
37 | PCIE_TX_P | DO | PCIe 数据发送+ | - | - | - |
42 | PCIE_CLK_P | DO | PCIe 时钟+ | - | - | - |
43 | PCIE_CLK_N | DO | PCIe 时钟- | - | - | - |
42 | PCIE_CLK_P | DO | PCIe 时钟+ | - | - | - |
43 | PCIE_CLK_N | DO | PCIe 时钟- | - | - | - |
设计推荐电路如图 4 所示:
图 4 PCIe 设计推荐电路
设计建议:
1) PCIE_TX 组信号需要串接 0.1uF 耦合电容,如果外部为PCIe 插槽,则电容应靠近插槽放置,如果外部为其它芯片或者设备,电容应靠近CV5200 模块放置。
2) PCIE_RX 组信号如设备端已经串接 0.1uF 电容,则不需要再串接;如设备端没有串接,则必须串接 0.1uF 电容,电容布局靠近设备端。
3) 布局、布线长度尽量的短,确保布线阻抗连续性,差分阻抗控制为100 欧;
4) 在走线周围分布过孔包地,避免大电流、干扰源对信号产生干扰。
CV5200 提供一个 100Mbps WAN 口和一个100Mbps LAN 口,1 组对应LAN 口信号,
4 组对应的是 WAN 口信号,定义如表 10 所示。
表 10 网口源信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值(V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
16 | RX4_P | DI | WAN 口接收+ | - | - | - |
17 | RX4_N | DI | WAN 口接收- | - | - | - |
18 | TX4_N | DO | WAN 口发送+ | - | 0 | - |
19 | TX4_P | DO | WAN 口发送- | - | 0 | - |
28 | RX0_P | DI | LAN 口接收+ | - | - | - |
29 | RX0_N | DI | LAN 口接收- | - | - | - |
30 | TX0_P | DO | LAN 口发送+ | - | - | - |
31 | TX0_N | DO | LAN 口发送- | - | - | - |
32 | +2V0 | PO | 滤波器电源 | -0.3 | 2.0 | 2.2 |
用户在使用时,需要外部接滤波器或者使用带滤波器的RJ45 连接器,使用外部滤波器的建议设计如图 5 和图 6 所示:
图 5 LAN 设计推荐电路
图 6 WAN 设计推荐电路
设计建议:
1) 布局、布线长度尽量的短,确保布线阻抗连续性,差分阻抗控制为100 欧;
2) 在走线周围分布过孔包地,避免大电流、干扰源对信号产生干扰。
CV5200 有一组UART 接口用于调试,最高速率为 115.2 Kbps,该UART 口不支持硬件流控制(hardware flow control)。接口引脚定义如表 11 所示。
表 11 UART 信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值 (V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
45 | UART_TXD1 | DO | UART 数据发送 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
48 | UART_RXD | DI | UART 数据接收 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
UART 接口电平为 2.5V,在与不同接口电压的外部设备相连时,需要进行电平转换。如接外部电压为 3.3V 的设备,图 7 所示电路可供参考:
注意:
图 7 UART 设计推荐电路
1) 上图R36 的电阻为参考值,用户可根据实际情况选择22 欧姆~100 欧姆之前的阻值。
2) 如需对UART_TXD 在外部进行上拉,请确保上拉电阻不小于4.7K。
CV5200 提供 12 个GPIO 端口用于用户定义,其信号如表 12 所示:
表 12 GPIO 信号定义
PIN | 名称 | I/O | 描述 | 最小值(V) | 典型值(V) | 最大值(V) |
20 | GPIO0 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
14 | GPIO1 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
21 | GPIO2 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
22 | GPIO3 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
15 | GPIO42 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
49 | GPIO11 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
46 | GPIO12 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
50 | GPIO13 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
5 | GPIO15 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
6 | GPIO16 | I/O | GPIO 接口 | -0.3 | 2.5 | 2.75 |
注意:
1) 在使用时,GPIO4 在模块上电时必须保持低电平;
四、 PCB设计及封装
1) 模块布局距离板边沿≥2mm ,模块周围区域避免外围器件的干扰影响;
2) 模块布局时,要考虑生产加工;
3) 焊盘设计需要考虑焊接的可靠性;
4) 模块板底部不要露铜。
图 8 为CV5200 外形尺寸,图 9 为建议的底板封装尺寸。单位:mil[mm]
图 8 CV5200 外形尺寸
图 9 CV5200 建议封装尺寸,单位mm,中间镂空