Air105芯片#
一、概述#
1.1产品概述#
合宙Air105是一款QFN88 封装，10mm x 10mm 大小的MCU, 不仅提供UART/GPIO/I2C/ADC/SPI等基础外设，更提供DAC/USB/DCMI/HSPI/LCDI/KCU等高级外设接口，内置充电功能，支持5V/3.3V供电，同时自带5v转3.3V的LDO，4M字节Flash，640K字节RAM。内部flash起始地址0x01001000
1.2 电气性能#
极限参数
参数 |
说明 |
范围 |
单位 |
|---|---|---|---|
Iddpd |
关机电流 |
- |
nA |
Tamb |
工作温度 |
-40~+85 |
℃ |
Tstg |
储藏温度 |
-40~+125 |
℃ |
Ground |
地 |
-0.3~0.3 |
V |
Voh |
数字输出高电平 |
VDD -0.3 ~ VDD+0.3 |
V |
Vol |
数字输出低电平 |
<0.4 |
V |
Ioh |
拉电流(PA2/3/4/5, PC6/7/8/9) |
27（@3V） |
mA |
拉电流(其他 IO) |
16（@3V） |
mA |
|
Iol |
灌电流(PA2/3/4/5, PC6/7/8/9) |
27（@0.5V） |
mA |
灌电流(其他 IO) |
16（@0.5V） |
mA |
|
Vih |
数字输入高电平 |
≥0.7×VDD |
V |
ViL |
数字输入低电平 |
≤0.3×VDD |
V |
电气特性
参数 |
条件（-40°C to+85°C） |
值 |
单位 |
|
|---|---|---|---|---|
最小 |
最大 |
|||
VCC |
3.6 |
5.5 |
V |
|
CHARGE_VCC |
4.7 |
5.5 |
V |
|
AVD33 |
2.7 |
3.6 |
V |
|
VDD33 |
2.7 |
3.6 |
V |
|
VBAT33 |
2 |
3.6 |
V |
|
Vol |
VDD=3.3V |
- |
0.4 |
V |
Voh |
VDD=3.3V |
V |
||
VIH |
VDD=3.3V |
0.7×VDD |
V |
|
VIL |
VDD=3.3V |
0.3×VDD |
V |
安全相关特性
传感器 |
说明 |
范围 |
单位 |
|---|---|---|---|
电压传感器 |
主电源电压高压检测范围 |
4.0±0.1 |
V |
主电源电压低压检测范围 |
2.8±0.1 |
V |
|
电池电压高压检测范围 |
4.0±0.1 |
V |
|
电池电压低压检测范围 |
1.9±0.1 |
V |
|
时钟频率传感器 |
12M 时钟频率检测范围 |
12±50% |
MHz |
32K 时钟频率检测范围 |
32±50% |
KHz |
1.3管脚定义#
下图为Air105管脚定义，支持最多54个GPIO，每个IO都与外设复用管脚。每个GPIO均可配置为输入、输出、 中断模式，当作为输出时，每个IO输出值都可单独配置。IO支持强推挽输出/开漏输出模式。
管脚详细信息（所有通用I/O复位后默认状态为上拉，电阻值51KΩ）
编号 |
名称 |
类型 |
复用功能 |
上下拉能力 |
备注 |
|---|---|---|---|---|---|
1 |
CVCC |
P |
NC |
||
2 |
VDD33 |
P |
最小电压2.7V，最大电压3.6V |
||
3 |
VCC |
P |
可输入最小电压为3.6V，最大电压为5.5V |
||
4 |
VDD33_OUT |
P |
芯片 3.3V 输出 |
芯片的输出能力约为400mA，外围负载使用芯片的3.3V时，要注意最大电流情况 |
|
5 |
NC |
NC |
|||
6 |
PA7 |
I/O |
GPIO7/SPI1_CSN |
UP |
|
7 |
PA6 |
I/O |
GPIO6/SPI1_SCK |
UP |
|
8 |
PB2 |
I/O |
GPIO18/SPI2_SCK |
UP |
|
9 |
PB3 |
I/O |
GPIO19/SPI2_CSN |
UP |
|
10 |
PB4 |
I/O |
