前言

概述

文档主要介绍WS53V100芯片的封装管脚信息、电气特性参数、原理图设计建议、PCB设计建议、热设计建议、焊接工艺、潮敏参数、接口时序、注意事项等内容。

本文主要为技术服务工程师提供硬件设计的参考。

产品版本

与本文档相对应的产品版本如下。

产品名称

产品版本

WS53

V100

读者对象

本文档主要适用于以下工程师:

  • 单板硬件开发工程师

  • 软件工程师

  • 技术支持工程师

符号约定

在本文中可能出现下列标志,它们所代表的含义如下。

符号

说明

表示如不避免则将会导致死亡或严重伤害的具有高等级风险的危害。

表示如不避免则可能导致死亡或严重伤害的具有中等级风险的危害。

表示如不避免则可能导致轻微或中度伤害的具有低等级风险的危害。

用于传递设备或环境安全警示信息。如不避免则可能会导致设备损坏、数据丢失、设备性能降低或其它不可预知的结果。

“须知”不涉及人身伤害。

对正文中重点信息的补充说明。

“说明”不是安全警示信息,不涉及人身、设备及环境伤害信息。

修改记录

文档版本

发布日期

修改说明

05

2026-07-01

04

2025-05-28

更新“ADC接口参考设计”小节内容。

03

2025-01-24

02

2024-09-13

01

2024-08-08

第一次正式版本发布。

00B05

2024-07-15

00B04

2024-06-11

00B03

2024-05-11

00B02

2024-04-07

00B01

2024-01-04

第一次临时版本发布。

封装与管脚

封装与管脚分布

封装

WS53V100芯片采用QFN52封装,封装尺寸为6mm×6mm,管脚间距为0.4mm,详细封装如图1图2图3所示。

图 1 芯片封装顶视图

图 2 芯片封装底视图

图 3 芯片侧面放大图

芯片封装尺寸参数如表1所示。

表 1 芯片封装参数说明表

参数

尺寸(mm)

尺寸(inch)

-

最小值

典型值

最大值

最小值

典型值

最大值

A

0.80

0.85

0.90

0.031

0.033

0.035

A1

0

0.02

0.05

0.000

0.001

0.002

A3

0.203REF

0.008REF

b

0.15

0.20

0.25

0.006

0.008

0.010

b1

0.14REF

0.006REF

D

5.93

6.00

6.07

0.233

0.236

0.239

E

5.93

6.00

6.07

0.233

0.236

0.239

D2

3.70

3.80

3.90

0.146

0.150

0.154

E2

3.70

3.80

3.90

0.146

0.150

0.154

e

0.40BSC

0.016BSC

Nd

4.80BSC

0.189BSC

Ne

4.80BSC

0.189BSC

L

0.35

0.40

0.45

0.014

0.016

0.018

L1

0.285

0.36

0.435

0.011

0.014

0.017

L2

0.105

0.18

0.255

0.004

0.007

0.010

h

0.30

0.35

0.40

0.012

0.014

0.016

K

0.60

0.70

0.80

0.024

0.028

0.031

aaa

0.10

0.004

bbb

0.07

0.003

ccc

0.10

0.004

ddd

0.05

0.002

eee

0.08

0.003

fff

0.10

0.004

管脚分布

WS53V100芯片管脚分布如图1所示。

图 1 WS53V100芯片TOP View管脚分布图

表 1 WS53V100关键特性

芯片

是否支持FLASH

WS53V100

内置4MB FLASH

管脚描述

管脚类型说明

管脚I/O类型说明如表1所示。

表 1 管脚I/O类型说明

I/O

说明

I

输入信号。

IPD

输入信号,内部下拉。

IPU

输入信号,内部上拉。

IS

输入信号,带施密特触发器。

ISPD

输入信号,带施密特触发器,内部下拉。

ISPU

输入信号,带施密特触发器,内部上垃。

O

输出信号。

OOD

输出,漏极开路。

I/O

双向输入/输出信号。

IPD/O

双向,输入下拉。

IPU/O

双向,输入上拉。

ISPD/O

双向,输入下拉,带施密特触发器。

ISPU/O

双向,输入上拉,带施密特触发器。

IPD/OOD

双向,输入下拉,输出漏极开路。

IPU/OOD

双向,输入上拉,输出漏极开路。

IS/O

双向,输入带施密特触发器。

IS/OOD

双向,输入带施密特触发器,输出漏极开路。

XIN

Crystal Oscillator:晶振输入。

XOUT

Crystal Oscillator:晶振输出。

P

电源。

G

地。

管脚排列表

WS53V100采用的封装形式为QFN 52Pin,管脚按位置排列分别如表1 WS53V100芯片管脚排列所示。

表 1 WS53V100芯片管脚排列

位置

管脚名称

位置

管脚名称

1

AGPIO1/UART_L0_TXD

27

MGPIO9/UART_H0_RXD

2

AGPIO2/UART_L0_RXD

28

MGPIO6/UART_H0_RTS

3

AGPIO3

29

RST_N

4

AGPIO4

30

MGPIO15

5

MGPIO5

31

MGPIO0/SDIO_D2

6

XLDO_OUT

32

MGPIO1/SDIO_D3

7

XOUT

33

MGPIO2/SDIO_CMD

8

XIN

34

MGPIO3/SDIO_CLK

9

VDD_VBAT2

35

MGPIO4/SDIO_D0

10

VDD_1P3

36

AGPIO5/SDIO_D1

11

VDD_RFLDO1

37

VDDIO

12

VDD_RFLDO2

38

AVDD33

13

VDD_WL_RF_TRX_1P1

39

VDD_VBAT1

14

VDD_WL_RF_PA_3P3

40

BUCK_LX

15

WB_RFIO

41

VDD1P3_PMU1

16

VDD_RF_RX_1P1

42

VDD_CLDO

17

VDD_BSLE_RF_PA_1P3

43

MGPIO22

18

VDD_BSLE_DPALDO

44

NC/RTC_OUT

19

VDD_BSLE_RF_DRV_1P3

45

NC/RTC_IN

20

VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3

46

MGPIO21

21

MGPIO10/SPI0_CS0

47

MGPIO16/QSPI1_D3

22

MGPIO11/SPI0_CLK

48

MGPIO17/QSPI1_CLK

23

MGPIO12/SPI0_DI

49

MGPIO18/QSPI1_D0

24

MGPIO13/SPI0_DO

50

MGPIO19/QSPI1_D1

25

MGPIO14

51

MGPIO20/QSPI1_CS

26

MGPIO8/UART_H0_TXD

52

MGPIO7/QSPI1_D2

全芯片复位接口

全芯片复位信号如表1所示。

表 1 全局复位信号管脚列表

Pin

名称

类型

频率(MHz)

电平(V)

描述

29

RST_N

I

<1

3.3/1.8

全局芯片复位信号,拉低将复位全芯片。

GPIO接口

须知: 支持外置RTC功能的芯片,当硬件方案不使用外置RTC时,RTC_IN管脚板级预留接地电阻位置,若芯片应用场景存在环境或板级干扰,建议RTC_IN管脚板级接地,RTC_OUT管脚保持悬空,增强抗干扰能力。板级禁止RTC_IN和OUT管脚同时接地。

GPIO接口如表1所示。

表 1 GPIO接口管脚列表

Pin

名称

类型

电平(V)

描述

1

AGPIO1

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO支持输入唤醒或输出。

2

AGPIO2

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO支持输入唤醒或输出。

3

AGPIO3

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO支持输入唤醒或输出。

4

AGPIO4

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO支持输入唤醒或输出。

5

MGPIO5

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

21

MGPIO10

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

22

MGPIO11

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO仅支持输入唤醒,不支持输出。

23

MGPIO12

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

24

MGPIO13

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

25

MGPIO14

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

26

MGPIO8

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

27

MGPIO9

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

28

MGPIO6

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO仅支持输入唤醒,不支持输出。

30

MGPIO15

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

31

MGPIO0

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

32

MGPIO1

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

33

MGPIO2

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

34

MGPIO3

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

35

MGPIO4

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

36

AGPIO5

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO支持输入唤醒或输出。

43

MGPIO22

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

44

NC/RTC_OUT

I/O

3.3/1.8

-可用作 RTC 晶体专用 PAD。当无外挂 RC32K 晶体需求时,建议板级保持悬空。

45

NC/RTC_IN

I/O

3.3/1.8

-可用作 RTC 晶体专用 PAD。当无外挂 RC32K 晶体需求时,板级预留接地电阻位置,若芯片应用场景存在环境或板级干扰,建议RTC_IN管脚板级接地。

46

MGPIO21

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

47

MGPIO16

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO仅支持输入唤醒,不支持输出。

48

MGPIO17

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

49

MGPIO18

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

50

MGPIO19

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

51

MGPIO20

I/O

3.3/1.8

普通GPIO

52

MGPIO7

I/O

3.3/1.8

普通GPIO,在深睡模式下,此IO仅支持输入唤醒,不支持输出。

电源管脚

电源管脚如表1所示。

表 1 电源管脚列表

Pin

名称

类型

电压(V)

描述

6

XLDO_OUT

P

1

芯片XLDO decap管脚,接板级滤波电容1uF。

9

VDD_VBAT2

P

3.3

INTLDO和XLDO输入电源,由板级提供3.3V电源。

10

VDD_1P3

P

1.3

1.3V电压输入,RFLDO1,RFLDO2输入电源。

11

VDD_RFLDO1

P

1.15

内部LDO电源,输出提供给VDD_WL_RF_TRX_1P1、

VDD_RF_RX_1P1,外接1μF。

12

VDD_RFLDO2

P

1.15

RFLDO2电源decap管脚,给内部VCO、LO供电,接板级滤波电容1μF。

13

VDD_WL_RF_TRX_1P1

P

1.15

芯片内部TRX相关模块输入电源。

14

VDD_WL_RF_PA_3P3

P

3.3

PA 3V3电源输入,由外部电源提供,由VDD_RFLDO1供电。

16

VDD_RF_RX_1P1

P

1.15

RF LNA供电输入。

17

VDD_BSLE_RF_PA_1P3

P

1.3

BSLE_RF 1V3电源输入管脚。

18

VDD_BSLE_DPALDO

P

1.1

DPA LDO输出,外接1μF。

19

VDD_BSLE_RF_DRV_1P3

P

1.3

BSLE供电输入,给内部BSLE模块供电,外接1μF。

20

VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3

P

1.3

BSLE_PLL 1V3电源输入管脚。

37

VDDIO

P

1.8/3.3

IO电源输入,支持板级1.8V/3.3V。

38

AVDD33

P

3.3

AVDD33电源输入,由板级提供3.3V。

39

VDD_VBAT1

P

3.3

VBAT电源输入。

40

BUCK_LX

P

1.3

BUCK电源输出,给Pin10/17/19/20/41管脚供电。

41

VDD1P3_PMU1

P

1.3

BUCK 1.3V输入,给内部CLDO供电。

42

VDD_CLDO

P

1.1

CLDO输出,外接滤波电容1μF。

RF接口

RF接口如表1所示。

表 1 RF接口管脚列表

Pin

名称

类型

电平(V)

描述

15

WB_RFIO

ANA

-

WLAN/BT/SLE 2.4G RF输入/输出。

GND管脚

GND管脚如表1所示。

表 1 GND管脚列表

Pin

名称

电压(V)

描述

Epad

GND

-

EPAD GND管脚。

GPIO复用管脚

GPIO(General Purpose Input/Output)管脚如表1所示。

说明: 复用信号0为上电复位完成后的缺省功能。

表 1 GPIO复用管脚描述

Pin

管脚名称

类型

驱动(mA)

电压(V)

