EFR32MG12 2400 / 868 - 915 MHz 19 dBm 无线套件使用指南

在无线应用开发领域，拥有一款功能强大且易于上手的开发套件至关重要。Silicon Labs 的 EFR32MG12 2400 / 868 - 915 MHz 19 dBm 无线套件就是这样一款优秀的产品，它为开发者提供了丰富的功能和便捷的开发体验。本文将详细介绍该套件的各个方面，帮助电子工程师更好地了解和使用它。

文件下载：SLWSTK6007A.pdf

一、套件概述

该套件由 EFR32MG12 无线 Gecko 无线片上系统（SoC）的无线电板和无线启动套件主板（BRD4001A）或无线专业套件主板（BRD4002A）组成。主板配备了多种工具，方便进行无线应用的评估和开发。例如，板载的 J - Link 调试器可通过 USB 或以太网对目标设备进行编程和调试；高级能量监测器（AEM）能实时监测电流和电压；虚拟 COM 端口接口（VCOM）提供了便捷的串口连接；数据包跟踪接口（PTI）则能提供无线链路中收发数据包的重要调试信息。

1.1 无线电板

无线电板有多种类型可供选择，每种都采用不同的 Silicon Labs 设备，工作在不同的频率频段。由于主板设计为可与不同的无线电板配合使用，因此从设备引脚到主板功能的实际引脚映射是在无线电板上完成的。这意味着每个无线电板都有自己的引脚映射，在使用时需要参考正确的文档。

1.2 主板

EFR32MG12 2400 / 868 - 915 MHz 19 dBm 无线电板（BRD4170A）可与无线启动套件主板（BRD4001A）或无线专业套件主板（BRD4002A）配合使用。无线专业套件主板是无线启动套件主板的升级版，具有一些改进和新增功能，如增加了 AEM 测量范围和采样率、可变 VMCU 电压、操纵杆、逻辑分析仪和 Mini Simplicity 连接器等。

1.3 订购信息

BRD4170A 可以作为 SLWSTK6007A Wi - SUN 无线启动套件的一部分获得，也可以单独购买，型号为 SLWRB4170A。具体的套件内容可参考文档中的订购信息表。

1.4 入门指南

详细的入门说明可在 Silicon Labs 的网页上找到：http://www.silabs.com/dev - tools 。

二、硬件概述

2.1 硬件布局

当无线电板与无线专业套件主板（BRD4002A）或无线启动套件主板（BRD4001A）组合时，EFR32MG12 2400 / 868 - 915 MHz 19 dBm 无线套件的布局如下图所示： [此处可插入硬件布局图]

2.2 框图

该套件的整体框图如下，它展示了各个组件之间的连接关系和工作原理： [此处可插入框图]

三、连接器

主板上的连接器提供了各种功能接口，下面对主要的连接器进行介绍。

3.1 J - Link USB 连接器

位于主板左侧，通过 USB 接口提供对套件功能的访问，同时也是套件的主要电源来源，为板载控制器和 AEM 供电。

3.2 以太网连接器

同样位于主板左侧，通过 TCP/IP 提供对套件功能的访问。使用该接口时，J - Link USB 连接器必须连接以提供电源，因为以太网连接器不提供电源。

3.3 breakout 焊盘

大多数 EFR32 引脚从无线电板路由到主板顶部和底部边缘的 breakout 焊盘。可以焊接一个 2.54 mm 间距的引脚头，方便访问这些引脚。不同主板的引脚映射有所不同，具体可参考文档中的引脚映射图。

3.4 EXP 头

这是一个倾斜的 20 针扩展头，位于主板右侧，可用于连接外设或插件板。它包含多个 I/O 引脚，可用于 EFR32 无线 Gecko 的大多数功能，同时还暴露了 VMCU、3V3 和 5V 电源轨。

3.5 逻辑分析仪连接器

仅无线专业套件主板（BRD4002A）配备了板载八通道逻辑分析仪。它可以对四个数字信号进行采样，并在 Simplicity Studio 中显示，同时还能显示板载用户界面 LED 和按钮的状态。该逻辑分析仪对于将特定事件与 AEM 能量曲线和数据包跟踪数据进行关联非常有用，但采样率为 100 kHz，限制了其在解码 I2C 或 SPI 等数字协议中的应用。

3.6 调试连接器

根据在 Simplicity Studio 中配置的“调试模式”设置，该连接器有不同的用途。当调试模式设置为“Debug IN”时，可用于连接外部调试器到无线电板上的 EFR32；设置为“Debug OUT”时，套件可作为调试器用于外部目标；设置为“Debug MCU”（默认）时，连接器与板载调试器和无线电板目标设备隔离。

3.7 Simplicity 连接器

该连接器可使 AEM、虚拟 COM 端口和数据包跟踪接口等高级调试功能用于外部目标。使用时需要注意，从 VMCU 电压引脚吸取的电流会包含在 AEM 测量中，而 3V3 和 5V 电压引脚则不会。

3.8 Mini Simplicity 连接器

无线专业套件主板上的 Mini Simplicity 连接器提供了一个 10 针连接器，用于对外部目标进行高级调试，具有串行线调试（SWD）、数据包跟踪接口（PTI）、虚拟 COM 端口（VCOM）和 AEM 监测电压轨等功能。

3.9 调试适配器

BRD8010A STK/WSTK 调试适配器是一个直接插入主板调试连接器和 Simplicity 连接器的适配器板。它将两个连接器的部分功能组合到一个更小的 10 针连接器上，适用于空间受限的设计。

四、电源供应和复位

4.1 无线电板电源选择

EFR32 可以通过以下电源之一供电：调试 USB 电缆、3V 硬币电池或无线电板上的 USB 调节器（仅支持 USB 的设备）。电源选择通过无线启动套件主板或无线专业套件主板左下角的滑动开关进行。

