探索Type 2FR：集多功能于一身的无线模块

在当今的物联网（IoT）领域，无线连接技术的发展日新月异。对于电子工程师来说，选择一款性能卓越、功能丰富且易于集成的无线模块至关重要。今天，我们就来深入了解一下村田（Murata）的Type 2FR主机无Wi-Fi 6 +蓝牙LE 5.4 / 802.15.4三无线电模块。

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一、模块概述

Type 2FR是一款基于恩智浦（NXP）RW612组合芯片组的小型高性能模块，支持IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ax +蓝牙LE 5.4 / 802.15.4标准。它的尺寸仅为12.0 mm x 11.0 mm x 1.55 mm（最大），重量仅0.54 g，却集成了强大的功能，为各种物联网应用提供了理想的解决方案。

二、关键特性

（一）强大的处理与存储能力

• 处理器：内置260 MHz的Arm® Cortex® -M33微控制器，拥有1033的CoreMark®分数，每MHz可达3.97 CoreMark，为应用程序提供了高效的处理能力。
• 内存与闪存：配备1.2 MB SRAM和16MB闪存，还支持通过FlexSPI接口进行外部PSRAM扩展，最大可扩展至128 MB，满足不同应用的存储需求。

（二）丰富的无线连接支持

• Wi-Fi 6：支持双频段（2.4 GHz和5 GHz）Wi-Fi 6 SISO，20 MHz信道，最高可达MCS9数据速率，提供高速稳定的无线连接。
• 蓝牙LE 5.4：支持蓝牙规范版本5.4，具备低功耗、长距离等优点，适用于各种蓝牙设备的连接。
• IEEE 802.15.4：支持IEEE 802.15.4标准，可用于ZigBee等无线传感网络。

（三）多样的外设接口

• 提供64个通用输入输出引脚（GPIOs），以及FlexSPI、SDIO 3.0、以太网、USB、USART、I2C、SPI、I2S、PCM、ACOMP、DAC、ADC、JTAG等丰富的外设接口，方便与各种外部设备进行连接和通信。

（四）内置安全特性

继承了RW612芯片的所有内置高级安全特性，包括NXP EdgeLock™ Assurance、NXP EdgeLock 2GO Trust Provisioning、基于Arm TrustZone - M的可信执行环境（TEE）、硬件信任根、硬件加密加速器、真随机数生成器（TRNG）、物理不可克隆功能（PUF）、基于OTP的设备配置和生命周期管理、安全启动、软件更新和调试等，为系统安全提供了可靠保障。

三、订购信息

Type 2FR提供了不同的订购选项，如LBESOZZ2FR - SMP为模块样品，LBESOZZ2FR - 580为正式模块，LBESOZZ2FR - EVK为评估套件，方便用户根据需求进行选择。

四、产品详细剖析

（一）模块结构与框图

Type 2FR的模块结构紧凑，其框图清晰地展示了各个功能模块的连接关系。从框图中可以看到，它集成了微控制器、内存、射频前端等核心组件，通过合理的布局和设计，实现了高效的信号处理和无线通信。

（二）微控制器（MCU）

NXP RW612无线片上系统（SoC）集成了Arm Cortex - M33 MCU，为用户应用提供了强大的处理能力。其260 MHz的主频和丰富的指令集，能够快速响应各种任务需求。

（三）内存和闪存

模块通过FlexSPI接口集成了16MB闪存，同时支持外部闪存或外部内存扩展。这为系统存储应用程序代码、数据等提供了充足的空间，并且方便进行系统升级和功能扩展。

（四）外设接口

丰富的外设接口是Type 2FR的一大亮点。例如，多达五个可配置的通用串行接口模块（FlexComm接口），可根据需要配置为SPI、I2C、I2S或UART，满足不同外设的通信需求。SDIO 3.0接口可用于连接外部存储卡，实现数据的大容量存储。高速USB 2.0 On - The - Go（OTG）接口则方便与计算机或其他USB设备进行数据传输。

（五）内置安全特性

在当今的物联网环境中，安全问题至关重要。Type 2FR继承了RW612芯片的先进安全特性，从硬件层面到软件层面都提供了全方位的安全保护。例如，硬件加密加速器能够快速处理加密和解密操作，提高系统的安全性和处理效率。真随机数生成器（TRNG）为加密算法提供了真正随机的密钥，增强了加密的可靠性。