描述

31

MGPIO0

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号1:SDIO_D2

复用信号0、2~7:保留

32

MGPIO1

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号1:SDIO_D3

复用信号0、2~7:保留

33

MGPIO2

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO2

复用信号1:SDIO_CMD

复用信号2:SPI0_DI

复用信号3~7:保留

34

MGPIO3

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO3

复用信号1:SDIO_CLK

复用信号2:SPI0_CLK

复用信号3~7:保留

35

MGPIO4

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO4

复用信号1:SDIO_D0

复用信号2:SPI0_DO

复用信号3~7:保留

36

AGPIO5

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:AGPIO5

复用信号1:SDIO_D1

复用信号2:SPI0_CS0

复用信号3~7:保留

5

MGPIO5

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO5

复用信号1:UART_H1_TXD

复用信号2~7:保留

可复用做模拟管脚CLK_XOUT_32M

28

MGPIO6

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO6

复用信号1:UART_H0_RTS

复用信号2:SPI0_DI

复用信号3:WB_GLP_SYNC_PULSE

复用信号4~7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH7

52

MGPIO7

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO7

复用信号1:UART_H0_CTS

复用信号2:SPI0_CS0

复用信号3:QSPI1_D2

复用信号6:ANT_SEL2

复用信号7:保留

26

MGPIO8

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO8

复用信号1:UART_H0_TXD

复用信号2:SPI0_CLK

复用信号3:I2C1_SCL

复用信号4~7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH5

27

MGPIO9

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO9

复用信号1:UART_H0_RXD

复用信号2:SPI0_DO

复用信号3:I2C1_SDA

复用信号4~7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH6

21

MGPIO10

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO10

复用信号1:SPI0_CS0

复用信号2:UART_H1_CTS

复用信号4:PWM0P

复用信号5:I2S_WS

复用信号6:ANT_SEL3

复用信号7:保留

22

MGPIO11

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO11

复用信号1:SPI0_CLK

复用信号2:UART_H1_RTS

复用信号4:PWM0N

复用信号5:I2S_BCLK

复用信号6~7:保留

23

MGPIO12

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO12

复用信号1:SPI0_DI

复用信号2:UART_H1_TXD

复用信号5:I2S_DI

复用信号6:ANT_SEL4

复用信号7:保留

24

MGPIO13

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO13

复用信号1:SPI0_DO

复用信号2:UART_H1_RXD

复用信号3:I2C0_SCL

复用信号5:I2S_DO

复用信号6~7:保留

25

MGPIO14

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO14

复用信号1:SPWM1N

复用信号2:I2C0_SDA

复用信号3:WB_GLP_SYNC_PULSE

复用信号4:BT_ACTIVE

复用信号5:UART_H0_CTS

复用信号6:保留

30

MGPIO15

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO15

复用信号1:SPWM1P

复用信号2:BT_STATUS

复用信号3:UART_H1_RTS

复用信号4:保留

47

MGPIO16

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO16

复用信号1:QSPI1_D3

复用信号2:PWM3N

复用信号3~7:保留

48

MGPIO17

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO17

复用信号1:QSPI1_CLK

复用信号2:UART_H0_TXD

复用信号3:I2S_BCLK

复用信号5:BT_ACTIVE

复用信号6~7:保留

49

MGPIO18

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO18

复用信号1:QSPI1_D0

复用信号2:UART_H0_RXD

复用信号3:I2S_DO

复用信号4:WB_GLP_SYC_PULSE

复用信号5:BT_STATUS

复用信号6~7:保留

50

MGPIO19

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO19

复用信号1:QSPI1_D1

复用信号2:PWM2P

复用信号3:I2S_DI

复用信号5:BT_FREQ

复用信号6~7:保留

51

MGPIO20

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO20

复用信号1:QSPI1_CS

复用信号2:PWM2N

复用信号3:I2S_WS

复用信号5:WLAN_ACTIVE

复用信号6~7:保留

46

MGPIO21

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO21

复用信号1:PWM0P

复用信号2:UART_H0_RTS

复用信号3:I2C0_SCL

复用信号4:WB_GLP_SYNC_PULSE

复用信号5:BT_STATUS

复用信号6~7:保留

43

MGPIO22

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:MGPIO22

复用信号1:PWM3P

复用信号2:UART_H1_CTS

复用信号3:I2C0_SDA

复用信号5:WLAN_ACTIVE

复用信号6:ANT_SEL5

复用信号7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH4

1

AGPIO1

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:AGPIO1

复用信号1:UART_L0_TXD

复用信号2~7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH0

2

AGPIO2

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:AGPIO2

复用信号1:UART_L0_RXD

复用信号2:PWM0P

复用信号3~7:保留

3

AGPIO3

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:AGPIO3

复用信号1:I2C1_SCL

复用信号2:PWM0N

复用信号3~7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH1

4

AGPIO4

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

复用信号0:AGPIO4

复用信号1:I2C1_SDA

复用信号2:UART_H1_RXD

复用信号3~7:保留

可复用做模拟管脚ADC_CH2

29

RST_N

ISPU/O

可配置

3.3/1.8

全局复位信号

须知: 在使用SDIO一线模式时,SDIO_D2和SDIO_D3需要保持悬空状态,不能复用为其他功能.

CLK管脚

CLK管脚如表1所示。

表 1 CLK管脚描述

Pin

管脚名称

类型

电压(V)

描述

7

XOUT

O

1

晶体时钟引脚

8

XIN

I

1

晶体时钟引脚

上电关键硬件字

芯片系统正常启动后必须有正确的硬件配置字,与芯片硬件启动强相关,其电平状态需如表1所示。

表 1 管脚硬件配置字描述

Pin

名称

低电平

高电平

25

MGPIO14

正常启动

禁用

30

MGPIO15

正常启动

禁用

电性能参数

电流分布

WS53V100的功耗分布如表1所示。

表 1 电流参数

Pin

名称

描述

最小值

典型值

最大值

单位

9

VDD_VBAT2

INTLDO和XLDO输入电源,由板级提供3.3V电源

-

30

50

mA

10

VDD_1P3

1.3V电压输入,RFLDO1,RFLDO2输入电源

-

60

100

mA

13

VDD_WL_RF_TRX_1P1

芯片内部TRX相关模块输入电源

-

30

50

mA

14

VDD_WL_RF_PA_3P3

WiFi PA供电电源,由外部电源提供

-

320

500

mA

16

VDD_RF_RX_1P1

芯片LNA输入电源

-

30

50

mA

17

VDD_BSLE_RF_PA_1P3

BSLE LDO输入电源

-

120

300

mA

19

VDD_BSLE_RF_DRV_1P3

BSLE LDO输入电源

-

50

70

mA

20

VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3

BSLE LDO输入电源

-

10

40

mA

37

VDDIO

IO电源,由外部电源提供

-

50

150

mA

38

AVDD33

AVDD33电源输入,由板级提供3.3V

-

40

80

mA

39

VDD_VBAT1

芯片BUCK输入电源,由外部电源提供

-

300

500

mA

41

VDD1P3_PMU1

芯片BUCK反馈及CLDO输入

-

150

300

mA

6

XLDO_OUT

芯片XLDO decap管脚,接板级滤波电容

-

10

50

mA

11

VDD_RFLDO1

内部LDO电源,输出提供给VDD_WL_RF_TRX_1P1、

VDD_RF_RX_1P1

-

30

50

mA

12

VDD_RFLDO2

RFLDO2电源decap管脚,接板级滤波电容

-

30

50

mA

18

VDD_BSLE_DPALDO

芯片内部BSLE电源decap管脚,接板级滤波电容

-

-

-

mA

40

BUCK_LX

芯片BUCK LX输出1.3V,接板级电感、电容滤波

-

300

500

mA

42

VDD_CLDO

芯片内部数字电源,外接1μF滤波电容

-

150

300

mA

极限工作电压

须知: 极限工作电压参数如表1所示,超过这些数值,可能导致芯片损坏与可靠性问题。芯片ESD防护能力如表2所示。

表 1 极限工作电压参数

符号

参数

最小值

最大值

单位

VDD_VBAT1

VDD_VBAT2

芯片电源,由外部电源提供

3

3.6

V

VDD_WL_RF_PA_3P3

WiFi PA供电电源,由外部电源提供

3

3.6

V

AVDD33

LSADC和REF供电电源,由外部电源提供

3

3.6

V

VDDIO

IO电源,由外部电源提供

1.62

3.6

V

表 2 芯片引脚ESD参数

ESD模型与管脚

PIN

防护能力

ESD-CDM

ALL

CDM 250V

ESD-HBM

14:VDD_WL_RF_PA_3P3

HBM 2000V

OTHER PIN

HBM 2500V

推荐工作条件

WS53V100的推荐工作条件如表1所示。

表 1 推荐工作条件

符号

描述

最小值

典型值

最大值

单位

VDD_VBAT1

VDD_VBAT2

电池电源

3.16

3.3

3.465

V

VDD_WL_RF_PA_3P3

PA电源

3.16

3.3

3.465

V

VDDIO

IO输入电源

1.71

1.8/3.3

3.465

V

VDD1P3_PMU1

VDD_1P3

VDD_BSLE_RF_PA_1P3

VDD_BGLE_PLL_DCO_1P3

CLDO、RFLDO1/2输入电源

1.1

1.3

1.45

V

DC/AC电气参数

表 1 DC电气参数表 (VDDIO=1.8V GPIO 功能)

符号

参数

最小值

典型值

最大值

单位

说明

VDDPST

接口电压

1.62

1.8

1.98

V

-

VIH

高电平输入电压

0.65*VDDPST

-

VDDPST+0.3

V

不兼容5V输入

VIL

低电平输入电压

–0.3

-

0.35*VDDPST

V

-

IL

输入漏电流

0.06

-

61.18

nA

-

IOZ

三态输出漏电流

0.2

0.74

12.69

nA

-

VOH

高电平输出电压

VDDPST-0.45

-

-

V

-

VOL

低电平输出电压

-

-

0.45

V

-

RPU

内部上拉电阻

49.3

61.56

85.07

-

RPD

内部下拉电阻

54.54

70.3

102.3

-

IOH

高电平输出电流

1.33

2.39

3.79

mA

4驱IO档位1

2.66

4.76

7.55

mA

4驱IO档位2

3.98

7.15

11.33

mA

4驱IO档位3

5.31

9.5

15.04

mA

4驱IO档位4

IOL

低电平输出电流

1.54

3.03

5.01

mA

4驱IO档位1

3.1

6.06

9.99

mA

4驱IO档位2

4.65

9.09

15

mA

4驱IO档位3

6.21

12.13

19.98

mA

4驱IO档位4

表 2 DC电气参数表 (VDDIO=3.3V GPIO 功能)

符号

参数

最小值

典型值

最大值

单位

说明

VDDPST

接口电压

2.97

3.3

3.63

V

-

VIH

高电平输入电压

2.0

-

VDDPST+0.3

V

不兼容5V输入

VIL

低电平输入电压

–0.3

-

0.8

V

-

IL

输入漏电流

0.12

-

68.29

nA

-

IOZ

三态输出漏电流

0.38

1

127.5

nA

-

VOH

高电平输出电压

2.4

-

-

V

-

VOL

低电平输出电压

-

-

0.4

V

-

RPU

内部上拉电阻

50.36

60.72

74.71

-

RPD

内部下拉电阻

47.84

57.42

70.73

-

IOH

高电平输出电流

3.59

7.95

13.69

mA

4驱IO档位1

7.16

15.83

27.24

mA

4驱IO档位2

10.75

23.75

40.87

mA

4驱IO档位3

14.28

31.52

54.2

mA

4驱IO档位4

IOL

低电平输出电流

2.88

4.76

6.72

mA

4驱IO档位1

5.75

9.49

13.32

mA

4驱IO档位2

8.63

14.25

20.03

mA

4驱IO档位3

11.51

18.97

26.61

mA

4驱IO档位4

表 3 DC电气参数表 (VDDIO=3.3V GPIO 功能--SDIO专用)

