蓝牙LE+IEEE802.15.4多标准无线SoC解决方案

TLSR8251是Telink开发的蓝牙LE+IEEE802.15.4多标准无线SoC解决方案具有内置闪存和音频支持。它完全符合RoHS标准，100%无铅。 TLSR8251结合了射频(RF)、数字处理、协议栈软件和蓝牙低能耗(蓝牙5.0)、BLE Mesh和2.4GHz专有标准的配置文件集成到单个SoC中。

TLSR8251的嵌入式512kB闪存支持动态堆栈和配置文件配置，最终产品功能可通过软件进行配置，提供极致灵活性。TLSR8251还支持硬件OTA升级和多次引导切换，允许实用的产品功能推出和升级。

TLSR8251支持并行多标准。对于某些用例，TLSR8251可以“并发”运行两个标准，例如，BLE和802.15.4等堆栈可以并发运行具有一个应用状态，但具有用于与不同设备。在此模式下工作的最终产品可以保持与智能手机或其他BLE设备，同时与802.15.4或其他2.4GHz控制和通信同时使用设备。在这种情况下，它与蓝牙标准兼容，支持BLE规格高达蓝牙5.0，可轻松连接蓝牙智能手机支持BLE从模式和主模式操作的电话、平板电脑、笔记本电脑，包括广播、加密、连接更新和通道图更新。同时，它还支持IEEE802.15.4标准，非常适合创建可在家中使用的互操作解决方案。这该功能使产品能够通过单个芯片连接智能手机和家庭自动化世界无需外部集线器。

TLSR8251集成了硬件加速功能，以支持复杂的安全操作蓝牙所需，达到并包括5.0标准，无需外部DSP，从而显著减少产品eBOM。

TLSR8251支持单或双模拟话筒或数字话筒以及立体声音频为语音搜索和其他此类应用程序提供增强语音性能的输出。这个TLSR8251还包括用于与外部组件接口的全系列片上外围设备例如LED、传感器、触摸控制器、键盘和电机。这使其成为理想的单芯片可穿戴设备等物联网和HID(人机界面设备)应用解决方案设备、智能照明、智能家居设备、高级遥控器和无线玩具。

1.1方框图

TLSR8251旨在提供高集成度、超低功耗应用功能。这个系统框图如图1-1所示。

*备注：

1) 标有不同颜色的模块属于不同的电源域。每个的电源状态power domain可以独立于其他power domain进行控制，例如音频模块(包括I2S、DMIC、AMIC)可单独通电或断电不考虑其他模块，如电源管理模块、时钟等。

2) BLE/802.15.4/2.4GHz无线电、USB和音频(I2S、DMIC、AMIC)电源默认关闭

3) 电源管理模块和时钟应始终通电，即使在深度睡眠时也是如此。

4)在深度睡眠中，除电源管理和时钟外，所有其他模块都应断电。

TLSR8251集成了功率平衡的32位MCU、BLE/802.15.4/2.4GHz无线电、32kB SRAM、512kB内部闪存，带PGA的14位ADC，模拟和数字麦克风输入，立体声音频输出，6通道PWM(1通道IR/IR FIFO/IR DMA FIFO)，一个正交解码器(QDEC)，丰富和灵活的GPIO接口，以及物联网所需的几乎所有外围设备HID(人机界面设备)应用程序开发(如蓝牙低能耗和IEEE802.15.4). TLSR8251还包括多级电源管理设计，允许超低功耗电源操作，使其成为可穿戴和电源限制应用的理想选择。由于TLSR8251的高集成度，几乎不需要外部组件来满足客户的超低成本要求。

1.2主要特点

1.2.1一般特征

一般特点如下：

1) 4字节芯片UID(唯一ID)。

2) 嵌入式32位专用微控制器。比ARM M0更好的功率平衡性能指令缓存控制器最高运行速度可达48MHz

3) 程序存储器：内部512kB闪存。

4) 数据存储器：32kB片上SRAM，包括在深度休眠下保持高达32kB的SRAM

5) RTC和其他计时器：24MHz和32.768kHz晶体时钟源和32kHz/24MHz嵌入式RC振荡器，其中，外部24MHz用于验证内部32K时钟内部32KHz用于低精度应用，外部32.768用于高精度应用 三个通用32位计时器，在激活模式下有四种可选模式 看门狗定时器 低功率模式下可用的低频32kHz定时器

6) 一组丰富的I/O： 高达32/17/10 GPIO，具体取决于软件包选项。所有数字IOs都可以用作GPIOS。 DMIC(数字话筒)。AMIC(模拟话筒)。I2S。立体声音频输出。 SPI。I2C。UART具有硬件流控制和7816协议支持。USB。太古调试界面。

