EZR32WG 915 MHz 20 dBm无线入门套件使用指南

在当今的电子设计领域，无线开发变得越来越重要。Silicon Labs的EZR32WG 915 MHz 20 dBm无线入门套件为开发者提供了一个优秀的起点，让我们能够轻松熟悉EZR32™ Wonder Gecko无线微控制器，并进行无线应用的开发。

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一、套件概述

这个无线入门套件由BRD4503B无线电板和无线入门套件主板组成。BRD4503B是一个插件板，它是EZR32WG无线MCU的完整参考设计，具备20 dBm输出功率的匹配网络和915 MHz频段的SMA连接器。同时，它还配备了支持设备模式的USB Micro - B连接器和超级电容器作为备用电源。

主板则包含了一个带有数据包跟踪接口和虚拟COM端口的板载J - Link调试器，这使得我们可以对连接的无线电板以及外部硬件进行应用开发和调试。此外，主板上还有传感器和外设，方便我们展示EZR32的各种功能。

二、硬件特性

（一）BRD4503B无线电板特性

1. 处理器：采用EZR32 Wonder Gecko无线MCU，拥有256 kB闪存和32 kB RAM（型号为EZR32WG330F256R63G）。
2. 输出功率：具备20 dBm的输出功率，能够满足一定距离的无线通信需求。
3. 射频接口：配备915 MHz RF的SMA连接器，方便连接外部天线。
4. USB接口：支持USB 2.0全速（12 Mbps）设备模式。
5. 备用电源：有备用电源域电容器，在主电源出现问题时提供临时电源。

（二）无线入门套件主板特性

1. 能源监测：先进的能源监测器（AEM），可实时监测电流和电压，帮助我们优化功耗。
2. 调试接口：数据包跟踪接口（PTI）和虚拟COM端口（VCOM），方便进行调试和数据传输。
3. 调试器：板载SEGGER J - Link调试器，支持对目标设备进行编程和调试。
4. 通信接口：具备以太网和USB连接功能，可通过不同方式与主机进行通信。
5. 传感器：Silicon Labs Si7021相对湿度和温度传感器，可用于环境监测。
6. 显示屏：低功耗128x128像素的内存LCD，可显示相关信息。
7. 用户交互：用户LED和按钮，方便进行人机交互。
8. 扩展接口：20针2.54 mm EXP头和无线MCU I/O的测试焊盘，便于连接外部设备。
9. 电池支持：支持CR2032硬币电池供电。

三、硬件连接

（一）J - Link USB连接器

位于主板左侧，是套件的主要电源来源，同时支持多种开发功能，如使用板载J - Link调试器对目标设备进行调试和编程、通过虚拟COM端口与目标设备通信以及使用先进能源监测器进行精确电流分析。建议USB主机能够为该连接器提供至少500 mA的电流。

（二）以太网连接器

提供通过TCP/IP访问套件所有开发功能的途径，支持调试、编程、通信、能源监测和数据包跟踪等功能。但需要注意的是，该连接器不能为套件供电，使用时必须通过USB连接器提供电源。

（三）测试焊盘

大多数EZR32的引脚被路由到主板顶部和底部边缘的测试焊盘，我们可以焊接2.54 mm间距的引脚头，方便访问这些引脚。具体的引脚映射可参考相关数据手册。

（四）扩展头

位于主板右侧，是一个20针的扩展头，包含多个I/O引脚和电源轨，遵循标准接口，方便连接常用的外设，如SPI、UART和I2C总线。不过，由于GPIO引脚数量有限，部分扩展头引脚与套件其他功能共享。

（五）调试连接器

根据Simplicity Studio中的“调试模式”设置，该连接器有不同的用途。当设置为“Debug IN”时，可连接外部调试器到无线电板上的EZR32；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。需要注意的是，该连接器只有在板载控制器通电时才能使用。

（六）调试适配器

BRD8010A STK/WSTK调试适配器可直接插入主板的调试连接器和Simplicity连接器，将两者的功能集成到一个更小的10针连接器上，适用于空间受限的设计。它提供了三种不同的10针调试连接器，分别是Silicon Labs Mini Simplicity连接器、ARM Cortex 10针调试连接器和Silicon Labs ISA3数据包跟踪连接器。

四、电源和复位

（一）无线电板电源选择

EZR32可以通过以下三种方式供电：

1. 调试USB电缆：通过主板上的USB接口供电。
2. 3V硬币电池：使用CR2032硬币电池供电，但需要注意硬币电池的电流供应能力可能无法满足某些无线应用的需求。
3. 无线电板上的USB调节器：仅适用于支持USB的设备。

电源选择通过主板左下角的滑动开关进行，不同位置对应不同的电源模式。当开关处于AEM位置时，使用主板上的低噪声3.3 V LDO为无线电板供电，同时先进能源监测器可进行精确的电流测量；当开关处于USB位置时，使用EZR32中的集成线性调节器供电；当开关处于BAT位置时，使用硬币电池供电，但此时无法进行电流测量。

（二）板载控制器电源

板载控制器负责调试器和先进能源监测器等重要功能，通过主板左上角的USB端口单独供电。该部分位于独立的电源域，与目标设备的电源域隔离，确保在目标设备使用不同电源时仍能保持调试功能。

（三）EZR32复位

EZR32可以通过以下几种方式复位：

1. 用户按下复位按钮：直接操作复位按钮进行复位。
2. 板载调试器拉低复位引脚：调试器控制复位引脚进行复位。
3. 外部调试器拉低复位引脚：外部调试设备控制复位引脚进行复位。