符号

参数

最小值

典型值

最大值

单位

说明

VDDPST

接口电压

2.97

3.3

3.63

V

-

VIH

高电平输入电压

2.0

-

3.63

V

  

VIL

低电平输入电压

–0.3

-

0.8

V

-

IL

输入漏电流

-

-

±10

μA

-

IOZ

三态输出漏电流

-

-

±10

nA

-

VOH

高电平输出电压

2.4

-

-

V

-

VOL

低电平输出电压

-

-

0.4

V

-

RPU

内部上拉电阻

19

25

31

-

RPD

内部下拉电阻

19

25

31

-

IOH

高电平输出电流

46.31

-

-

mA

16驱IO档位0

43.59

-

-

mA

16驱IO档位1

40.86

-

-

mA

16驱IO档位2

38.14

-

-

mA

16驱IO档位3

35.42

-

-

mA

16驱IO档位4

32.69

-

-

mA

16驱IO档位5

29.97

-

-

mA

16驱IO档位6

27.74

-

-

mA

16驱IO档位7

24.52

-

-

mA

16驱IO档位8

21.79

-

-

mA

16驱IO档位9

19.07

-

-

mA

16驱IO档位10

16.35

-

-

mA

16驱IO档位11

13.62

-

-

mA

16驱IO档位12

10.9

-

-

mA

16驱IO档位13

8.18

-

-

mA

16驱IO档位14

5.45

-

-

mA

16驱IO档位15

IOL

低电平输出电流

-

-

36.27

mA

16驱IO档位0

-

-

34.13

mA

16驱IO档位1

-

-

32.0

mA

16驱IO档位2

-

-

29.86

mA

16驱IO档位3

-

-

27.73

mA

16驱IO档位4

-

-

25.6

mA

16驱IO档位5

-

-

23.47

mA

16驱IO档位6

-

-

21.33

mA

16驱IO档位7

-

-

19.2

mA

16驱IO档位8

-

-

17.07

mA

16驱IO档位9

-

-

14.93

mA

16驱IO档位10

-

-

12.8

mA

16驱IO档位11

-

-

10.67

mA

16驱IO档位12

-

-

8.535

mA

16驱IO档位13

-

-

6.401

mA

16驱IO档位14

-

-

4.268

mA

16驱IO档位15

表 4 DC电气参数表 (VDDIO=1.8V GPIO 功能--SDIO专用)

符号

参数

最小值

典型值

最大值

单位

说明

VDDPST

接口电压

1.62

1.8

1.98

V

-

VIH

高电平输入电压

1.2

-

1.98

V

  

VIL

低电平输入电压

–0.3

-

0.6

V

-

IL

输入漏电流

-

-

±10

μA

-

IOZ

三态输出漏电流

-

  

±10

nA

-

VOH

高电平输出电压

VDDPST-0.45

-

-

V

VDDPST=1.8V±10%

VOL

低电平输出电压

-

-

0.45

V

-

RPU

内部上拉电阻

19

25

31

-

RPD

内部下拉电阻

19

25

31

-

IOH

高电平输出电流

18.97

-

-

mA

16驱IO档位0

17.85

-

-

mA

16驱IO档位1

16.73

-

-

mA

16驱IO档位2

15.62

-

-

mA

16驱IO档位3

14.5

-

-

mA

16驱IO档位4

13.39

-

-

mA

16驱IO档位5

12.27

-

-

mA

16驱IO档位6

11.16

-

-

mA

16驱IO档位7

10.04

-

-

mA

16驱IO档位8

8.93

-

-

mA

16驱IO档位9

7.81

-

-

mA

16驱IO档位10

6.69

-

-

mA

16驱IO档位11

5.58

-

-

mA

16驱IO档位12

4.46

-

-

mA

16驱IO档位13

3.35

-

-

mA

16驱IO档位14

2.23

-

-

mA

16驱IO档位15

IOL

低电平输出电流

-

-

17.14

mA

16驱IO档位0

-

-

16.13

mA

16驱IO档位1

-

-

15.13

mA

16驱IO档位2

-

-

14.12

mA

16驱IO档位3

-

-

13.11

mA

16驱IO档位4

-

-

12.1

mA

16驱IO档位5

-

-

11.09

mA

16驱IO档位6

-

-

10.08

mA

16驱IO档位7

-

-

9.08

mA

16驱IO档位8

-

-

8.07

mA

16驱IO档位9

-

-

7.06

mA

16驱IO档位10

-

-

6.05

mA

16驱IO档位11

-

-

5.04

mA

16驱IO档位12

-

-

4.03

mA

16驱IO档位13

-

-

3.03

mA

16驱IO档位14

-

-

2.02

mA

16驱IO档位15

上下电要求

  1. 外部电池电源VBAT、IO电源VDDIO处于下电状态,芯片处于下电状态。

  2. 外部电源VBAT、VDDIO上电(推荐同时上电)。其中VBAT可能存在慢上电场景、VBAT上电稳定约40μs~10ms。

  3. VBAT和VDDIO上电后约20ms后、CLDO上电稳定、开始CRG解复位。

  4. WS53V100开机电源系统上无Power-on信号、POR模块主要是对VBAT和内部电源进行检测、当两者都在位时、才会送出芯片内部的解复位信号。

  5. VBAT上电阈值:2.5V;

    VBAT下电阈值: 1.4V。

  6. WS53V100开机电源系统上无Power-on信号、外部有RST_N负责全芯片复位、其状态由板级电路维护。

  7. VBAT欠压或者撤离时、POR检查到掉电、会复位整个芯片、从而实现安全下电。

说明:

  • PMU电源对应管脚:VDD_VBAT1、VDD_VBAT2、AVDD33。

  • VDDIO对应管脚:VDDIO。

  • 当芯片掉电后,需要保证VDDIO和VBAT电平低于200mV。

  • 单板复位通过RST_N管脚实现。RST_N行为为拉低、后拉高。其中RST_N拉低时间需要持续10ms以上。

原理图设计建议

小系统设计建议

小系统指芯片电路能够正常工作的最小外围电路配置,此部分的电路主要包括:时钟电路、复位电路。

参考时钟设计

晶体时钟支持32MHz,在使用外部晶体时,电路结构如图1所示。其中,Cload电容默认不上件,XIN,XOUT串联0Ω电阻,用于调节晶体寄生电容,30Ω为限流电阻(根据晶体的DL参数决定是否上件)。

图 1 使用Crystal输入参考时钟的参考电路图

外部Crystal电气特性的要求如表1所示。

表 1 Crystal电气特性要求

参数

符号

晶体选型规格

单位

备注

标称频率

f

32

32

32

32

MHz

-

负载电容

CL

7

8

9

12[1]

pF

-

Xout串联电容

C

18

18

27

-

pF

XOUT预留0Ω电阻串位,用于调节晶体寄生电容。其中12pF晶体无需串联电容。

频率容差

f_tol

±10

±10

±10

±10

ppm

晶体初始频偏

频率稳定性

f_temp

±10

±10

±10

±10

ppm

晶体温漂

激励功率

DL[2]

≥100

≥100

≥100

≥100

µW

-

等效电阻

ESR

≤60 max

≤60 max

≤60 max

≤60 max

Ω

-

动态电感

Lm[3]

8.3~10.8

7.1~10.0

5.8~11.7

5.8~9.2

mH

-

动态电容

C1[3]

2.3~3

2.48~3.5

2.12~4.29

2.7~5.55

fF

-

静态电容

C0

≤2

≤2

≤2

≤2

pF

-

工作温度

T

-30~+85

-30~+85

-30~+85

-30~+85

-

存储温度

T_s

-40~+125

-40~+125

-40~+125

-40~+125

-

其中:

  • CL:Crystal负载电容。

  • ESR:Crystal等效串联电阻。

  • 推荐晶体参数:CL 8pF,ESR 60Ω(max),Lm 9.97mH,C1 2.48fF,C0 0.7pF。

  • 1612封装因为C1和Lm差异较大,频偏校准范围只支持±20ppm。

  • XIN和XOUT管脚PKG+PCB寄生电容≤1pF。

  • 负载电容CL=(C1×C2)/(C1+C2)+Cs,其中C1为XIN管脚对地总电容,C2为XOUT管脚对地总电容,Cs为XIN和XOUT管脚之间寄生电容,如C1和C2均为14pF,Cs为1pF,则晶体的负载电容为8pF。

  • 标注[1]:CL为12pF的晶体,XO支撑以慢启方式启动。

  • 标注[2]:建议晶体选型时DL(max)≥100μW,若晶体DL(max)小于100μW,须在XOUT处串联30Ω电阻R,并且XO频偏校准范围为±20ppm。

  • 标注[3]:表格里是Type值,Lm和C1覆盖范围是type值±10%。

RTC时钟

说明: 使用此功能前,需确认芯片版本是否支持此功能,详见《芯片用户指南》或《订购须知》描述。

WS53V100支持外部提供32.768kHz RTC时钟,用于低功耗处理。对32.768kHz RTC时钟的电气特性要求如表1所示。

表 1 RTC无源时钟电气特性要求

参数

最小值

典型值

最大值

单位

时钟频率

-

32.768

-

kHz

频率误差

-

≤±100

-

ppm

负载电容(CL)

-

7

12.5

pF

激励功率DL(max)

0.5

-

1.5

μW

RTC无源时钟参考电路设计如图1所示,其中C1&C2可以基于晶体负载电容CL计算,典型C1=C2=CL*2,考虑封装和板级寄生,C1&C2取值可以略小;

图 1 RTC无源时钟参考设计电路

针对无源时钟,需要根据所选晶体的ESR参数,选择相对应的驱动能力,详细参考表2

表 2 驱动能力与ESR对照表

CL

DS1:DS0

ESR_Max

7p

00

50kΩ

01

90kΩ

10

130kΩ

11

170kΩ

12.5p

00

20kΩ

01

35kΩ

10

50kΩ

11

70kΩ

复位电路

WS53V100集成内部 POR (Power On Reset )电路以及 Watchdog。

图 1 WS53V100 RST_N电路

电源参考设计

说明: 系统电源的设计,详细请参见《WS53V100 DEMO板原理图》。

电源规格

WS53V100需要的外部电源包括:

  • 电池电源VBAT

  • IO电源VDDIO

芯片内部主要集成了BUCK和多个低压差线性稳压器(LDO):

  • BUCK:作为一个中间的电源平面给多个LDO提供电源。

  • LDO:分为给数字提供电源的LDO和低噪声LDO。

  • PMU内部有一个BUCK提供1.3V电源。

    推荐工作条件如表1所示。

表 1 推荐工作条件

Pin

管脚名称

参数说明

最小值(V)

典型值(V)

最大值(V)