GPIO20/SPI2_MOSI/UART2_CTS |
UP |
|
11 |
PB5 |
I/O |
GPIO21/SPI2_MISO/UART2_RTS |
UP |
|
12 |
PE6 |
I/O |
GPIO70//UART3_CTS/I2C0_SCL |
UP |
|
13 |
PE7 |
I/O |
GPIO71/UART3_RTS/I2C0_SDA |
UP |
|
14 |
PE8 |
I/O |
GPIO72/UART3_RX |
UP |
|
15 |
PE9 |
I/O |
GPIO73/UART3_TX |
UP |
|
16 |
PE10 |
I/O |
GPIO74/UART3_CTS |
UP |
|
17 |
PE11 |
I/O |
GPIO75/UART3_RTS |
UP |
|
18 |
PA0 |
I/O |
UART0_RX |
串口下载 |
固定 |
19 |
PA1 |
I/O |
UART0_TX |
固定 |
|
20 |
PA2 |
I/O |
GPIO2/UART0_CTS/PWM2 |
UP |
|
21 |
PA3 |
I/O |
GPIO3UART0_RTS/PWM3 |
UP |
|
22 |
PB0 |
I/O |
GPIO16/PWM0/XTAL32K |
UP |
|
23 |
PB1 |
I/O |
GPIO17/PWM1/CLK_24M |
UP/可配置输出24M |
|
24 |
CHARGE_VBAT |
P |
CHARGE电源输出，接电池 |
可以给3.7V锂电池充电，最大充电电流200mA |
|
25 |
CHARGE_VCC |
P |
CHARGE电源输入 |
可输入最小电压为4.7V，最大电压为5.4V |
|
26 |
PD1 |
I/O |
GPIO49/DCMIS_DATA0 |
UP |
|
27 |
PD2 |
I/O |
GPIO50/DCMIS_DATA1 |
UP |
|
28 |
PD3 |
I/O |
GPIO51/DCMIS_DATA2 |
UP |
|
29 |
PD8 |
I/O |
GPIO56/DCMIS_DATA3 |
UP |
|
30 |
PD9 |
I/O |
GPIO57/DCMIS_DATA4 |
UP |
|
31 |
PD10 |
I/O |
GPIO58/KeyBoard7/DCMIS_DATA5 |
UP |
|
32 |
PD11 |
I/O |
GPIO59/KeyBoard8/DCMIS_DATA6 |
UP |
|
33 |
PE0 |
I/O |
GPIO64/KeyBoard4/DCMIS_DATA7 |
UP |
|
34 |
PD6 |
I/O |
GPIO54/UART1_CTS/DCMIS_DATA8 |
UP |
|
35 |
PD7 |
I/O |
GPIO55/UART1_RTS/DCMIS_DATA9 |
UP |
|
36 |
PC6 |
I/O |
GPIO38/PWM4/DCMIS_DATA10 |
UP |
|
37 |
PC7 |
I/O |
GPIO39/PWM5/DCMIS_DATA11 |
UP |
|
38 |
PC8 |
I/O |
GPIO40/PWM6/DCMIS_DATA12 |
UP |
|
39 |
PC9 |
I/O |
GPIO41/PWM7/DCMIS_DATA13 |
UP |
|
40 |
PE1 |
I/O |
GPIO65/KeyBoard5/DCMIS_VSYNC |
UP |
|
41 |
PE2 |
I/O |
GPIO66/KeyBoard6/DCMIS_HSYNC |
UP |
|
42 |
PE3 |
I/O |
GPIO67/DCMIS_PIX_CLK |
UP |
|
43 |
PB12 |
I/O |
GPIO28/SPI0_CLK |
UP |
|
44 |
VSS |
GND |
芯片地 |
||
45 |
PB13 |
I/O |
GPIO29/SPI0_CSN |
UP |
|
46 |
PB14 |
I/O |
GPIO30/SPI0_MOSI/UART1_CTS |
UP |
|
47 |
PB15 |
I/O |
GPIO31/SPI0_MISO/UART1_RTS |