此外，在板载控制器启动时也会对EZR32进行复位。

五、外设功能

（一）USB Micro - B连接器

BRD4503B无线电板上的USB Micro - B连接器直接连接到EZR32，支持USB设备模式，但不支持USB主机模式。

（二）按钮和LED

套件有两个用户按钮（PB0和PB1）和两个黄色LED（LED0和LED1）。按钮通过RC滤波器去抖后直接连接到EZR32的PE3和PE2引脚，LED由EZR32的GPIO引脚PF6和PF7控制，采用高电平有效配置。

（三）内存LCD - TFT显示屏

套件配备了1.28英寸的SHARP Memory LCD - TFT显示屏，分辨率为128x128像素，功耗低，是反射式单色显示屏，无需背光源。显示屏接口由SPI兼容的串行接口和一些额外的控制信号组成，数据按行（128位）发送。显示屏由用户应用程序和板载控制器共享，通过DISP_ENABLE信号控制所有权。

（四）Si7021相对湿度和温度传感器

Si7021是一款集成湿度和温度传感器的I2C设备，具备低功耗、低漂移和良好的长期稳定性。传感器经过工厂校准，无需重新校准或更改软件。使用时，需要将PF8设置为高电平以启用传感器，其电流消耗会被先进能源监测器测量。

（五）虚拟COM端口

虚拟COM端口提供了主机PC与目标EZR32之间的异步串行连接，无需外部串行端口适配器。它由目标设备和板载控制器之间的物理UART以及板载控制器中的逻辑功能组成，通过USB或以太网将串行端口提供给主机PC。我们可以通过管理控制台配置串行端口的参数，如波特率和流控制。同时，它支持基本的RTS/CTS流控制，确保数据的可靠传输。

六、板载控制器

（一）管理控制台

管理控制台是一个命令行界面，用于配置套件的行为和获取配置及操作参数。要使用管理控制台，需要通过主板左上角的以太网连接器将套件连接到以太网，然后通过Telnet连接到套件的IP地址和端口4902。控制台提供了内置的帮助系统，可通过“help”命令查看所有顶级命令和子命令。

（二）虚拟UART

虚拟UART接口基于SEGGER的实时传输（RTT）技术，通过串行线输出（SWO）获取设备的应用数据，并通过共享内存接口向目标应用发送数据。无线入门套件在TCP/IP端口4900上提供该接口。

七、先进能源监测器

（一）简介

先进能源监测器（AEM）与Simplicity Energy Profiler配合使用，可实时绘制和记录电流随时间的变化，并将其与运行在EZR32上的实际目标应用代码相关联，帮助我们分析应用的能耗情况。

（二）工作原理

AEM电路能够测量0.1 µA到95 mA范围内的电流信号，动态范围接近120 dB，电流信号带宽约为10 kHz。它通过电流感测放大器、多个增益级和板载控制器中的信号处理来实现这一功能。在套件上电或电源循环时，会自动进行AEM校准，以补偿电流感测放大器的偏移误差。

（三）精度和性能

AEM在250 µA以上的电流测量中精度为0.1 mA，在250 µA以下的电流测量中精度提高到1 µA，能够检测到小至100 nA的电流变化。电流采样率为10 kHz。需要注意的是，AEM电路只有在套件通电且电源开关处于AEM位置时才能工作。

（四）使用方法

AEM数据由板载控制器收集，并可通过Simplicity Studio中的Energy Profiler进行显示。通过该工具，我们可以实时测量电流消耗和电压，并将其与EZR32上运行的实际代码关联起来。

八、板载调试器

（一）主机接口

无线入门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序列号进行识别；通过以太网连接时，通常通过IP地址进行识别。一些工具也支持在以太网连接时使用序列号，但需要计算机和套件在同一子网中。

（二）调试模式

板载调试器支持三种调试模式：

1. Debug MCU：板载调试器连接到套件上的EZR32。
2. Debug OUT：板载调试器可用于调试安装在自定义板上的支持的Silicon Labs设备。
3. Debug IN：板载调试器断开连接，外部调试器可连接到套件上的EZR32进行调试。

调试模式的选择在Simplicity Studio中进行。

（三）电池供电时的调试

当EZR32由电池供电且J - Link USB仍然连接时，板载调试功能可用。如果USB电源断开，Debug In模式将停止工作。如果在目标设备使用其他能源（如电池）且板载控制器断电时需要进行调试，我们可以直接连接用于调试的GPIO引脚，可通过连接测试焊盘的相应引脚来实现。

九、套件配置和升级

（一）套件配置

在Simplicity Studio中，我们可以通过套件配置对话框更改J - Link适配器的调试模式、升级固件和更改其他配置设置。在Simplicity Studio启动器的主窗口中，会显示所选J - Link适配器的调试模式和固件版本，点击旁边的“Change”链接即可打开配置对话框。

（二）固件升级

套件固件的升级通过Simplicity Studio进行。Simplicity Studio在启动时会自动检查是否有新的更新，我们也可以使用套件配置对话框进行手动升级。点击“Update Adapter”部分的“Browse”按钮选择以“.emz”结尾的正确文件，然后点击“Install Package”按钮进行安装。

十、总结

EZR32WG 915 MHz 20 dBm无线入门套件为电子工程师提供了一个功能强大、易于使用的无线开发平台。它集成了丰富的硬件资源和软件工具，能够帮助我们快速开发和调试无线应用。无论是在功耗优化、通信调试还是外设开发方面，该套件都提供了有效的解决方案。希望通过本文的介绍，能够帮助大家更好地了解和使用这个套件，在无线开发领域取得更好的成果。

大家在使用这个套件的过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。