9

VDD_VBAT2

INTLDO和XLDO输入电源,由外部电源提供

3.16

3.3

3.6

10

VDD_1P3

RFLDO1,RFLDO2输入电源

-

1.3

-

13

VDD_WL_RF_TRX_1P1

芯片内部TRX相关模块输入电源

-

1.15

-

14

VDD_WL_RF_PA_3P3

WiFi PA供电电源,由外部电源提供

3.16

3.3

3.6

16

VDD_RF_RX_1P1

芯片LNA输入电源

-

1.15

-

17

VDD_BSLE_RF_PA_1P3

BSLE LDO输入电源

-

1.3

-

19

VDD_BSLE_RF_DRV_1P3

BSLE LDO输入电源

-

1.3

-

20

VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3

BSLE LDO输入电源

-

1.3

-

37

VDDIO

IO电源,由外部电源提供

1.71

1.8/3.3

3.465

38

AVDD33

LSADC和REF供电电源,由外部电源提供

3.16

3.3

3.465

39

VDD_VBAT1

芯片BUCK输入电源,由外部电源提供

3.16

3.3

3.465

41

VDD1P3_PMU1

芯片BUCK反馈及CLDO输入

-

1.3

-

6

XLDO_OUT

芯片XLDO decap管脚,接板级滤波电容

-

1

-

11

VDD_RFLDO1

内部LDO电源,输出提供给VDD_WL_RF_TRX_1P1、

VDD_RF_RX_1P1

-

1.15

-

12

VDD_RFLDO2

RFLDO2电源decap管脚,接板级滤波电容

-

1.15

-

18

VDD_BSLE_DPALDO

芯片内部BSLE电源decap管脚,接板级滤波电容

-

1.1

-

40

BUCK_LX

芯片BUCK LX输出1.3V,接板级电感、电容滤波

-

1.3

-

42

VDD_CLDO

芯片内部数字电源,外接1μF滤波电容

-

1.0

-

表 2 内部DC-DC产生的1P3电源外围器件要求

器件名称

大小

电感

2.2μH

电容

10μF

VBAT电源

WS53V100包含2个VBAT电源输入管脚:

  • VDD_VBAT1:BUCK的输入电源。

  • VDD_VBAT2:INTLDO和XLDO输入电源。

VBAT支持3~3.6 V输入,VBAT电源可以由外部PMU芯片或者外部BUCK电路生成提供。

VBAT参考电路

VBAT给芯片提供工作电源,VDD_VBAT1和VDD_VBAT2每个输入管脚各放一个电容用于储能滤波。参考电路图如图1 WS53V100 VBAT输入电路所示。

Pin

名称

设计建议

39

VDD_VBAT1

外接4.7μF电容,耐压值≥6.3V。

9

VDD_VBAT2

外接1μF电容,耐压值≥6.3V。

38

AVDD33

外接1μF电容,耐压值≥6.3V,布局空间受限可以考虑和VDD_VBAT1共用4.7uF滤波电容。

图 1 WS53V100 VBAT输入电路

VBAT输入电源要求

WS53V100的VBAT输入电源要求如下:

  • 要求电源噪声峰峰值在±3%以内。

  • 选择合适的电感和输出滤波电容,能够更有效抑制纹波和谐波干扰。

VDDIO电源

WS53V100有1个VDDIO电源输入管脚:

  • VDDIO

支持1.8V/3.3V电压,推荐设计建议如表1所示,参考电路图如图1所示。

表 1 VDDIO电源设计建议

Pin

名称

设计建议

37

VDDIO

外接1μF电容,耐压值≥6.3V。

图 1 VDDIO输入电路

内部电源滤波电路

内部电源中的VDD_CLDO、VDD_RFLDO2需要外接滤波电容,推荐设计建议如表1所示,参考电路图如图1所示。

表 1 内部电源滤波电路设计建议

Pin

名称

设计建议

6

XLDO_OUT

芯片XLDO decap管脚,需外接1μF滤波电容。

12

VDD_RFLDO2

芯片RFLDO2 decap管脚,需外接1μF滤波电容。

42

VDD_CLDO

芯片数字电源decap管脚,需外接1μF滤波电容。

图 1 内部电源滤波电路

RFLDO1

RFLDO1电源由WS53V100 管脚VDD_RFLDO1输出,输出滤波电容1μF。RFLDO1给2个管脚供电,分别是VDD_RF_RX_1P1 和VDD_WL_RF_TRX_1P1,推荐设计建议如表1所示,参考电路见图1所示。

表 1 RFLDO1电源设计建议

Pin

名称

说明

11

VDD_RFLDO1

RFLDO1输出,外接1μF滤波电容。

13

VDD_WL_RF_TRX_1P1

芯片内部TRX相关模块输入电源,外接1μF滤波电容。

16

VDD_RF_RX_1P1

芯片LNA输入电源,外接1μF滤波电容。

图 1 RFLDO1参考电路

BUCK/LDO电源

WS53V100包含4个1P3电源输入管脚:

  • VDD_1P3

  • VDD_BSLE_RF_PA_1P3

  • VDD_BSLE_RF_DRV_1P3

  • VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3

该1P3电源可以由芯片内部BUCK(BUCK_LX)提供

表 1 BUCK电源设计建议

Pin

名称

说明

40

BUCK_LX

BUCK LX输出,外接2.2μH电感,10uF电容

10

VDD_1P3

RFLDO1,RFLDO2输入电源

17

VDD_BSLE_RF_PA_1P3

BSLE LDO输入电源,外接1μF滤波电容

19

VDD_BSLE_RF_DRV_1P3

BSLE LDO输入电源,外接1μF滤波电容(可以和Pin17管脚共用1μF电容)

20

VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3

BSLE LDO输入电源,外接1μF滤波电容

18

VDD_BSLE_DPALDO

芯片内部BSLE电源decap管脚,接板级滤波电容

说明: BUCK电感推荐约束条件:

  • 电感值2.2μH,±20%。

  • 直流电阻(Rdc)≤0.3Ω。

  • 饱和电流≥800mA。

  • Rdc增大会导致功耗增加,效率变低。

  • Rdc从0.1Ω增加到0.2Ω,重载效率会降低1~2个百分点。

内部BUCK由VDD_VBAT1提供输入电压,由BUCK_LX输出开关信号,因此需要外接电感和输出电容。

参考电路图如图1所示。

图 1 内置BUCK参考电路

PA供电

外部提供给VDD_WL_RF_PA_3P3供电,可与VBAT电源接在一起,设计建议如表1所示,参考电路图如图1所示。

表 1 PA供电设计建议

Pin

名称

设计建议

14

VDD_WL_RF_PA_3P3

WLAN PA供电电源,由外部电源提供,VBAT供电,外接1μF、100nF(预留)(靠近芯片从小到大排列)。

图 1 PA供电电路设计参考

注意事项

RST_N电路

RST_N为上电使能管脚,该管脚上拉到VDDIO电源。

图 1 RST_N参考电路

外围接口设计建议

SDIO接口参考设计

WS53V100通过SDIO与Host通信。SDIO电平支持1.8V和3.3V,要求Host端也必须是1.8V或3.3V电平;否则两者之间需要增加电平转换器件,选用的电平转换芯片需要符合SDIO速率(50MHz)的传输要求。设计建议如表1所示。

表 1 SDIO接口设计建议

Pin

名称

上下拉

VDDIO

连接方式

34

SDIO_CLK

NA

3.3/1.8

源端串33Ω电阻,走线≤5inch。芯片端预留一个10pF电容。

33

SDIO_CMD

NA

3.3/1.8

VDDIO=3.3V:终端串33/0Ω电阻,走线≤5inch;

VDDIO=1.8V:终端串33/0Ω电阻,走线≤3.5inch。

35

36

31

32

SDIO_D0

SDIO_D1

SDIO_D2

SDIO_D3

芯片内置25kΩ上拉,建议单板预留一个上拉电阻位用于调试、建议47kΩ。

3.3/1.8

VDDIO=3.3V:终端串33/0Ω电阻,走线≤5inch;

VDDIO=1.8V:终端串33/0Ω电阻,走线≤3.5inch。

须知: 在使用SDIO一线模式时,SDIO_D2和SDIO_D3需要保持悬空状态,不能复用为其它功能。

UART接口参考设计

WS53V100支持三组UART信号,UART_L0用于WS53V100维测打印。UART_H0和UART_H1用于与其他设备对接,管脚电平与VDDIO保持一致。设计建议如表1所示。

表 1 UART接口设计建议

Pin

名称

设计建议

1

UART_L0_TXD

直连,走线≤5inch

2

UART_L0_RXD

直连,走线≤5inch

4/24

UART_H1_RXD

直连,走线≤5inch

5/23

UART_H1_TXD

直连,走线≤5inch

21/43

UART_H1_CTS

直连,走线≤5inch

22/30

UART_H1_RTS

直连,走线≤5inch

25/52

UART_H0_CTS

直连,走线≤5inch

26/48

UART_H0_TXD

直连,走线≤5inch

27/49

UART_H0_RXD

直连,走线≤5inch

28/46

UART_H0_RTS

直连,走线≤5inch

PWM接口参考设计

WS53V100支持8个PWM接口信号输出,PWM0-PWM3为3组互补PWM接口,SPWM 为2个为安全PWM接口,输出电平与VDDIO电平保持一致,占空比输出范围(0-100%),最高可达到30khz以上,步进100Hz。