7) 最多6个差分PWM通道： PWM1～PWM5：5路正常PWM输出。 PWM0：1个通道，具有IR/IR FIFO/IR DMA FIFO模式，用于IR生成。

8) 传感器： 14位10通道(仅GPIO输入)SAR ADC，带4通道差分输入PGA，有效位：10.5位 温度传感器

9) 一个正交解码器。

10) 具有128位密钥的嵌入式硬件AES分组密码和软件AES-CCM。

11) 椭圆曲线加密(ECC)支持的嵌入式硬件加速BLE 5.0及以下蓝牙标准。

12) 嵌入式低功耗比较器。

13) 工作温度：-40℃～+85℃

14) 支持将BLE、BLE Mesh和2.4GHz专有技术集成到单个SoC中，无需对外部DSP的要求。

1.2.2射频特性

射频功能包括：

1) 嵌入BLE/802.15.4/2.4GHz射频收发器，在全球2.4GHz ISM频段工作。

2) 蓝牙5.0兼容，1Mbps、2Mbps、长距离125kbps和500kbps模式。

3) 符合IEEE802.15.4，250kbps。

4) 2.4GHz专有1Mbps/2Mbps/250kbps/500kbps模式，具有自适应频率跳跃功能支持。

5) ANT模式

6) 接收灵敏度：-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输出功率：高达+10dBm。

8) 单针天线接口。

9) 分辨率为+/-1dB的RSSI监测。

10) 自动确认、重传和流量控制。

11)支持单天线AOA/TX BLE定位功能。

1.2.3电源管理模块的特点

电源管理模块的功能包括：

1) 嵌入式LDO和DCDC。

2) 电池监视器：支持低电池检测。

3) 电源：1.8V～3.6V。

4) 多级电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 全芯片发送模式：4.8mA@0dBm，带DCDC 具有外部唤醒功能的深度睡眠(无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) 带外部唤醒的深度睡眠，32K RC振荡器打开(无SRAM保留)：0.9µA 深度睡眠，SRAM保持，32K RC振荡器开启：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) 与USB2.0全速模式兼容。

2) 支持9个端点，包括控制端点0和8个可配置数据端点。

3) 独立电源域。

4)通过USB端口支持ISP(系统内编程)。

1.2.5闪光灯功能

TLSR8251嵌入闪存，具有以下功能：

1) 总计512kB(4Mbits)。

2) 灵活的体系结构：每个扇区4kB，每个块64kB/32kB。

3) 每个可编程页最多256字节。

4) 写保护全部或部分内存。

5) 扇区擦除(4kB)。

6) 块擦除(32kB/64kB)。

7) 循环耐久性：100000个程序/擦除。

8) 数据保留：典型的20年保留期。

9) 用于反克隆保护的多固件加密方法。

1.2.6 BLE特性

1) 蓝牙5.0支持

2) 125Kbps和500Kbps数据速率的远程支持

3) Telink专有网格支持

4) 支持单天线AOA/TX BLE定位功能

5) Telink扩展配置文件，支持基于语音命令的搜索

1.2.7 BLE网格特征

Telink专有的BLE Mesh功能包括：

1) 支持灵活的网格控制，如N-to-1和N-to-M;

2) 支持200多个节点无延迟切换控制;

3) 支持200多个节点的实时状态更新;

4) 网络内的安全控制和可扩展标识;

5) 8/16组可同时控制;

6) 网状网络内128/256个节点;

7) 可配置为网状网络中的多跳或少跳(例如4跳)，单跳延迟小于15ms;

8) 灵活的射频频道使用，同时支持BLE广告频道和数据频道抗干扰性能。

1.2.8并发模式特征

在并发模式下，芯片支持多个标准同时工作。

典型的组合是基于蓝牙LE+802.15.4的标准：BLE和基于802.15.4的协议栈 可以基于时分技术与一个应用程序状态并行运行，例如BLE堆栈 将在划分的时间段内交替运行。

1.3典型应用

TLSR8251可应用于物联网(IoT)和HID(人机界面设备)应用程序，如BLE智能设备、BLE mesh设备和2.4GHz IEEE 802.15.4远程控制/机顶盒。其典型应用包括但不限于以下： 智能手机和平板电脑配件、射频遥控器、运动和健身跟踪、可穿戴设备、无线玩具、智能照明、智能家居设备、楼宇自动化、智能电网、智能物流/交通/城市、消费电子产品、工业控制、医疗保健。
 

　　审核编辑：汤梓红