UP |
|
48 |
PC12 |
I/O |
GPIO44/SPI5_MISO |
UP |
|
49 |
PC13 |
I/O |
GPIO45/SPI5_MOSI |
UP |
|
50 |
PC14 |
I/O |
GPIO46/SPI5_CSN |
UP |
|
51 |
PC15 |
I/O |
GPIO47/SPI5_CLK |
UP |
|
52 |
VDD33 |
P |
|||
53 |
PD13 |
I/O |
GPIO61/UART2_TX/KeyBoard1 |
UP |
|
54 |
PD12 |
I/O |
GPIO60/UART2_RX/KeyBoard0 |
UP |
|
55 |
PD15 |
I/O |
GPIO63/UART2_RTS/KeyBoard3 |
UP |
|
56 |
PD14 |
I/O |
GPIO62/UART2_CTS/KeyBoard2 |
UP |
|
57 |
NC |
NC |
|||
58 |
NC |
NC |
|||
59 |
NC |
NC |
|||
60 |
NC |
NC |
|||
61 |
REFP |
O |
接1uF电容到地 |
||
62 |
PC5 |
I/O |
GPIO37/ADC_IN6/CLK_27P12 |
可配置输出27.12M |
|
63 |
PC4 |
I/O |
GPIO36/ADC_IN5/XTAL32K |
UP |
|
64 |
PC3 |
I/O |
GPIO35/ADC_IN4/UART1_RTS |
UP |
|
65 |
PC1 |
I/O |
GPIO33/ADC_IN2/DAC/UART1_TX |
数字音频转换为模拟音频接口 |
|
66 |
PC0 |
I/O |
GPIO32/ADC_IN1/UART1_RX |
UP |
|
67 |
VDD25 |
O |
接1uF对地电容 |
||
68 |
DN |
I |
注意保持差分走线，阻抗做好90 Ohm控制 |
||
69 |
DP |
O |
|||
70 |
VBUS |
I |
串接100Ω电阻抗浪涌 |
||
71 |
VDD33 |
P |
最小电压2.7V，最大电压3.6V |
||
72 |
XO12M |
0 |
XTAL 12MHz Output |
芯片支持内部12MHz振荡器和外置12MHz晶体，使用外置12MHz晶体时的芯片对接口，可以参考下文中的时钟电路 |
|
73 |
XI12M |
1 |
XTAL 12MHz Input |
同上 |
|
74 |
VDD12 |
O |
接1uF对地电容 |
||
75 |
AVD33 |
P |
最小电压2.7V，最大电压3.6V |
||
76 |
XI32 |
I |
XTAL 32KHz Input |
芯片支持内部或外部的32KHz输出，使用外部32KHz电路可以参考下文中的时钟电路 |
|
77 |
XO32 |
O |
XTAL 32KHz Output |
同上 |
|
78 |
NC |
NC |
|||
79 |
NC |
NC |
|||
80 |
NC |
NC |
|||
81 |
NC |
NC |
|||
82 |
NC |
NC |
|||
83 |
NC |
NC |
|||
84 |
VBAT33 |
P |
纽扣电池 |
||
85 |
PA5 |
I/O |
GPIO5/CLK_24M |
可配置输出 24M |
|
86 |
PA8 |
I/O |
GPIO8/SPI1_MOSI |
复用为 IO 时必须先 打开IC 卡电源，且输 出信号的高电平为IC 卡输出电平 |
|
87 |
PA9 |
I/O |
GPIO9/SPI1_MISO |
同上 |
|
88 |
PA10 |
I/O |
GPIO10 |
同上 |
注意：I、代表输入；O、代表输出；P、代表电源
注意: LuatOS固件下, PWM6/7 不可用
二、外围电路设计#
2.1 供电电路#
芯片有2种供电模式:
内部LDO, 通过VCC脚输入电源, 内部转换输出3.3V, 供电来源为3.6~5.5V的USB或锂电池的. 内部LDO输出能力有限,如需驱动大功率外设,请添加额外的LDO或DC2DC.
