聯(lián)盛德W801芯片：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想之選

在物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，芯片作為核心組件，其性能和功能直接影響著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的表現(xiàn)。聯(lián)盛德微電子的W801芯片，憑借其豐富的功能和出色的性能，成為了眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想選擇。本文將對(duì)W801芯片進(jìn)行詳細(xì)介紹，幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用這款芯片。

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一、芯片概述

W801是一款安全的IoT Wi-Fi/藍(lán)牙雙模SoC芯片，它提供了豐富的數(shù)字功能接口。支持2.4G IEEE802.11b/g/n Wi-Fi通訊協(xié)議，同時(shí)支持BT/BLE雙模工作模式以及BT/BLE4.2協(xié)議。芯片集成了32位CPU處理器，內(nèi)置了UART、GPIO、SPI、I2C等多種數(shù)字接口，還支持TEE安全引擎，具備多種硬件加解密算法，內(nèi)置DSP、浮點(diǎn)運(yùn)算單元與安全引擎，支持代碼安全權(quán)限設(shè)置，內(nèi)置2MB Flash存儲(chǔ)器，支持固件加密存儲(chǔ)、固件簽名、安全調(diào)試、安全升級(jí)等多項(xiàng)安全措施，適用于智能家電、智能家居、智能玩具、無(wú)線音視頻、工業(yè)控制、醫(yī)療監(jiān)護(hù)等廣泛的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

二、芯片特征

（一）芯片外觀

采用QFN56封裝，尺寸為6mm x 6mm，這種封裝形式在保證芯片性能的同時(shí)，也便于在電路板上進(jìn)行安裝和布局。

（二）MCU特性

1. 處理器性能：集成32位XT804處理器，工作頻率高達(dá)240MHz，內(nèi)置DSP、浮點(diǎn)運(yùn)算單元與安全引擎，能夠滿足復(fù)雜的計(jì)算和處理需求。
2. 存儲(chǔ)能力：內(nèi)置2MB Flash和288KB RAM，同時(shí)集成PSRAM接口，支持最高64MB外置PSRAM存儲(chǔ)器，為程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了充足的空間。
3. 接口豐富：集成6路UART高速接口、4路16比特ADC（最高采樣率1KHz）、1個(gè)高速SPI接口（支持最高50MHz）、1個(gè)主/從SPI接口、1個(gè)SDIO_HOST接口（支持SDIO2.0、SDHC、MMC4.2）、1個(gè)SDIO_DEVICE（支持SDIO2.0，最高吞吐率200Mbps）、1個(gè)I2C控制器、GPIO控制器（最多支持44個(gè)GPIO）、5路PWM接口、1路Duplex I2S控制器、LCD控制器（支持4x32接口）、1個(gè)7816接口和15個(gè)Touch Sensor。

（三）安全特性

1. 安全引擎：MCU內(nèi)置Tee安全引擎，代碼可區(qū)分安全世界/非安全世界，集成SASC/TIPC，內(nèi)存及內(nèi)部模塊/接口可配置安全屬性，防止非安全代碼訪問。
2. 固件安全：?jiǎn)⒂霉碳灻麢C(jī)制，實(shí)現(xiàn)安全Boot/升級(jí)，具備固件加密功能，增強(qiáng)代碼安全，固件加密密鑰使用非對(duì)稱算法分發(fā)，增強(qiáng)密鑰安全性。
3. 硬件加密模塊：支持RC4256、AES128、DES/3DES、SHA1/MD5、CRC32、2048 RSA等多種加密算法，內(nèi)置真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。

（四）Wi-Fi特性

支持GB15629.11 - 2006、IEEE802.11 b/g/n協(xié)議，支持Wi-Fi WMM/WMM - PS/WPA/WPA2/WPS，采用EDCA信道接入方式，支持20/40M帶寬工作模式，支持STBC、GreenField、Short - GI、反向傳輸、AMPDU、AMSDU等，支持IEEE802.11n MCS 0~7、MCS32物理層傳輸速率檔位，傳輸速率最高到150Mbps，2/5.5/11Mbps速率發(fā)送時(shí)支持Short Preamble，支持HT - immediate Compressed Block Ack、Normal Ack、No Ack應(yīng)答方式，支持CTS to self，支持Station、Soft - AP、Soft - AP/Station功能。