（六）Type 2FR与Type 2FP对比

Type 2FR和Type 2FP都基于NXP RW61x系列IC，但在一些方面存在差异。Type 2FR支持IEEE 802.15.4标准，而Type 2FP不支持。不过，它们在尺寸、引脚布局、天线选择和软件SDK等方面是相同的，这意味着在设计中可以方便地进行替换和升级。

五、认证信息

（一）无线电认证

Type 2FR获得了多个国家和地区的无线电认证，如美国的FCC ID、加拿大的IC ID、日本的TELEC ID等。这些认证确保了模块在不同地区的合法使用，为产品的全球推广提供了保障。

（二）蓝牙资格认证

模块通过了蓝牙SIG的资格认证，QDID为Q321062，DID/DN为D068386。这表明它符合蓝牙标准的要求，能够与其他蓝牙设备进行稳定的连接和通信。

六、尺寸、标记和端子配置

（一）尺寸

模块的尺寸为12.0 mm x 11.0 mm x 1.55 mm（最大），小巧的体积使得它可以轻松集成到各种小型设备中。

（二）标记

模块的顶部和底部都有明确的标记，如模块类型、检验编号、序列号、2D代码、村田标志和引脚1标记等。这些标记方便了生产、测试和调试过程中的识别和管理。

（三）端子配置

Type 2FR的端子配置详细，包括电源引脚、射频引脚、通用输入输出引脚等。每个引脚都有明确的功能和连接说明，工程师可以根据需要进行合理的连接和使用。

七、模块引脚说明

（一）引脚描述

详细的引脚描述是设计中不可或缺的部分。Type 2FR的每个引脚都有明确的名称、连接到IC的方式、类型、供电域和功能描述。例如，RF_CNTL_0引脚是Wi-Fi RF前端控制线0，用于控制Wi-Fi射频前端的工作状态。

（二）引脚状态

在电源关闭状态（PDn = 0）下，不同引脚有不同的状态。如RF_CNTL_0引脚驱动为低电平，RF_CNTL_1引脚驱动为高电平，GPIO0 ~ GPIO63引脚为三态。了解这些引脚状态对于低功耗设计和系统的稳定性非常重要。

八、电气特性

（一）绝对最大额定值

模块的绝对最大额定值规定了其在极端条件下的工作范围，如存储温度范围为 - 40 °C至 + 125 °C，电源电压VCC33最大为3.96 V等。在设计中，必须确保模块的工作条件在这些额定值范围内，以避免损坏模块。

（二）工作条件

Type 2FR的正常工作条件包括温度范围为 - 40 °C至 + 85 °C，电源电压VCC33为3.14 V至3.46 V等。在实际应用中，应尽量使模块工作在这些典型条件下，以保证其性能的稳定性和可靠性。

（三）外部睡眠时钟规格

外部睡眠时钟对于模块的低功耗模式非常重要。其时钟频率范围为32.768 KHz，相位噪声要求、周期抖动、压摆率限制和占空比容差等都有明确的规定。在设计外部时钟电路时，必须满足这些规格要求。

（四）数字I/O要求

数字I/O引脚的工作电压和输入输出特性也有明确的要求。例如，在1.8V操作时，I/O引脚的输入高电压VIH为0.7 VIO至VIO + 0.4 V，输入低电压VIL为 - 0.4 V至0.3 VIO等。了解这些要求对于正确连接外部设备和实现可靠的通信至关重要。

九、DC/RF特性

（一）Wi-Fi无线电规格

1. 接收性能

在2.4 GHz和5 GHz频段，Type 2FR都有良好的接收性能。例如，在2.4 GHz频段，802.11b 20 MHz 1 Mbps的接收灵敏度可达 - 98.2 dBm，802.11ax 4x3.2 20 MHz MCS9 Nss1 BCC的接收灵敏度为 - 67.9 dBm。在5 GHz频段，接收性能同样出色，能够满足不同应用的需求。

2. 发射性能

在发射性能方面，2.4 GHz和5 GHz频段也有不同的数据表现。如在2.4 GHz频段，802.11b 1 Mbps的最大线性输出功率可达18 dBm，802.11ax MCS9的最大线性输出功率为16 dBm。在5 GHz频段，802.11a 6 Mbps的最大线性输出功率为18 dBm。