3.3V直供, 供电范围为3.2V~3.4V，直接供电到芯片的VCC33管脚。
2.2开关机电路#
开关机电路通过控制内部5V转3.3V LDO使能/关闭，实现芯片的开关机的功能。使用 CHARGE_VBAT 供电，并使用开关机功能时，要注意VBAT33管脚在位，芯片未上电时 POWER_KEY 拉高 150ms 内部 LDO 使能，通过POWER_KEY开机电路，注意：POWER_KEY键平时为低电平，按下拉高；CHARGE_VCC 有电时（电压范围4.7V~5.4V）内部 LDO 直接使能输出 3.3V 且无法关闭。可以参考下图中的两种开机供电方式。
关机功能可以通过POWER_KEY 拉高7S关闭内部LDO输出，以达到关机目的。
2.3 充电模块电路#
Air105芯片支持电池充电功能，可以给3.7V锂电池充电，支持最大200mA的充电电流，电池充满电压为4.15±0.05V，电池充满后电压降到4.05V之后将重新给电池充电。电池这块给模块供电的时候，建议外加二极管切换电路
2.4 LDO#
Air105芯片的VCC输入电压为4-5.5V时，内部的LD0最大的驱动能力在400mA，所以当外围负载比较多的时候，要考虑增加一些外置LDO电路。
2.5 时钟电路#
芯片支持内部12MHz振荡器和外置12MHz晶体，内部集成的12MHz晶体的精度为±2%，经过PLL 倍频后为系统提供输入，倍频后的PLL时钟频率可通过软件进行配置，其频率可配为：108MHz、 120MHz、132MHz、144MHz、156MHz、168MHz、180MHz、192MHz、204MHz。
选择外部的12MHz晶振时，根据实际产品需求选用不同温度等级、稳定度、负载电容值的晶体。晶体两端所接负载电容根据不同厂家晶体及频偏情况需要调整。
晶体摆放尽量靠近芯片，走线尽量短，并且远离干扰源，时钟周围多地孔隔离。时钟下面各层禁止其它走线穿过，防止干扰时钟源。
芯片的整个安全区基于内部32KHz工作，RTC默认基于内部OSC 32K工作，可软件切换使用外 部XTAL 32K工作，支持内部或外部32KHz输出。
2.6 I2C电路#
I2C(芯片间)总线接口连接微控制器和串行I2C总线。它提供多主机功能，控制所有I2C总线特定 的时序、协议、仲裁和定时。支持标准和快速两种模式。根据特定设备的需要，可以使用DMA以减 轻CPU的负担。
在电路方面要在I2C接口处要加4.7K的上拉到3.3V。
2.7 USB电路#
Air105连接USB时，要注意DN、DP保证90 Ohm的阻抗控制，差分走线；在VBUS管脚到芯片要串接100Ω的电阻用于抗浪涌，信号线上要串接22欧姆电阻（也可以是其他如33欧姆），防止信号反射，可以参考如下原理图。
三、参考电路设计#
Air105芯片供电电压为5V，正常工作供电范围：4.0V~5.5V，内部LDO最大驱动能力在400mA，注意外围负载避免超出最大驱动能力。芯片每个电源输入脚应放置相应的滤波电容，在61、67、74这3个管脚处要加对地1uF的电容。
四、封装尺寸#
参数对照表