（五）藍(lán)牙特性

集成藍(lán)牙基帶處理器/協(xié)議處理器，支持BT/BLE雙模工作模式，支持BT/BLE4.2協(xié)議。

（六）低功耗模式

支持3.3V單電源供電，支持Wi-Fi節(jié)能模式功耗管理，支持工作、睡眠、待機(jī)、關(guān)機(jī)工作模式，待機(jī)功耗小于10uA。

三、芯片結(jié)構(gòu)與地址空間劃分

（一）芯片結(jié)構(gòu)

W801芯片主要由RF Transceiver、Memory、Wi-Fi SubSystem、BT SubSystem等部分組成，各部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)芯片的各項(xiàng)功能。

（二）地址空間劃分

芯片的地址空間劃分為三個(gè)512M - Byte的Block，分別為Code、SRAM和Peripherals?？偩€從設(shè)備的地址空間也進(jìn)行了詳細(xì)細(xì)分，包括ROM、FLASH、SRAM、Mac RAM、PSRAM等，不同的區(qū)域用于存放不同類型的數(shù)據(jù)和程序，以確保芯片的正常運(yùn)行。

四、功能描述

（一）SDIO控制器

1. SDIO HOST控制器：提供訪問安全數(shù)字輸入輸出卡（SDIO）以及MMC卡的數(shù)字接口，兼容SD卡規(guī)范1.0/1.1/2.0（SDHC）、SDIO內(nèi)存卡規(guī)范1.1.0和MMC規(guī)范2.0~4.2，可配置接口時(shí)鐘速率（0~50MHz），支持標(biāo)準(zhǔn)MMC接口，支持最大1024字節(jié)的Block，具備軟復(fù)位功能，自動(dòng)Command/Response CRC生成/校驗(yàn)、數(shù)據(jù)CRC生成/校驗(yàn)，可配置timeout檢測(cè)，支持SPI、1比特SD和4比特SD模式，支持DMA數(shù)據(jù)傳輸。
2. SDIO Device控制器：SDIO2.0設(shè)備端接口，內(nèi)部集成1024Byte的異步FIFO，完成主機(jī)與芯片的數(shù)據(jù)交互，兼容SDIO卡規(guī)范2.0，支持主機(jī)速率0~50MHz，支持最大1024字節(jié)的Block，支持軟復(fù)位功能，支持SPI、1比特SD和4比特SD模式。

（二）高速SPI設(shè)備控制器

兼容通用SPI物理層協(xié)議，通過約定與主機(jī)交互的數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)設(shè)備的高速訪問，最高支持工作頻率為50Mbps，兼容通用SPI協(xié)議，可選擇電平中斷信號(hào)，采用簡(jiǎn)單的幀格式，全硬件解析與DMA。

（三）DMA控制器

最多支持8通道，16個(gè)DMA請(qǐng)求源，支持鏈表結(jié)構(gòu)與寄存器控制，采用Amba2.0標(biāo)準(zhǔn)總線接口，支持基于存儲(chǔ)器鏈表結(jié)構(gòu)的DMA操作，支持1,4 - burst操作模式，支持byte、half - word、word操作，源、目的地址不變或順序遞增可配置或在預(yù)定義地址范圍內(nèi)循環(huán)操作，同步DMA請(qǐng)求和DMA響應(yīng)硬件接口時(shí)序。

（四）時(shí)鐘與復(fù)位

支持芯片時(shí)鐘和復(fù)位系統(tǒng)的控制，時(shí)鐘控制包括時(shí)鐘變頻、時(shí)鐘關(guān)斷以及自適應(yīng)門控；復(fù)位控制包括系統(tǒng)以及子模塊的軟復(fù)位控制。

（五）內(nèi)存管理器

支持發(fā)送接收緩存大小的配置，以及MAC訪問緩存的基址、緩存?zhèn)€數(shù)、幀聚合上限等控制信息。

（六）數(shù)字基帶

支持IEEE802.11a/b/g/e/n（1T1R）發(fā)射和接收機(jī)算法實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)速率為1~54Mpbs（802.11a/b/g），6.5~150Mbps（802.11n），MCS格式為MCS0~MCS7、MCS32（40MHz HT Duplicate模式），信號(hào)帶寬為20MHz、40MHz，實(shí)現(xiàn)1T1R的MIMO - OFDM spatial multiplexing，支持Short GI模式、legacy模式與Mixed模式，支持40MHz帶寬下對(duì)20M上下邊帶信號(hào)的發(fā)射接收，支持MCS0~7、32的STBC接收，支持Green Field模式。

