DA14695MOD：高效蓝牙5.2模块的全面解析

在当今的物联网和无线通信领域，蓝牙技术无疑扮演着至关重要的角色。Renesas推出的DA14695MOD SmartBond Bluetooth® LE 5.2模块，凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为了众多电子工程师的首选。本文将对该模块进行深入剖析，为大家呈现其详细特性、设计要点及应用场景。

文件下载：Renesas ， Dialog DA14695MOD-00DEVKT-P SmartBond™开发套件专业版.pdf

一、模块概述

DA14695MOD模块基于SmartBond DA14695蓝牙低功耗5.2系统级芯片（SoC）构建，充分展现了DA14695的硬件特性和功能。它集成了所有无源元件、天线、一个32Mbit QSPI FLASH，并且配备了易于使用的软件。该模块旨在广泛的市场应用，将在各地区获得认证，显著降低开发成本、风险和上市时间。

DA14695是一款多核无线微控制器，结合了最新的Arm® Cortex® - M33应用处理器（带浮点单元）、先进的电源管理功能、加密安全引擎、模拟和数字外设、专用传感器节点控制器，以及符合蓝牙® 5.2低功耗标准的软件可配置协议引擎和无线电。

二、关键特性

（一）蓝牙特性

• 兼容性广泛：兼容蓝牙® 5.2，以及ETSI EN 300 328和EN 300 440 Class 2（欧洲）、FCC CFR47 Part 15（美国）和ARIB STD - T66（日本）等标准。
• 多连接支持：支持多达八个连接，满足多设备交互需求。
• 高吞吐量：支持高达2 Mbps的吞吐量，确保数据传输的高效性。
• 预编程地址：Renesas注册的BD地址预编程在OTP中，方便开发。

（二）处理和内存

• 高性能CPU：32 kHz至96 MHz的32位Arm Cortex - M33处理器，配备16 kB、4路关联缓存和FPU，提供高达144 dMIPS的处理能力。
• 灵活的MAC引擎：灵活且可配置的蓝牙® LE MAC引擎，实现高达HCI的控制器栈。
• 丰富的存储：拥有4 MB板载FLASH、512 kB RAM、128 kB ROM和4 kB OTP，满足不同的存储需求。

（三）低功耗特性

• 低电流消耗：在 $V_{BAT}=3 ~V$ 时，RX电流仅1.8 mA，TX（0 dBm）电流为3 mA，睡眠模式下保留所有RAM时电流仅18.4 µA。

（四）无线电特性

• 可编程功率：可编程RF发射功率范围为 - 18至 + 6 dBm，满足不同场景的信号强度需求。
• 高灵敏度：- 96 dBm的接收器灵敏度，确保良好的信号接收能力。

（五）接口特性

• 丰富的IO：多达40个通用IO，可满足各种外设连接需求。
• 多种接口支持：包括解密QSPI FLASH接口、独立QSPI PSRAM接口、SPI LCD控制器、4通道10位SAR ADC、4通道14位ΣΔ ADC、2个通用定时器（带PWM）、3个UART（最高1 Mbps）、2个SPI + ™控制器、2个I2C控制器、1个PDM接口、1个I2S/PCM主/从接口和USB 1.1全速设备接口。

（六）电源管理特性

• 宽电压范围：工作范围为2.4 V至4.75 V，适应不同的电源环境。
• 智能充电：硬件充电器（最高5.0 V），具有可编程曲线和JEITA支持，可对可充电电池进行原生充电。
• 欠压检测：可编程欠压检测阈值，确保系统稳定运行。

（七）其他特性

• 实时时钟：具备实时时钟功能，方便进行时间管理。
• 精准晶振：经过微调的32 MHz晶体，提供稳定的时钟信号。

三、模块结构与引脚

（一）模块结构

DA14695 SmartBond™模块集成了32 Mbit QSPI Flash、32 MHz XTAL和印刷天线。其结构包括一个32 Mbit QSPI FLASH（U2）、32 MHz XTAL（X1）、32 kHz XTAL（X2）、十个去耦电容（Cx）、一个功率电感（L2）以及用于印刷天线的CLC滤波器和匹配组件。

（二）引脚定义

模块的引脚分为边缘引脚和底层引脚。边缘引脚如J2（P0_13）、J3（PO_09）等，具有不同的类型（如DIO、AI等）、驱动能力和复位状态，可实现输入/输出、模拟信号采集等功能。底层引脚同样具有多种功能，如A2（PO_25）可用于输入/输出和模拟信号输入。

四、性能参数

（一）绝对最大额定值

• 引脚电压限制：不同引脚的电压限制不同，如VPIN_LIM_DEF为 - 0.1至3.6 V，VBAT_LIM为0至6 V等。
• 温度限制：存储温度范围为 - 50至150 ℃。

（二）推荐工作条件

• 电源电压：电池供电电压VBAT为2.4至4.75 V，总线供电电压VBUS为4.2至5.75 V。
• 引脚电压：3.0V I/O引脚电压为0至3 V，1.8V I/O引脚电压为0至1.8 V。
• 环境温度：环境温度范围为 - 40至85 ℃。

（三）电气特性

• GPIO特性：包括高/低电平输入/输出电流、电压等参数，如IIH（HIGH level input current）在Vi = V30 = 3.0V时为 - 10至10 μA。
• RCX和XTAL特性：RCX振荡器频率在目标固定时间设置下为13至18 kHz，XTAL32K和XTAL32M具有特定的频率和频率容差。
• 无线电特性：在不同条件下，如Dirty Transmitter启用/禁用、不同数据包大小等，具有不同的灵敏度和输出功率。

五、设计要点

（一）安装位置

为了获得最佳性能，应将模块安装在主机PCB的边缘，使天线边缘朝外。模块可以位于主机PCB的外角或中间位置，性能相当。天线周围应保留4.0 mm的自由空间，避免在天线附近放置铜或层压板，尤其是天线下方，以免影响天线效率。

（二）天线性能

• VSWR和效率：天线的电压驻波比（VSWR）和效率取决于安装位置。在不同频率下，不同安装位置的天线效率有所不同，如在2405 MHz时，位置#1（左侧）的天线效率为39%（ - 4.1 dB），位置#2（中间）为46%（ - 3.4 dB），位置#3（右侧）为56%（ - 2.5 dB）。
• 辐射模式：天线辐射模式在消声室中进行测量，呈现全向性，在不同测量平面（XY - 、XZ - 、YZ - 平面）和极化方式下具有特定的增益。

（三）焊接要点

DA14695模块在PCB上的成功回流焊接取决于多个参数，如模板厚度、焊盘焊膏孔径、焊膏特性、回流焊接曲线、PCB尺寸等。推荐使用无铅焊膏和无清洁助焊剂，避免在组装后清洗，以免水分被困在屏蔽罩下。

六、应用场景

DA14695MOD模块适用于广泛的应用场景，包括但不限于以下方面：

• 信标与定位：用于室内外定位系统、资产追踪等。
• 低功耗传感器：如环境监测传感器、健康监测传感器等。
• 工业应用：工业自动化、数据采集等。
• 物联网设备：智能家居、智能穿戴设备等。
• 娱乐与游戏：无线游戏手柄、音频设备等。

七、总结

DA14695MOD模块以其强大的性能、丰富的功能和低功耗特性，为电子工程师在蓝牙低功耗应用开发中提供了一个优秀的解决方案。在设计过程中，需要充分考虑模块的安装位置、天线性能和焊接等要点，以确保模块能够发挥最佳性能。同时，该模块广泛的应用场景也为其在不同领域的推广提供了广阔的空间。大家在实际应用中，是否遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。