‌Microchip WILCS02 Wi-Fi控制器技术解析与应用指南

Microchip Technology WILCS02 Wi-Fi^®^ 网络控制器模块是一款完全通过RF和Wi-Fi Alliance™认证的无线模块，基于符合IEEE^®^ 802.11b/g/n标准的2.4GHz单芯片IC WILCS02IC而打造。WILCS02IC具有集成大功率放大器 (HPA)、低噪声放大器 (LNA) 和用于TX/RX控制的射频 (RF) 开关。WILCS02IC是一款链路控制器IC，带有基于硬件的安全加速器。WILCS02IC和WILCS02模块在单电源电压VDD 和V DDIO （典型值为3.3V）下工作。

数据手册：*附件：Microchip Technology WILCS02 Wi-Fi®网络控制器IC，模块数据手册.pdf

Microchip Technology WILCS02模块设有安全的数字输入输出 (SDIO) 或串行外设接口 (SPI)，用于连接主机控制器。它可搭配板载印刷电路板 (PCB) 天线或外部天线用U.FL连接器。

特性

• 符合IEEE 802.11b/g/n 20MHz通道带宽的单空间流
• 硬件中处理受保护管理框架 (PMF)，支持WPA3
• 集成功率放大器（PA）、TX/RX开关和电源管理
• 内部闪存（高达2MB），用于存储固件
• 不可改变的安全启动，带硬件信任根
• 安全性
  • 内置直接内存访问 (DMA) 支持的硬件加速安全模式 (CryptoMaster)
    • 加密引擎［具有不同NIST工作模式的高级加密标准 (AES) 和三重数据加密标准 (TDES)］；电子密码本 (ECB)、密码块链 (CBC)、计数器模式 (CTR)、密码反馈模式 (CFB) 和输出反馈模式 (OFB)；128b、192b和256b AES密钥尺寸
    • SHA-1/SHA-2、AES GCM（Galois/计数器模式）和HMAC/AES CMAC认证引擎
    • 片上振荡器，用于非确定性随机数生成器 (NDRNG)
  • 多用途公钥加密引擎，支持以下算法
    • 椭圆曲线加密 (ECC)/ECDH/ECDSA，标准NIST Prime曲线高达521位、Curve25519和Ed25519
    • 高达2048位的RSA密钥
• 支持主机辅助固件侧加载
• 基于硬件、符合IEEE 802.15.2标准的3线分组通信仲裁（PTA）接口，用于Wi-Fi/蓝牙^®^ 共存
• 支持的Linux主机系统上的SDIO/SPI主机接口
• 安全设备固件升级 (DFU)
• 工作条件
  • WILCS02IC
    • 工作电压VDD 和VDDIO ：3.0V至3.6V（典型值为3.3V）
    • 工作温度范围：-40 °C至+105 °C
  • WILCS02模块
    • 工作电压VDD 和VDDIO ：3.0V至3.6V（典型值为3.3V）
    • 工作温度范围：-40 °C至+85 °C
• 变速
  • PCB天线 (WILCS02PE)
  • U.FL连接器，用于外部天线 (WILCS02UE)
• 封装选项
  • 48引脚超薄四方扁平无引线 (VQFN)，7mm x 7mm x 0.9mm (WILCS02IC)
  • 28引脚SMD封装，顶部设有射频屏蔽，尺寸为21.7mm x 14.7mm x 2.1mm（WILCS02模块）
• 认证
  • WILCS02模块通过FCC、ISED、UKCA和CE无线电规定以及Wi-Fi Alliance™认证
  • 符合RoHS指令和REACH标准

框图

连接和接口图

Microchip WILCS02 Wi-Fi控制器技术解析与应用指南‌

‌一、产品概述‌

Microchip WILCS02是一款集成了2.4 GHz IEEE 802.11b/g/n协议的Wi-Fi控制器IC及模块，支持单空间流20 MHz信道带宽。其核心特性包括：

• ‌硬件安全加速器‌：支持WPA3、AES/TDES加密、SHA-1/SHA-2认证及ECC/RSA公钥算法。
• ‌高集成度‌：内置PA/LNA、RF开关、2MB闪存，支持SDIO/SPI主机接口。
• ‌认证完备‌：通过FCC、ISED、CE、UKCA等认证，适用于全球市场。

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‌二、关键硬件设计要点‌

1. ‌电源设计‌
   • ‌电压范围‌：VDD/VDDIO为3.0-3.6V（典型3.3V），需在电源引脚附近放置4.7μF（ bulk）和0.1μF（ decoupling）电容。
   • ‌功耗性能‌：
     • 发射电流：802.11n MCS7时约273mA（17dBm输出）
     • 接收电流：802.11n MCS7时约98mA
2. ‌接口配置‌
   • ‌SDIO/SPI选择‌：通过STRAP1/STRAP2引脚配置（100kΩ下拉为SDIO，10kΩ上拉为SPI）。
   • ‌天线设计‌：
     • ‌WILCS02PE‌（PCB天线）：需预留31.75mm金属/塑料隔离区，模块边缘对齐主机板。
     • ‌WILCS02UE‌（U.FL外接天线）：推荐使用增益≤2.2dBi的Dipole天线（如TE Connectivity WXE2400）。
3. ‌RF布局规范‌
   • ‌PCB层叠‌：顶层为完整地平面，避免信号线穿过天线区域。
   • ‌阻抗匹配‌：RF走线需保持50Ω阻抗，参考数据手册的匹配电路设计。

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‌三、软件与协议支持‌

1. ‌协议栈特性‌
   • 支持802.11b/g/n（20MHz带宽），硬件处理PMF（Protected Management Frames）。
   • 蓝牙共存：通过PTA（Packet Traffic Arbitration）接口实现Wi-Fi/蓝牙协同。
2. ‌固件升级‌
   • 支持UART串口DFU或Host-Assisted Sideloader升级，需连接DFU_TX/RX引脚。

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‌四、典型应用场景‌

1. ‌工业物联网‌
   • 智能工厂设备：模块的-40°C至+85°C工业温度范围适应严苛环境。
   • 协议桥接：通过SPI接口连接主机MCU实现无线通信。
2. ‌消费电子‌
   • 智能家居：硬件加密引擎保障智能门锁/照明设备的安全性。
   • 穿戴设备：低功耗模式优化电池寿命。