设计建议如表1所示。

表 1 PWM接口设计建议

Pin

名称

设计建议

21/2

PWM0_P

直连,走线≤5inch

22/3

PWM0_N

直连,走线≤5inch

50

PWM2_P

直连,走线≤5inch

51

PWM2_N

直连,走线≤5inch

43

PWM3_P

直连,走线≤5inch

47

PWM3_N

直连,走线≤5inch

30

SPWM1P

直连,走线≤5inch

25

SPWM1N

直连,走线≤5inch

I2S接口参考设计

WS53V100支持一组I2S接口,输入输出电平应与VDDIO电平保持一致。设计建议如表1所示。

表 1 I2S接口设计建议

Pin

名称

设计建议

21/51

I2S_WS

直连,包地处理。

22/48

I2S_BCLK

芯片端串33Ω电阻,包地处理。

23/50

I2S_DI

直连。

24/49

I2S_D0

直连。

SPI接口参考设计

WS53V100支持两组SPI接口,一组SPI接口,一组QSPI接口,输入输出电平应与VDDIO电平保持一致。设计建议如表1所示。

表 1 SPI接口设计建议

Pin

名称

设计建议

33/23/28

SPI0_DI

直连,走线≤5inch。

34/22/26

SPI0_CLK

芯片端串接一个33Ω电阻,单根走线包地处理,走线≤5inch。

35/24/27

SPI0_DO

直连,走线≤5inch。

36/21/52

SPI0_CS0

直连,走线≤5inch。

47

QSPI1_D3

直连,走线≤5inch。

48

QSPI1_CLK

芯片端串接一个33Ω电阻,单根走线包地处理,走线≤5inch。

49

QSPI1_D0

直连,走线≤5inch。

50

QSPI1_D1

直连,走线≤5inch。

51

QSPI1_CS

直连,走线≤5inch。

52

QSPI1_D2

直连,走线≤5inch。

I2C接口参考设计

WS53V100支持两组I2C接口,输入输出电平应与VDDIO电平保持一致。设计建议如表1所示。

表 1 I2C接口设计建议

Pin

名称

设计建议

24/46

I2C0_SCL

直连,走线≤5inch,上拉1kΩ电阻到VDDIO。

25/43

I2C0_SDA

直连,走线≤5inch,上拉1kΩ电阻到VDDIO。

3/26

I2C1_SCL

直连,走线≤5inch,上拉1kΩ电阻到VDDIO。

4/27

I2C1_SDA

直连,走线≤5inch,上拉1kΩ电阻到VDDIO。

ADC接口参考设计

WS53V100支持7个ADC接口,ADC电压输入范围0V~1.715V。设计建议如表1所示。ADC输入信号可以通过UART_L0串口读出信号电平的大小。

表 1 ADC接口设计建议

Pin

名称

设计建议

1

ADC_CH0

直连,走线≤5inch。

3

ADC_CH1

直连,走线≤5inch。

4

ADC_CH2

直连,走线≤5inch。

43

ADC_CH4

直连,走线≤5inch。

26

ADC_CH5

直连,走线≤5inch。

27

ADC_CH6

直连,走线≤5inch。

28

ADC_CH7

直连,走线≤5inch。

PTA接口设计

WS53V100支持1个PTA(包流量仲裁)接口,用于WIFI和BT的共存管理如图1PTA接口设计,输入输出电平应与VDDIO电平保持一致。设计建议如表1所示。

PTA介于WIFI MAC和BT之间,接收WIFI MAC和BT的TX/RX请求和状态输入,并且输出仲裁结果给WIFI 和BT。

图 1 PTA接口设计原理框图

表 1 PTA接口设计建议

Pin

名称

设计建议

50

BT_FREQ

直连,走线≤5inch。

49/30

BT_STATUS

直连,走线≤5inch。

48/25

BT_ACTIVE

直连,走线≤5inch。

51

WLAN_ACTIVE

直连,走线≤5inch。

天线选择接口

WS53V100有4个天线选择管脚,输出电平应与VDDIO电平保持一致。设计建议如表1所示。

表 1 智能天线接口

Pin

名称

设计建议

21

ANT_SEL3

直连,走线≤5inch。

23

ANT_SEL4

直连,走线≤5inch。

43

ANT_SEL5

直连,走线≤5inch。

52

ANT_SEL2

直连,走线≤5inch。

超低功耗接口设计

WS53V100支持9个AON GPIO,输入电平应与VDDIO电平保持一致。设计建议如表1所示。

表 1 超低功耗接口设计建议

Pin

名称

设计建议

备注

1

AGPIO1

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,支持输入唤醒或输出。

2

AGPIO2

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,支持输入唤醒或输出。

3

AGPIO3

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,支持输入唤醒或输出。

4

AGPIO4

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,支持输入唤醒或输出。

22

MGPIO11

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,仅支持输入唤醒,不支持输出。

28

MGPIO6

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,仅支持输入唤醒,不支持输出。

36

AGPIO5

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,支持输入唤醒或输出。

47

MGPIO16

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,仅支持输入唤醒,不支持输出。

52

MGPIO7

直连,走线≤5inch。

深睡模式下,仅支持输入唤醒,不支持输出。

须知: 在使用MGIO16作为输入唤醒功能时,建议默认状态保持高电平,使用低电平或者下降沿唤醒.

控制信号及低功耗应用参考设计

SDIO四线模式

WS53V100 SDIO四线模式根据中断方式可以分成两种:一种是GPIO中断方式,另一种是SDIO中断方式,推荐使用SDIO中断,其中:

  • 方式一:GPIO中断方式需要7个Pin脚(SDIO_CLK,SDIO_CMD,SDIO_DATA0,SDIO_DATA1,SDIO_DATA2,SDIO_DATA3,MGPIO13),WS53V100可使用MGPIO13作为中断。

  • 方式二:SDIO中断方式需要6个Pin脚(SDIO_CLK,SDIO_CMD,SDIO_DATA0,SDIO_DATA1,SDIO_DATA2,SDIO_DATA3),WS53V100也可使用SDIO_DATA1中断。

其他控制信号及低功耗应用如表1所示。

表 1 控制信号及低功耗应用参考设计建议

名称

设计建议

VBAT

WS53V100芯片电源,由板级供电。

RST_N

复位管脚,由板级或HOST控制。

DEVICE_WK_HOST

与HOST芯片直连,用于WS53V100唤醒HOST。

HOST_WK_DEVICE

与HOST芯片直连,用于HOST唤醒WS53V100。

SDIO INTERRUPT

作为SDIO的中断信号。WS53V100可使用SDIO的DATA1作为中断信号、也可用GPIO充当。

如果需要低功耗应用,则必须考虑以下设计要求:

  • DEVICE_WK_HOST必须连接到HOST常供电的GPIO。

  • HOST_WK_DEVICE必须连接到DEVICE常供电的GPIO。

低功耗应用系统连接参考框如图1所示。

图 1 SDIO四线模式低功耗应用系统连接参考框图

SDIO一线模式

WS53V100 SDIO一线模式根据中断方式可以分成两种:一种是GPIO中断方式,另一种是SDIO中断方式,其中:

  • 方式一:GPIO中断方式需要4个Pin脚(SDIO_CLK,SDIO_CMD,DATA0,MGPIO13),可使用MGPIO13作为中断。

  • 方式二:SDIO中断方式需要4个Pin脚(SDIO_CLK,SDIO_CMD,DATA0,SDIO_DATA1),可使用SDIO_DATA1中断。

其他控制管脚和四线模式一致,低功耗应用系统连接参考框图如图1所示。

图 1 SDIO一线模式低功耗应用系统连接参考框图

PCB设计建议

叠层和布局

WS53V100封装大小,QFN52 6×6mm,PCB支持4层板,支持器件单面贴设计。

  • TOP层:信号走线,信号线尽量走TOP层。

  • L2层:地平面层,保持一个完整的地平面层。

  • L3层:电源平面层,电源走线尽量走第三层,且电源之间需要用地隔开。

  • BOTTOM 层:可以走少量的信号线,尽量保持BOTTOM层为一个完整的地平面层。

PCB设计注意事项:

  • 推荐PCB板厚On Board方案一般≥1mm,防止翘曲,过孔10mil/22mil。

  • PCB 典型材料FR4介电常数为4.0~4.3,表层铜箔厚度建议为1.2mil (0.5 oz+plating),PCB板厚度一般≥1.0mm,典型值为1.2mm,可选用1.0mm。

常用的叠层设计和阻抗控制可参考表1

表 1 4层板1.2mm参考叠层信息参考

层标识

层叠图示

RC

设计厚度(μm)

PCB板厂调整厚度(μm)

厂内控制公差(μm)

阻焊

-

-

-

20

20±15

Art01

-

-

1/2oz+plating

40

40±15

PP_7628

50%

208

215

215±20

Art02

-

-

30

30

30±5

core (exclude copper)

-

600

600

600±64

Art03

-

-

30

30

30±5

PP_7628

50%

208

214

214±20

Art04

-

-

1/2oz+plating

40

40±15

阻焊

-

-

-

20

20±15

板厚

-

-

1.2±0.12mm

1.2±0.12mm

-

表 2 单线线宽、阻抗、参考层控制信息

信号层

接地层

阻抗目标

阻抗公差

设计线宽(mil)

距铜(mil)

L1

L1&L2

50Ω

10%

11

6

Fanout封装设计建议

WS53V100 四层板Fanout如图1所示。

图 1 PCB 四层板Fanout参考设计

其中:

  • 黄色:VDD_RF_RX_1P1、VDD_WL_RF_TRX_1P1、VDD_RFLDO1

  • 绿色:VDD_WL_RF_PA_3P3、VDD_VBAT1、VDD_VBAT2、AVDD33

  • 蓝色:VDDIO

  • 紫色:VDD_1P3、VDD_BSLE_RF_PA_1P3、VDD_BSLE_RF_DRV_1P3、VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3、VDD1P3_PMU1

  • 白色:VDD_RFLDO2、VDD_BSLE_DPALDO、VDD_CLDO

  • 橙色:BUCK_LX

  • 淡蓝色:RF

PCB布局

WS53V100应用支持On Board和模组两种方案。

  • On Board方案

    • 支持4层板设计

    • 贴片器件建议为0201封装(inch)

  • SDIO模组

    • 4层板

    • 贴片器件建议用0201封装(inch)

  • IPC用户

    考虑小型化,一般建议选用模组

  • IOT产品

    • 考虑到板子空间比较小,建议用0201单面贴

PCB设计以 SDIO模组四层板为例,参考设计如图1所示。

图 1 SDIO模组PCB布局参考

其中:

  • 黄色:VDD_RF_RX_1P1,VDD_WL_RF_TRX_1P1,VDD_RFLDO1

  • 绿色:VDD_WL_RF_PA_3P3,VDD_VBAT1,VDD_VBAT2,AVDD33

  • 蓝色:VDDIO

  • 紫色:VDD_1P3,VDD_BSLE_RF_PA_1P3,VDD_BSLE_RF_DRV_1P3,VDD1P3_PMU1

  • 白色:VDD_RFLDO2,VDD_BSLE_DPALDO,VDD_CLDO

  • 橙色:BUCK_LX

  • 淡蓝色:RF

电源

VBAT布线指导

VBAT布线建议如下:

  • VDD_VBAT1峰值电流500mA,基于100mA/4mil原则,VBAT1电源走线线宽需≥20mil。滤波电容4.7μF需要靠近管脚放置。

  • VDD_VBAT2峰值电流50mA。滤波电容1μF需要靠近管脚放置,且电源走线须先经过滤波电容再到芯片的电源管脚。

  • AVDD33峰值电流80mA。有空间单独放置1uF滤波电容,模组空间紧凑可以和VDD_VBAT1 共用4.7uF电容

  • VDD_CLDO滤波电容靠近管脚放置,峰值电流300mA,走线线宽建议≥12mil。

电源管脚的滤波电容摆放位置如图1所示。

图 1 四层板VBAT布线参考

BUCK布线指导

BUCK的输出、BUCK电感、滤波电容及地形成的最短回流通路十分重要。该环路中包含大量高频开关电流成分,因此PCB走线时应该最小化环路面积。BUCK回流环路面积越大,磁场辐射越强,这将成为噪声扩散的主要来源。

BUCK与RF正好在芯片的对角处,主要为了避免BUCK的电源噪声影响RF(左下方)和模拟部分,因此布局时外接功率电感尽量远离WS53V100的RF和模拟部分,以减少BUCK对射频性能的影响。

PCB走线约束如下:

  • BUCK_LX:是强干扰源,需要与其他敏感信号保持距离,输出峰值电流500mA,线宽需要≥20mil,且能够尽量包地处理,包地线尽量粗且多打地孔。

  • VDD1P3_PMU1:BUCK输出反馈给芯片内部CLDO输入,峰值电流300mA,线宽需要≥12mil,滤波电容4.7μF靠近管脚放置。走线源头从1P3的输出电容上取电。走线两端尽量包地处理,包地线尽量粗且多打地孔。

  • VDD_1P3: BUCK输入给芯片内部RFLDO供电,峰值电流100mA,滤波电容1μF靠近管脚放置。走线源头从1P3的输出电容上取电。走线两端尽量包地处理,包地线尽量粗且多打地孔,背面走线远离芯片Epad,请勿割裂参考地平面。

  • VDD_BSLE_RF_PA_1P3:BSLE LDO输入电源,峰值电流300mA,滤波电容1μF靠近管脚放置。走线源头从1P3的输出电容上取电。走线两端尽量包地处理,包地线尽量粗且多打地孔,背面走线远离芯片Epad,请勿割裂参考地平面。

  • VDD_BSLE_RF_DRV_1P3:BSLE LDO输入电源,峰值电流70mA,滤波电容1μF靠近管脚放置(模组空间受限,可以考虑共用VDD_BSLE_RF_PA_1P3电源的1uF电容)。走线源头从1P3的输出电容上取电。走线两端尽量包地处理,包地线尽量粗且多打地孔,背面走线远离芯片Epad,请勿割裂参考地平面。

  • VDD_BSLE_PLL_DCO_1P3:BSLE LDO输入电源,峰值电流40mA,滤波电容1μF靠近管脚放置。走线源头从1P3的输出电容上取电。走线两端尽量包地处理,包地线尽量粗且多打地孔,背面走线远离芯片Epad,请勿割裂参考地平面。

图 1 四层板BUCK走线参考

RF布线指导

RF布线建议如下:

  • RFLDO1电源走线支持串行走线,但星型走线可以带来更好的性能,图1中黄色走线即为星形走线。

  • VDD_RFLDO2外接一个1μF的电容,给芯片内部的RFLDO2电源滤波。

  • VDD_RFLDO1是芯片内部LDO输出,输出1.15V给RF供电,峰值电流50mA,线宽需要≥5mil。

  • VDD_WL_RF_PA_3P3给WiFi的PA供电,可以直接连接到VBAT;滤波电容靠芯片管脚放置。

  • PA电源滤波电容放置以及出线不要有过孔,建议与芯片同层出线布局,避免过孔带来寄生参数。走线压降要求<30mV。峰值电流500mA,线宽需要≥20mil。

  • VDD_RF_RX_1P1是给LNA供电的电源,走线要避开RF信号干扰。

  • VDD_WL_RF_TRX_1P1是芯片内部TRX相关模块输入电源,,走线要避开RF信号干扰。

  • VDD_RFLDO1、VDD_RF_RX_1P1、VDD_WL_RF_TRX_1P1、VDD_WL_RF_PA_3P3给电源走线间尽量错开,避免相互间干扰。

  • WiFi RF前端匹配电路尽量靠近芯片放置,ESD防护电感可以靠近天线端。

  • RF信号线走线尽量短,控制阻抗50Ω,走线两边包地多打地孔。

  • RF射频线远离高速时钟线和电源线,保持射频走线参考面完整;如果射频线参考面被分割,需要通过0Ω电阻跨接保持连通性。

  • 射频走线的参考地与芯片主地须保持良好连通,地回路不好的情况下,射频性能会恶化。芯片EPAD需要从两个脚拉出与外部的地连接保持连接。

  • RF匹配滤波电路:如有空间,可以预留trap电路,参考电路如图2,匹配值需要根据不同Layout和PCB叠层进行实测调整。如模组空间有限,可以采用π型滤波电路。滤波电容需要单点接地不能直接接在TOP层,需要打一个过孔连接到BOTTOM层,如果是多层板过孔不与中间层的地相连,过孔在中间层需要跟TOP层一样做禁空处理。这样处理之后的过孔在RF频率上过孔相当于一个小电感与电容一起组成一个LC电路,起到抑制谐波辐射的目的。前面PCB布局有提到这两个过孔的位置不能太近最好能分布在RF线的两边。

图 1 四层板RFLDO1及RF走线布线参考

图 2 RF匹配电路参考电路图

CMU布线指导

CMU(时钟管理单元)布线建议如下:

  • WiFi系统对时钟要求很高,晶体布局以及XIN和XOUT走线须远离噪声源(RF和BUCK)和热源,避免噪声干扰引起系统相噪变差,或者热源辐射引起晶体温漂。

  • 建议在XOUT走线靠近芯片端预留电阻焊盘,用于串接一个30Ω电阻限流。

  • PCB为4层板时,晶体的GND pad建议在TOP层和其他地分割,通过过孔连接到主地,防止单板上的器件发热影响时钟精度;信号pad下面挖空到主地层,减小pad的寄生电容。

  • XIN/XOUT走线尽量短,XIN/XOUT走线寄生电容<1pF,建议能够包地处理,包地线尽量粗且多打地孔。

  • 如果是On Board设计且是双面贴,可以考虑将晶体放到BOTTOM层,XIN/XOUT在靠近芯片管脚处打过孔上来连接到芯片。

  • XIN/XOUT与VBAT之间用地过孔分隔开。

CMU布局及布线参考如图1所示。

图 1 四层板CMU布线参考

DBB布线指导

DBB(数字基带)布线建议如下:

  • VDDIO电源滤波电容尽量靠近管脚放置。

  • 数字信号设计规则相对宽松,仅需避开敏感的电源、RF和模拟部分。

  • MGPIO16管脚有负电压输入时,可能会导致芯片复位,使用时应避免该管脚出现负压;PCB设计有长走线时,建议走内层,避免受到外部干扰。

SDIO接口布线指导

接口布线建议如下:

  • SDIO最高支持50MHz,要求布局布线远离敏感的电源、RF和模拟部分,且走线线长尽可能短不要超过5inch。

  • SDIO走线线距严格按照3W原则,即信号与信号线之间保持3倍线宽,避免信号间的串扰;SDIO_CLK信号包地处理,包地线尽量粗且走线两侧多打地孔。

  • SDIO_CLK靠近源端串33Ω电阻。

  • SDIO_DATA(0~3)预留上拉电阻的一端直接接到信号线上,另一端连接到VDDIO。这样可以减少信号的反射。

GND布线指导

除接地管脚外,WS53V100还需要将Epad焊盘接地。

GND布线建议如下:

  • 参考地平面尽量完整,尽量使得每个接地管脚、电容接地都能够和芯片Epad以及系统主地有良好的地回路。

  • Epad焊盘上打通孔,孔中心距一般约23~40 mil,一般情况下建议28mil。

图 1 四层板Epad布线参考(Top层)

图 2 Epad布线参考(Bottom层)

热设计建议

工作条件

须知:

  • 芯片的极限结温的最大值为125℃,任何条件下芯片的结温都不能大于该数值。

  • 芯片的长期工作结温的最大值为105℃,正常工作条件下芯片的结温应该小于该数值。

  • 在短期工作条件下,芯片可以容忍超过105℃(长期工作结温的最大值)而小于125℃(极限结温的最大值)的高温,但长时间工作在超过105℃(长期工作结温的最大值)结温下会导致芯片寿命缩减。

  • 根据GR-63-CORE标准,短期工作条件定义为每次持续时间不超过96小时,并且每年累计时间不超过15天。

表 1 芯片的结温要求

封装形式

正常工作结温下限(℃)

长期工作最大结温(℃)

短期工作上限结温(℃)

破坏性最大结温(℃)

生命周期定义

QFN

-40

105

125

125

10年

表 2 芯片的封装热阻

参数

符号

WS53V100

单位

Junction-to-ambient thermal resistance

θJA

-

℃/W

Junction-to-case thermal resistance

θJC

28.0

℃/W

Junction-to-top center of case thermal resistance

ΨJT

-

℃/W

Junction-to-board thermal resistance

θJB

19.5

℃/W

说明: 热阻基于JEDEC JESD51-2标准给出,应用时的系统设计及环境可能与JEDEC JESD51-2标准不同,需要根据应用条件作出分析。

上述封装热阻参数仿真环境是JEDEC标准的4层PCB,如图1所示。

图 1 JEDEC标准的4层PCB参数

电路热设计参考

器件布局

结合产品结构和热设计,器件布局建议如下:

  • 单板上大功耗且易产生热量器件要均匀分布,避免局部过热,影响器件可靠性和散热效率。

  • 合理设计结构,保证产品内部与外界有热交换途径。

  • 对单板关键发热器件充分进行极端应用场景的温升测试,确保器件在安全的温度范围内长期可靠工作。

  • 必要情况下,关键发热器件可以增加散热片,进一步提升散热效果。

PCB

走线热设计建议如下:

  • 芯片底下的过孔采用FULL孔连接,而不是普通的花孔连接,以提高单板散热效率。

  • 在热量大的器件正下方和周边尽量增大铜皮面积,发热器件背面的地平面尽量减少分割,完整地平面能够有效分散热量,提高整体散热效果。另外,如果结构允许,将芯片正背面附近地平面进行亮铜处理,也能够进一步提升散热效果。

焊接工艺

概述

本章主要介绍客户端在使用芯片做回流焊时工艺控制:主要是无铅工艺和混合工艺两类。

定义说明:

  • 芯片:给客户的芯片均为ROHS产品,均满足无铅要求。

  • 无铅工艺:所有器件(主板/所有IC/电容电阻等)均为无铅器件,并使用无铅锡膏的纯无铅工艺。

无铅回流焊工艺参数要求

无铅回流焊接工艺曲线如图1所示。

图 1 无铅回流焊接工艺曲线

无铅回流焊工艺参数如表1所示。

表 1 无铅回流焊工艺参数

区域

时间

升温速率

峰值温度

降温速率

预热区(40~150℃)

60~150 s

≤2.0℃/s

-

-

均温区(150~200℃)

60~120 s

<1.0℃/s

-

-

回流区(>217℃)

60~90 s

-

230-260 ℃

-

冷却区(Tmax~180℃)

-

-

-

1.0℃/s≤Slope≤4.0℃/s

说明:

  • 预热区:温度由40℃~150℃,温度上升速率控制在2℃/s左右,该温区时间为60~150 s。

  • 均温区:温度由150℃~200℃,稳定缓慢升温,温度上升速率小于1℃/s,且该区域时间控制在60~120 s**(注意:该区域一定缓慢受热,否则易导致焊接不良)**。

  • 回流区:温度由217℃~Tmax~217℃,整个区间时间控制在60~90 s。

  • 冷却区:温度由Tmax~180℃,温度下降速率最大不能超过4℃/s。

  • 温度从室温25℃升温到250℃时间不应该超过6分钟。

  • 该回流焊曲线仅为推荐值,客户端需根据实际生产情况做相应调整。

  • 回流时间以60~90 s为目标,对于一些热容较大无法满足时间要求的单板可将回流时间放宽至120s。封装体耐温标准参考IPC/JEDEC J-STD-020D标准,封装体测温方法参考JEP 140标准。

IPC/JEDEC J-STD-020D标准,封装体测温方法按照JEP 140标准要求:IPC/JEDEC 020D中的无铅器件封装体耐温标准如表2所示。

表 2 IPC/JEDEC 020D中的无铅器件封装体耐温标准

Package

Thickness

Volume mm3

<350

Volume mm3

350~2000

Volume mm3

>2000

<1.6mm

260℃

260℃

260℃

1.6mm~2.5mm

260℃

250℃

245℃

>2.5mm

250℃

245℃

245℃

体积计算中不计入器件焊端(焊球,引脚)和外部散热片。

回流焊接工艺曲线测量方法:

JEP140推荐:对于厚度较小的器件,测量封装体温度时,直接将热电偶贴放在器件表面,对于厚度较大的器件,在器件表面钻孔埋入热电偶进行测量。由于量化器件厚度的要求,推荐全部采用在封装体表面钻孔埋入热电偶的方式(特别薄器件,无法钻孔除外)。如图2所示。

图 2 封装体测温示意图

说明: 如果是QFP封装的芯片,直接将测温探头放在管脚处即可。

混合回流焊工艺参数要求

回流焊接过程中,如果出现器件混装现象,应首先保证无铅器件的正常焊接。具体要求如表1所示。

表 1 混装回流焊工艺参数表

数值要求

有铅BGA

无铅BGA

其它器件

预热区(40~150 ℃)

时间

60~150 s

升温斜率

<2.5℃/s

均温区(150~183 ℃)

时间

30~90 s

升温斜率

<1.0℃/s

回流区(>183 ℃)

峰值温度

210~240 ℃

220~240 ℃

210~245 ℃

时间

30~120 s

60~120 s

30~120 s

冷却区(Tmax~150 ℃)