（七）MAC控制器

支持IEEE802.11a/b/g/e/n MAC子層的協(xié)議控制，支持EDCA信道接入方式、CSMA/CA、NAV與TXOP保護(hù)機(jī)制，具備Beacon、Mng、VO、VI、BE、BK五路發(fā)送隊(duì)列與QoS，支持單、廣組波幀接收發(fā)送，支持RTS/CTS、CTS2SELF、Normal ACK、No ACK幀序列，支持重傳機(jī)制以及重傳速率和功率控制，支持MPDU硬件聚合解聚合與Immediate BlockAck模式，支持RIFS、SIFS、AIFS，支持反向傳輸機(jī)制，支持TSF計(jì)時(shí)，并且軟件可配置，支持MIB統(tǒng)計(jì)信息。

（八）安全系統(tǒng)

滿足加解密吞吐率大于150Mbps，采用Amba2.0標(biāo)準(zhǔn)總線接口，支持IEEE802.11a/b/g/e/n協(xié)議規(guī)定的安全算法，配合完成發(fā)送接收數(shù)據(jù)幀的加解密，支持WAPI安全模式2.0、WEP安全模式 - 64位加密、WEP安全模式 - 128位加密、TKIP安全模式和CCMP安全模式。

（九）其他控制器

還包括FLASH控制器、RSA加密模塊、通用硬件加密模塊、I2C控制器、主/從SPI控制器、UART控制器、GPIO控制器、定時(shí)器、看門狗控制器、射頻配置器、射頻收發(fā)器、PWM控制器、I2S控制器、7816/UART控制器、PSRAM接口控制器、ADC和觸摸按鍵控制器等，各控制器都有其獨(dú)特的功能和特點(diǎn)，共同保障芯片的正常運(yùn)行。

五、管腳定義與電氣特性

（一）管腳定義

W801采用QFN56封裝，文檔詳細(xì)給出了其管腳布局圖和管腳分配定義，每個(gè)管腳都有其特定的功能和復(fù)用功能，以及最高頻率、上下拉能力和驅(qū)動(dòng)能力等參數(shù)。電子工程師在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，需要根據(jù)這些參數(shù)合理連接芯片的各個(gè)管腳。

（二）電氣特性

1. 極限參數(shù)：包括供電電壓（3.0 - 3.6V）、輸入邏輯電平低（ - 0.3 - 0.8V）、輸入邏輯電平高（2.0 - VDD + 0.3V）、輸入引腳電容（2pF）、輸出邏輯電平低（0.4V）、輸出邏輯電平高（2.4V）、輸出最大驅(qū)動(dòng)能力（24mA）、存儲(chǔ)溫度范圍（ - 40℃ - +125℃）和工作溫度范圍（ - 40℃ - +85℃）等。
2. 射頻功耗參數(shù)：在3.3V供電，發(fā)射按50%占空比測(cè)試的條件下，給出了不同模式下的射頻功耗，如發(fā)射IEEE802.11b 1Mbps時(shí)為240mA（POUT = +19.4dBm）等。
3. Wi-Fi射頻參數(shù)：包括輸入頻率（2.4 - 2.4835GHz）、發(fā)射功率、接收靈敏度和鄰道抑制等參數(shù)。
4. 藍(lán)牙射頻參數(shù)：分為傳統(tǒng)藍(lán)牙射頻和低功耗藍(lán)牙射頻，分別給出了接收器和發(fā)射器在不同速率下的各項(xiàng)參數(shù)，如靈敏度、最大接收信號(hào)、共信道抑制比、帶外阻塞、互調(diào)、射頻發(fā)射功率、增益控制步長(zhǎng)、射頻功率控制范圍等。

六、封裝信息

文檔提供了W801的封裝參數(shù)表，包括封裝尺寸、引腳間距等詳細(xì)信息，為芯片的封裝設(shè)計(jì)和電路板布局提供了重要依據(jù)。

綜上所述，聯(lián)盛德W801芯片以其豐富的功能、出色的性能和安全特性，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的支持。電子工程師在設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時(shí)，可以根據(jù)芯片的特點(diǎn)和需求，合理選擇和應(yīng)用W801芯片，開發(fā)出更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似芯片的選型和設(shè)計(jì)問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。