4.2 套件电源

主板 USB 连接器的功耗主要有两个方面：一个是由 AEM 监测并流向目标电源域（VMCU）的电流；另一个是流向板载控制器电源域的电流。板载控制器的功耗相对稳定，而目标电源域的电流消耗则根据应用和滑动开关位置的不同而变化。

4.3 EFR32 复位

EFR32 无线 SoC 可以通过以下几种方式复位：用户按下 RESET 按钮、板载调试器拉低 #RESET 引脚、外部调试器拉低 #RESET 引脚。此外，在板载控制器启动时也会对 EFR32 进行复位。

五、外设

套件配备了一系列外设，展示了 EFR32 的一些功能。

5.1 按钮和 LED

套件有两个用户按钮（BTN0 和 BTN1）和两个黄色 LED（LED0 和 LED1）。按钮直接连接到 EFR32，并通过 RC 滤波器进行消抖，时间常数为 1 ms。LED 由 EFR32 的 GPIO 引脚控制，采用高电平有效配置。

5.2 操纵杆

仅在使用无线专业套件主板（BRD4002A）时，套件配备了一个模拟操纵杆，连接到 EFR32 的 PA3 引脚。移动操纵杆会连接不同的下拉电阻，与 VMCU 上的上拉电阻一起产生不同的输出电压，可通过 EFR32 的 ADC 读取。需要注意的是，PA3 引脚还用于 VCOM 流控制（RTS），两者不能同时使用。

5.3 内存 LCD - TFT 显示屏

套件配备了一个 1.28 英寸的 SHARP 内存 LCD - TFT 显示屏，分辨率为 128 x 128 像素，功耗很低。它是一个反射式单色显示屏，不需要背光。数据通过 SPI 兼容的串行接口和一些额外的控制信号发送到显示屏。

5.4 串行闪存

BRD4170A 无线电板配备了一个 8 Mbit 的 Macronix MX25R SPI 闪存，直接连接到 EFR32。在不使用时，应将闪存置于深度掉电模式以降低功耗。

5.5 Si7021 相对湿度和温度传感器

Si7021 是一款 I2C 相对湿度和温度传感器，集成了湿度和温度传感元件、模数转换器、信号处理、校准数据和 I2C 接口。它经过工厂校准，校准数据存储在片上非易失性存储器中，可直接互换使用。使用该传感器时，需要将 SENSOR_ENABLE（PB10）设置为高电平。

5.6 虚拟 COM 端口

该端口提供了主机 PC 与目标 EFR32 之间的异步串行连接，无需外部串口适配器。它由目标设备与板载控制器之间的物理 UART 和板载控制器中的逻辑功能组成，可通过 USB 或以太网将串口提供给主机 PC。

六、板载控制器

6.1 简介

无线启动套件主板和无线专业套件主板包含一个专用的微控制器，即板载控制器，它作为主机 PC 与无线电板上目标设备之间的接口，并处理一些板上的管理功能。

6.2 管理控制台

管理控制台是套件板载控制器的命令行界面，可用于配置套件行为、检索配置和操作参数。通过以太网连接到套件，打开 Telnet 连接到套件的 IP 地址和端口号 4902 即可访问。

6.3 虚拟 UART

虚拟 UART（VUART）接口提供了一个高性能的应用数据接口，除了调试接口外，不需要额外的 I/O 引脚。它在 TCP/IP 端口 4900 上可用，支持目标到主机和主机到目标的通信。

七、高级能量监测器

7.1 简介

Simplicity Energy Profiler 可实时绘制和记录电流随时间的变化，并将其与 EFR32 上运行的实际目标应用代码关联起来，帮助开发者发现应用中的效率问题。

7.2 代码关联

通过 Energy Profiler，可将电流消耗和电压测量与 EFR32 上运行的实际代码实时关联起来。数据通过主板上的板载控制器和高级能量监测器（AEM）获取。

7.3 AEM 电路

AEM 电路通过低 dropout 调节器（LDO）反馈回路中的感测电阻测量电流。无线专业套件主板（BRD4002A）和无线启动套件主板（BRD4001A）的 AEM 用法相似，但实现和性能有所不同。

八、板载调试器

8.1 主机接口

无线套件支持通过以太网或 USB 连接到板载调试器。通过 USB 连接时，套件通过 J - Link 序列号识别；通过以太网连接时，通常通过 IP 地址识别。

8.2 调试模式

套件可在多种调试模式下使用，包括 Debug MCU、Debug OUT、Debug IN 和 Debug MINI。选择调试模式可在 Simplicity Studio 中进行。

8.3 电池供电时的调试

当 EFR32 由电池供电且 J - Link USB 仍连接时，板载调试功能可用。如果 USB 电源断开，Debug IN 模式将停止工作。

九、套件配置和升级

9.1 固件升级

可通过 Simplicity Studio 升级套件固件。Simplicity Studio 在启动时会自动检查更新，也可通过套件配置对话框进行手动升级。

十、原理图、装配图和物料清单

安装套件文档包后，可通过 Simplicity Studio 获取原理图、装配图和物料清单，也可从 Silicon Labs 网站上的套件页面获取。

十一、套件修订历史

文档中记录了 SLWRB4170A 和 SLWSTK6007A 的修订历史，包括发布日期和主要更改内容。

十二、文档修订历史

文档的修订历史记录了不同版本的发布时间和主要更新内容。

通过以上介绍，相信电子工程师们对 EFR32MG12 2400 / 868 - 915 MHz 19 dBm 无线套件有了更全面的了解。在实际开发过程中，可根据具体需求灵活运用套件的各项功能，提高开发效率和质量。你在使用该套件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。