降温斜率

1.0℃/s≤Slope≤4.0℃/s

说明: 以上工艺参数要求均针对焊点温度。单板上焊点最热点和最冷点均需要满足以上规范要求。

曲线调制中,还需要满足单板上元器件的封装体耐温要求。封装体耐温标准按照IPC/JEDEC J-STD-020D标准,封装体测温方法按照JEP 140标准。

IPC/JEDEC 020D中的有铅器件封装体耐温标准如表2所示。

表 2 IPC/JEDEC 020D中的有铅器件封装体耐温标准

Package

Thickness

Volume mm3

<350

Volume mm3

≥350

<2.5mm

235℃

220℃

≥2.5mm

220℃

220℃

体积计算中不计入器件焊端(焊球,引脚)和外部散热片。

JEP140标准规定测量封装体温度方法同无铅工艺,请参考无铅回流焊工艺参数要求详细说明。

潮敏参数

存放与使用

**【**使用范围】

所有IC(潮敏产品)的存放和使用。

**【**存放环境】

建议产品真空包装存放,存放温度范围:大于等于-40℃,小于等于150℃。推荐存放在25℃的环境温度下。

**【**存储期限】(shelf life)

存放环境<30°C/60% RH下,真空包装存放,存储期限(shelf life)不少于12个月。

**【**车间寿命】(floor life)

在环境条件<30°C/60%下,floor life参照表如表1所示。

表 1 车间寿命(floor life)参照表

潮湿敏感等级

(MSL)

含义(即拆分后放存条件及最长时间)

1

无限制,环境温湿度≦30℃/85% RH(Relative Humidity)

2

1year,30℃/60%RH。

2a

4week,30℃/60%RH。

3

1week,30℃/60%RH。

4

72h,30℃/60%RH。

5

48h,30℃/60%RH。

5a

24h,30℃/60%RH。

6

Time on Label,30℃/60%RH。

**【**潮敏产品的使用】

  • 产品在≦30℃/60%RH下连续或累计暴露超过2个小时,建议进行重新烘烤后再真空干燥包装。

  • 产品在≦30℃/60%RH下暴露累计没有超过2个小时,可以不用重新烘烤,但要更换新的干燥剂,进行真空干燥包装。

  • 本产品的潮敏参数等级为3级。

本文没有提到的存储及使用原则,请直接参考JEDEC J-STD-033A。

重新烘烤

【适用产品】

所有潮敏产品

【使用范围】

需要重新烘烤的潮敏产品

【重新烘烤参考表】

表 1 重新烘烤参考表

芯片厚度

MSL潮敏等级

烘烤125℃

烘烤90℃/≦5% RH

烘烤40℃/≦5% RH

≤1.4mm

2a

3h

11h

5day

3

7h

23h

9day

4

7h

23h

9day

5

7h

24h

10day

5a

10h

24h

10day

≤2.0mm

2a

16h

2day

22day

3

17h

2day

23day

4

20h

3day

28day

5

25h

4day

35day

5a

40h

6day

56day

≤4.5mm

2a

48h

7day

67day

3

48h

8day

67day

4

48h

10day

67day

5

48h

10day

67day

5a

48h

10day

67day

说明:

  • 此表中显示的均是受潮后,必须的最小的烘烤时间;

  • 重新烘烤优先选择低温烘烤;

  • 详细情况请参考JEDEC。

接口时序

UART接口时序

WS53V100芯片 支持3组UART接口,其中UART_L0支持两线连接(RXD、TXD),不支持流控模式,UART_H0和UART_H1支持四线的协议(RXD、TXD、CTS、RTS),其中RXD和TXD用于数据传送,RTS和CTS用于流控。

UART接口支持多种波特率,波特率大小和传送速率之间成正比关系,支持的波特率从9600bit/s到5Mbit/s,其速率可以通过寄存器进行配置。

UART_L0支持最大速率2Mbit/s,UART_H0和UART_H1支持最大速率5Mbit/s。

波特率和误码率如表1所示。

表 1 UART接口波特率和误码率

Desired Rate

Actual Rate

Error(%)

5000000

5000000

0.00

4000000

4000000

0.00

3000000

3000000

0.00

2000000

2000000

0.00

1500000

1500000

0.00

1444444

1454544

0.70

921600

923077

0.16

460800

461538

0.16

230400

230796

0.17

115200

115385

0.16

57600

57692

0.16

38400

38400

0.00

28800

28846

0.16

19200

19220

0.00

14400

14423

0.16

9600

9600

0.00

UART接口的的时序如图1所示。

图 1 UART接口时序图

注:图中虚线的信号上升沿按照0.7×VDD,下降沿按照0.3×VDD选取。VDDIO电压为1.8V/3.3V

其中:

  • 标注1为CTS信号拉低到TXD信号有效的最大延时。

  • 标注2为结束位的中点到CTS信号拉高需要保持的最大时间。

  • 标注3为结束位的中点到RTS信号拉高的最大延时。

UART时序约束如表2所示。

表 2 UART时序约束表

Ref No

Characteristics

Min.

Typical

Max.

Unit

1

CTS low to TXD valid

-

-

1.5

Bit Periods

2

CTS high before mid of stop bit

-

-

0.5

Bit Periods

3

Mid of stop bit to RTS high

-

-

0.5

Bit Periods

I2C时序

I2C传输时序如图1所示。

图 1 I2C传输时序图

I2C接口时序参数如表1所示。

表 1 I2C接口时序参数表

参数

符号

标准模式(最小值)

标准模式(最大值)

快速模式(最小值)

快速模式(最大值)

快速+模式(最小值)

快速+模式(最大值)

单位

SCL时钟频率

fSCL

-

100

-

400

-

1000

kHz

启动保持时间

tHD;STA

4.0

-

0.6

-

0.26

-

μs

SCL低电平周期

tLOW

4.7

-

1.3

-

0.5

-

μs

SCL高电平周期

tHIGH

4.0

-

0.6

-

0.26

-

μs

启动建立时间

tSU;STA

4.7

-

0.6

-

0.26

-

μs

数据保持时间

tHD;DAT

0

-

0

-

0

-

μs

数据建立时间

tSU;DAT

250

-

100

-

50

-

ns

SDA、SCL上升时间

tr

-

1000

20+0.1Cb

300

-

120

ns

SDA、SCL下降时间

tf

-

300

20+0.1Cb

300

-

120

ns

结束建立时间

tSU;STO

4.0

-

0.6

-

0.26

-

μs

开始与结束之间的总线释放时间

tBUF

4.7

-

1.3

-

0.5

-

μs

总线负载

Cb

-

400

-

400

-

550

pF

低电平噪声容限

VnL

0.1VDD

-

0.1VDD

-

0.1VDD

-

V

高电平噪声容限

VnH

0.2VDD

-

0.2VDD

-

0.2VDD

-

V

I2S时序

I2S接口支持Master模式,支持Slave模式。I2S的时序图如图1所示。

图 1 I2S接口时序

注:图中虚线的信号上升沿按照0.7×VDD,下降沿按照0.3×VDD选取。VDDIO默认l电压为1.8V/3.3V。

图中I2S_DI、I2S_DO表示从自身角度而言的输入/输出端口。

上图中的参数定义:

  • tclk:I2S接口时钟的一个周期时间。

  • tw:I2S接口时钟一个周期内的高电平或者低电平时间。

  • tis:输入信号的建立时间,即输入数据在时钟采样前需要的稳定时间。

  • tih:输入的保持时间,即输入数据在时钟采样后需要的保持不变的时间。

  • top:输出信号的输出传输时间。

I2S作为Master的接口时序约束如表1所示。

表 1 I2S的master时序约束

Symbol

Parameter

Condition

Min

Max

Unit

tclk

Cycle time

-

100@1.1V

125@1.0V

-

ns

tw

pulse width

-

0.45×tclk

0.55×tclk

tis

I2S_DI setup time

-

25.74ns @1.1V

35.86ns @1.0V

-

tih

I2S_DI hold time

-

0

-

top

I2S_DO propagation time

10 pF load

0.05

10.25ns @1.1V

18.82ns @1.0V

top

I2S_WS propagation time

10 pF load

0.05

10.25ns @1.1V

18.82ns @1.0V

I2S作为Slave的接口时序约束如表2所示。

表 2 I2S的slave时序约束

Symbol

Parameter

Condition

Min

Max

Unit

tclk

Cycle time

-

100@1.1V

125@1.0V

-

ns

tw

pulse width

-

0.45×tCLK

0.55×tCLK

tis

I2S_DI setup time

-

20.14ns @1.1V

28.98ns @1.0V

-

tih

I2S_DI hold time

-

0

  

tis

I2S_WS setup time

-

20.14ns @1.1V

28.98ns @1.0V

-

tih

I2S_WS hold time

-

0

  

top

I2S_DO propagation time

10 pF load

0.05

25.08ns @1.1V

37.86ns @1.0V

SDIO时序

WS53V100的SIDO固定充当device,SDIO支持3种SDIO工作模式:

在CLDO为1.1V时、最大接口速度为50MHz。

  • Default speed模式(DS)

    接口时钟频率最高25MHz,包括1bit和4bit两种模式。

  • High speed模式(HS)

    接口时钟频率最高50MHz。

  • SDR25模式

    接口时钟最高频率50MHz。

    须知: 对接host芯片的CLK约束:为了保证SDIO的正常工作,需要host持续提供SDIO CLK,并且没有时钟中断,否则可能导致SDIO业务数据异常。

Default speed模式

Default speed模式为SDIO上电之后的默认模式,为了与各种HOST器件保持兼容性,此模式要求的工作速率较低,时钟只支持到25MHz,对时钟的要求如表1所示。

表 1 Default speed模式时钟参数表 (VDDIO=3.3V)

参数

符号

最小值

最大值

单位

备注

Clock CLK(All value are referred to min(VIH) and max(VIL))

Clock frequency Date Transfer Mode

fPP

-

25

MHz

CCARD≤10pF

Clock frequency Identification Mode

fOD

-

400

KHz

CCARD≤10pF

Clock low time

tWL

10

-

ns

CCARD≤10pF

Clock high time

tWH

10

-

ns

CCARD≤10pF

Clock rise time

tTLH

-

10

ns

CCARD≤10pF

Clock fall time

tTHL

-

10

ns

CCARD≤10pF

Default speed模式输入数据时序如图1所示。其中,tISU为建立时间,即此模式下SDIO接口要求的数据在时钟采样前的稳定时间,tIH为保持时间,即此模式下SDIO接口要求的数据在时钟采样后的保持原电平的时间。

图 1 Default speed模式输入时序

Default speed模式输出数据时序如图2所示。其中,tODLY(max)为输出数据相对于时钟上升沿,出现在接口上的最大时延,tODLY(min)为输出数据相对于时钟上升沿,出现在接口上的最小时延。

图 2 Default speed模式输出时序

Default speed模式的时序约束如表2所示。

表 2 Default speed模式时序约束表

参数

符号

最小值

最大值

单位

备注

Inputs CMD, DAT(referred to CLK)

Input set-up time

tISU

5ns@1.1V

7ns@1.0V

-

ns

CCARD≤10pF

Input hold time

tIH

5

-

ns

CCARD≤10pF

Outputs CMD, DAT(referenced to CLK)

Output Delay time during Data Transfer Mode

tODLY

-

14ns@1.1V

17ns@1.0V

ns

CL≤40pF

Output Delay time during Identification Mode

tODLY

-

50

ns

CL≤40pF

说明:Tclk为SDIO CLOCK时钟周期。

High speed模式

High speed模式为SDIO上电经过初始化之后,为了使用更高的速率,通过模式切换而进入的模式,此模式要求的工作速率比default speed模式高,其时钟支持到50MHz,对时钟的约束见表3所示。

表 3 High speed模式时钟参数表 (VDDIO=3.3V)

参数

符号

最小值

最大值

单位

备注

Clock CLK(All value are referred to min(VIH) and max(VIL))

Clock frequency Date Transfer Mode

fPP

-

50

MHz

CCARD≤10pF

Clock low time

tWL

7

-

ns

CCARD≤10pF

Clock high time

tWH

7

-

ns

CCARD≤10pF

Clock rise time

tTLH

-

3

ns

CCARD≤10pF

Clock fall time

tTHL

-

3

ns

CCARD≤10pF

High speed模式输入数据时序如图3所示。其中,tISU为建立时间,即此模式下SDIO接口要求的数据在时钟采样前的稳定时间,tIH为保持时间,即此模式下SDIO接口要求的数据在时钟采样后的保持原电平的时间。