（二）蓝牙LE无线电规格

1. 接收性能

蓝牙LE的接收性能也很优秀，在不同的数据速率下都有较高的灵敏度。如蓝牙LE 1 Mbps的接收灵敏度为 - 97.7 dBm，蓝牙LR 125 Kbps的接收灵敏度为 - 106 dBm。

2. 发射性能

蓝牙LE的发射性能包括中心频率、信道间隔、最大输出功率等参数。其最大输出功率可达12 dBm，能够满足一定距离的蓝牙通信需求。

（三）IEEE 802.15.4无线电规格

1. 接收性能

在IEEE 802.15.4标准下，模块的接收灵敏度可达 - 104.7 dBm，最大输入电平为3 dBm。

2. 发射性能

发射性能方面，最大发射功率为12 dBm，能够满足ZigBee等无线传感网络的通信需求。

十、封装与包装

（一）焊盘图案

建议主机PCB的焊盘图案与模块的引脚焊盘图案相同，以确保良好的电气连接和机械稳定性。

（二）参考电路

可以参考Type 2FR EVK原理图和物料清单（BOM）来设计参考电路，这样可以加快开发进度，减少设计错误。

（三）卷带包装

模块采用卷带包装，包括塑料带尺寸、卷轴尺寸、卷带图、带头和带尾带以及包装等方面都有详细的规定。例如，包装单元为1000个/卷，带尾带的覆盖带和基带在无元件区域至少250 mm不粘连，覆盖带的撕裂强度至少为5 N等。这些规定确保了模块在运输和存储过程中的安全性和可靠性。

十一、使用注意事项

（一）处理条件

在处理和运输模块时，要避免过度的应力和机械冲击，以免损坏模块。如果模块的端子有裂纹或损坏，其特性可能会发生变化，因此要小心处理。同时，不要用裸手触摸模块，以免影响焊接性能和产生静电损坏。

（二）标准PCB设计

所有接地端子都应连接到接地图案，并且在输入和输出端子之间应提供接地图案。要参考标准焊盘尺寸的规格进行设计，因为不同的图案绘制方法、接地方法、焊盘尺寸、非连接（NC）端子的焊盘形成方法以及PCB材料和厚度可能会影响模块的性能。

（三）芯片贴装注意事项

在将模块贴装到PCB上时，要确保贴片机的维护符合规格要求，避免因吸盘或定位爪的不均匀力而对模块造成损坏。

（四）焊接条件

建议采用回流焊接，最高温度设置在260 °C以内，且回流次数不超过2次。使用松香型助焊剂或含氯量不超过0.2 wt %的弱活性助焊剂。如果需要其他焊接条件，应事先与村田联系。

（五）清洁

由于模块对湿度敏感，不建议进行清洁。如果进行清洁，客户要对清洁过程可能导致的任何问题或故障负责。

（六）操作环境条件

模块设计用于正常环境条件下的电子产品，如环境温度、湿度和压力等。但如果在含有腐蚀性气体、易燃易爆气体、多尘、阳光直射、有水溅、潮湿或结冰的环境中使用，可能会损坏模块，导致漏电和异常温度等问题。在这种情况下，使用前应与村田咨询。

（七）使用前提条件

在使用村田的产品之前，要确保产品符合规格要求，并在规定的条件和环境下使用。产品不能用于对可靠性要求极高的应用，如飞机设备、航天设备、海底设备、发电厂控制设备、医疗设备等。如果违反这些规定，村田不承担任何责任。同时，禁止对产品进行分析、破解、逆向工程、改造、复制等操作。

十二、总结

Type 2FR主机无Wi-Fi 6 +蓝牙LE 5.4 / 802.15.4三无线电模块以其强大的功能、丰富的接口、出色的性能和完善的安全特性，为物联网应用提供了一个优秀的解决方案。作为电子工程师，在设计中选择Type 2FR模块可以大大简化开发过程，提高产品的竞争力。但在使用过程中，一定要严格遵守相关的使用注意事项和前提条件，以确保产品的稳定性和可靠性。希望本文能为广大电子工程师在使用Type 2FR模块时提供一些有价值的参考。你在使用类似无线模块的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。