图 3 High speed模式输入时序

High speed模式输出数据时序如图4所示。其中,tODLY(max)为输出数据相对于时钟上升沿,出现在接口上的最大时延,tOH为输出数据相对于时钟上升沿,出现在接口上的最小时延。

图 4 High speed模式输出时序

High speed模式的时序约束如表4所示。

表 4 High speed模式时序约束表 (VDDIO=3.3V)

参数

符号

最小值

最大值

单位

备注

Inputs CMD, DAT(referred to CLK)

Input set-up time

tISU

5ns@1.1V

7ns@1.0V

-

ns

CCARD≤10pF

Input hold time

tIH

2

-

ns

CCARD≤10pF

Outputs CMD, DAT(referenced to CLK)

Output Delay time during Data Transfer Mode

tODLY

-

14ns@1.1V

17ns@1.0V

ns

CL≤40pF

Output Hold time

tOH

1.55ns

-

ns

CL≤15pF

Total System Capacitance for each line

CL

-

40

pF

1 card

说明:High speed模式的数据信号时序,其输出数据和输入数据都是由时钟的上升沿为参考。

SDR25模式

SDR25模式为SDIO经过电压切换流程之后才能进入的模式,此模式要接口时钟最大支持到50MHz。对时钟的约束如下表所示。

表 5 SDR25模式时钟参数表 (VDDIO=1.8V)

参数

符号

最小值

最大值

单位

备注

Clock CLK(All value are referred to min(VIH) and max(VIL))

Clock frequency Date Transfer Mode

fPP

-

50

MHz

CCARD≤10pF

Clock low time

tWL

3.6

8.4

ns

CCARD≤10pF

Clock high time

tWH

3.6

8.4

ns

CCARD≤10pF

Clock rise time

tTLH

-

4

ns

CCARD≤10pF

Clock fall time

tTHL

-

4

ns

CCARD≤10pF

表 6 SDR25模式时序约束表 (VDDIO=1.8V)

参数

符号

最小值

最大值

单位

备注

Inputs CMD, DAT(referred to CLK)

Input set-up time

tISU

4.5ns@1.1V

7.0ns@1.0V

-

ns

CCARD≤10pF

Input hold time

tIH

0.8ns

-

ns

CCARD≤10pF

Outputs CMD, DAT(referenced to CLK)

Output Delay time during Data Transfer Mode

tODLY

-

14ns@1.1V

17ns@1.0V

ns

CL≤10pF

Output Hold time

tOH

1.55ns

-

ns

CL≤15pF

Total System Capacitance for each line

CL

-

40

pF

1 card

SPI接口时序

说明: 以下缩略语或字母含义:

  • MSB:Most Significant Bit

  • LSB:Least Significant Bit

  • SPI_CK(0):spo=0

  • SPI_CK(1):spo=1

SPI接口时钟时序如图1所示。

图 1 SPI接口时序图

注:

用作Master时,时钟周期最小值为33.3ns@1.1V (30MHz)、62.5ns@1.0V(16MHz);

用作Slave时,时钟周期最小值为80ns@1.1V(12.5Mhz)、200ns@1.0V(5Mhz)。

SPO(SPICLKOUT Polarity)表示SPICLKOUT极性,SPH(SPICLKOUT Phase)表示SPICLKOUT相位。

表 1 SPI接口时序参数表

参数

符号

最小值

最大值

单位

Master输出数据延迟

Tdd

0

6.58ns @1.1V

14.42ns @1.0V

ns

Slave输出数据延迟

Tdd

0

24.8ns @1.1V

84.8ns @1.0V

ns

输入控制信号建立时间(master)

Tds

1.64ns @1.1V

6.06ns @1.0V

-

ns

输入控制信号保持时间(master)

Tdh

0

-

ns

输入控制信号建立时间(slave)

Tds

34.8ns @1.1V

94.8ns @1.0V

-

ns

输入控制信号保持时间(slave)

Tdh

0

-

ns

注意事项

硬件设计

在硬件设计中的几个注意事项:

  • 针对RST_N管脚需要做外部上拉,为了满足低功耗设计,建议使用1MΩ电阻,在较强干扰环境,可适当减小阻值增强上拉抗扰能力。

  • 支持外置RTC功能的芯片,当硬件方案不使用外置RTC时,RTC_IN管脚板级预留接地电阻位置,若芯片应用场景存在环境或板级干扰,建议RTC_IN管脚板级接地,RTC_OUT管脚保持悬空,增强抗干扰能力。板级禁止RTC_IN和OUT管脚同时接地。

  • 针对硬件配置字等GPIO(比如MGPIO14/15)需要做外部上下拉时,建议使用10kΩ电阻;而且当需要深睡保活时,建议睡眠之前配置该GPIO为高阻(复用成GPIO模式后先配置输入态再关闭IE)且无拉状态,目的是为了降低深睡漏电流。

  • MGPIO16管脚有负电压输入时,可能会导致芯片复位,使用时应避免该管脚出现负压;PCB设计有长走线时,建议走内层,避免受到外部干扰;在使用该IO作为输入唤醒功能时,建议默认状态保持高电平,使用低电平或者下降沿唤醒。

  • 当需要在深睡保活状态针对某GPIO进行上拉唤醒时,需要在睡眠之前对该GPIO配置为输入且无拉状态。

  • WS53V100的参考设计单板经过发射EVM、接收灵敏度、认证等WiFi射频指标测试。围绕WS53V100芯片的去耦电容容值及摆放位置尽量不要变动,如果必须修改,需要针对单板发射EVM、接收灵敏度、认证等WiFi射频指标进行详细摸底测试。

  • RF链路使用LC组成的π形低通滤波器建议不要更改,尤其是接地电容的地焊盘和地孔处理方式。

  • 建议在RF链路上添加接地的ESD射频电感,感值为10nH,摆放位置靠近天线端。

  • 提供的参考设计与器件选型主要是实验室测试与样品测试。用户在量产导入时,建议进行全面的产品硬件测试与评估,按照量产流程逐步完成导入。

单板生产工艺

单板生产工艺的几个注意事项:

  • 单板分板需要使用机器分板,严禁手工分板。

  • 手工焊接前请做好静电放电处理,佩戴静电手镯。

  • PCB存储条件建议:

    • OSP(Organic Solderability Preservative)板

      真空包装前后的存放条件:温度20℃~30℃,相对湿度50%。真空包装后寿命3个月~1年。储存时间超过6个月时,通常拆封后即可组装,但为了避免板材储藏湿气造成爆板,可以烘烤方式来去除板内湿气,烘烤条件为110℃~120℃,1h(最长时间不要超过1.5h)。

    • 喷锡板

      真空包装前后的存放条件:温度25℃,相对湿度60%。真空包装后寿命1年。储存时间超过6个月时,通常拆封后即可组装,但为了避免板材储藏湿气造成爆板,可以烘烤方式来去除板内湿气,烘烤条件为120℃,1h(最长时间不要超过1.5h)。

缩略语

A

     

AC

Alternating Current

交流(电)

ADC

Analog to Digital Converter

模数转换器

AGC

Automatic Gain Control

自动增益控制

ALE

Address Latch Enable

地址锁存使能

AO

Audio Output

音频输出

ARM

Advanced RISC Machine

高级精简指令集处理器

     

C

     

CODEC

Coder Decoder

编码解码器

CPU

Central Processing Unit

中央处理单元

CS

Chip Select

片选

     

D

     

DAC

Digital Analog Converter

数字模拟转换器

DC

Direct Current

直流(电)

DDR

Double Data Rate

双数据速率

E

     

EBI

External Bus Interface

外部总线接口

ECC

Error Checking and Correction

差错校验纠正

ETH

Ethernet

以太网

     

F

     

FLASH

FLASH memory

闪速存储器

     

I

     

I2C

The Inter-Integrated Circuit

一种串行总线协议标准

I2S

Inter-IC Sound

一种音频数据传输总线标准

IO

Input Output

输入输出

IPU

Internal Pull-Up

内部上拉

IR

Infrared Ray

红外线

     

J

     

JEDEC

Joint Electron Device Engineering Council

电子元件工业联合会

JTAG

Joint Test Action Group

联合测试行动小组

     

L

     

LCD

Liquid Crystal Display

液晶显示屏

LED

Light Emitting Diode

发光二极管

LSB

Least Significant Byte

最低有效字节

LVCMOS

Low Voltage Complementary Metal Oxide Semiconductor Transistor

低压互补型金属氧化物半导体

     

M

     

MDC

Message Distribution Center

消息分发中心

MDIO

Management Data Input/Output

管理数据输入输出接口

MDX

Multidimensional Expressions

多维表达式

MII

Media Independent Interface

媒质独立接口

MLC

Multi-Level Cell

多bit存储单元

MSB

Most Significant Bit

最高位

     

N

     

NC

No Connection

未连接

NF

NAND Flash

NAND Flash存储器

     

O

     

OD

Open Drain

漏极开路门

OOD

Object-Oriented Database

面向对象数据库

OTP

One TimePrograming

一次性编程

     

P

     

PBGA

Plastic Ball Grid Array

塑封球栅阵列

PCB

Physical Control Block

物理控制块

PCI

Peripheral Component Interconnect

外设部件互连

PCM

Pulse Code Modulation

脉冲编码调制

PHY

Physical Sublayer & Physical Layer

物理子层,物理层

PLL

Phase-Locked Loop

锁相环

PWM

Pulse Width Modulation

脉宽调制

     

Q

     

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

正交幅度调制、正交调幅

     

R

     

RAM

Random Access Memory

随机存取存储器

RC

Readable Only and Self Cleaning after Reading

读清

RMII

Reduced Media Independent Interface

简化的介质无关接口

RO

Read Only

只读

ROM

Read Only Memory

只读存储器

RPU

Routing Proccess Unit

路由协议处理模块

RST

Reset

复位

RTT

Radio Transmission Technology

无线传输技术

RX

Reception

接收

     

S

     

SATA

Serial Advanced Technology Attachment

串行高级连接器

SCI

Smart Card Interface

智能卡接口

SCL

Serial Clock Line

串行时钟线

SDA

Serial Data and Address

串行数据地址线

SDH

Synchronous Digital Hierarchy

同步数字体系

SDI

Service Defect Indication

服务缺陷指示

SDRAM

Synchronous Dynamic Random Access Memory

同步动态随机存储器

SF

Spreading Factor

扩频因子

SIM

Subscriber Identity Module

用户标识模块

SIO

Serial Input / Output

串行输入输出接口

SLC

Single level cell

单bit存储单元

SMI

Short Message Identifier

短消息标识

SPDIF

Sony Philips Digital Interface

索尼/菲利普数字音频接口

SPI

SDH Physical Interface

SDH物理接口

SSTL

Stub Series Terminated Logic

残余连续终结逻辑

STA

Static Timing Analysis

静态时序分析

STR

System Test Report

系统测试报告

SYNC

Synchronization (network)

同步(网)

     

T

     

TFT

Thin Film Transistor

薄膜晶体管

TSI

Time Slot Interchange

时隙交换

     

U

     

UART

Universal Asynchronous Receiver & Transmitter

通用异步收发器

USB

Universal Serial Bus

通用串行总线

     

V

     

VI

Video Input

视频输入

VO

Video Output

视频输出

VOU

Video Output Unit

视频输出单元

     

W

     

WDG

Watch Dog

看门狗

WE

Wrap Enable

倒换使能

WP

Wireless Profile

无线适配的