开机电路介绍

一、开机相关管脚描述

和开机有关的管脚参考下图红框标注的几个引脚

1. VBAT

供电引脚，供电电压范围为 2.5V 到 4.35V；

建议 PCB 引出测试点，以便配合夹具为Air8101供电使用；

当产品不是一直使用外部电源适配器供电，而是直接使用电池给 VBAT 供电时，VBAT 最低工作电压允许 2.5V，如果产品设计 VBAT 经过一个 LDO 降压给外设供电时，当 VBAT 电压低到一定程度，可能外设无法正常工作，设计时需要注意这一点；

例如外部有一个字库芯片，工作电压为 2.8V 到 3.6V，硬件设计时 VBAT 经过一个 LDO 输出 3.3V 给字库芯片供电，需要区分以下三种情况：

1、当 VBAT 电压大于等于 3.3V 时，VBAT 经过 LDO 可以稳定输出 3.3V 给字库芯片供电；

2、当 VBAT 电压大于等于 2.8V 小于 3.3V 时，VBAT 经过 LDO 输出的电压和 VBAT 保持一致，虽然字库芯片也能正常工作，但是和期望输出稳定的 3.3V 不符，需要根据实际情况评估下是否可以接受；

3、当 VBAT 电压大于等于 2.5V 小于 2.8V 时，虽然 Air8101 可以正常工作，但是此时VBAT 经过 LDO 输出的电压已经小于 2.8V，字库芯片无法正常工作，在产品设计时，需要特别注意这种情况的发生，提前做好规避措施；

2. CEN

复位引脚；

在 Air8101 内部，CEN 引脚已经做了上拉，如果要复位，只需要通过按键将 CEN 引脚拉低再释放即可；

这就意味着：如果在 Air8101 外部没有设计按键开机电路的话，只要 VBAT 正常供电，Air8101 就会自动开机。

3. VIO

IO参考电压；

另外，某些产品的应用场景下，可以将 VIO 和 VBAT 短接，能够降低功耗；

在 Air8101 内部，VBAT 输入的 2.5V 到 4.35V 的电压，经过一个 LDO，产生 2.3V 到 3.1V 的 VIO 电压，这个 VIO 电压可以给 WIFI 射频，GPIO 等硬件单元供电；既然 VIO 是内部产生并且内部使用的，为什么还要通过 Air8101 引脚引出来呢？用户做硬件设计时还需要处理 VIO 这个引脚吗？

如果用户产品对功耗没有任何要求，可以不用处理 VIO 这个引脚，保持悬空即可；

如果用户产品是电池供电并且需要低功耗时，就需要处理 VIO 这个引脚了；

同时满足以下两项条件时，VIO 和 VBAT 可以短接，这样在 Air8101 内部的那个 LDO 就可以保持空载状态，可以将功耗降到最低；

第一个条件，电池输出电流比较小；

第二个条件，电池输出电压等于或者低于 3.6V；

纽扣电池可以同时满足这两项条件，就可以将 VIO 和 VBAT 短接，这样可以降低功耗，延长使用时间；

锂离子电池的输出电压范围一般是 3.0V 到 4.2V，并且输出电流一般是几 A 以上，不满足以上两个条件，所以锂离子电池供电时，不能将 VIO 和 VBAT 短接。

4. VDD GPIO

当 VBAT 电压大于等于 3.3V 时，VDD GPIO 有 3.1V 的电压输出；

当 VBAT 电压小于 3.3V 时，VDD GPIO 输出的电压等于 VBAT 电压减去 0.2V；

可以给一些功能引脚（例如 I2C 等）上拉使用，功能引脚可以通过 4.7K 或者 10K 的电阻直接上拉到 VDD_GPIO 引脚；

虽然有小于或者等于 3.1V 的电压输出，但是供电能力不足，不要给其他硬件单元供电使用。

5. VDD 3V3

内部 LDO 输出的 3.3V 引脚，最大电流 300mA；

使用时注意以下三点：

1、当 VBAT 电压大于等于 3.3V 时，VDD 3V3 可以稳定输出 3.3V；

2、当 VBAT 电压低于 3.3V 时，VDD 3V3 输出的电压也会低于 3.3V，VBAT 电压保持一致；

3、在 Air8101 内部，由 GPIO13 控制一个 LDO 输出 3.3V，最大电流 300mA，如果多个外设硬件单元使用 VDD 3V3 引脚供电，注意评估供电能力是否足够；

当产品不是一直使用外部电源适配器供电，而是直接使用电池给 VBAT 供电时，VBAT 最低工作电压允许 2.5V，如果产品设计通过 VDD 3V3 引脚给外设供电时，当 VBAT 电压低到一定程度，可能外设无法正常工作，设计时需要注意这一点；

例如外部有一个字库芯片，工作电压为 2.8V 到 3.6V，硬件设计时 VDD 3V3 引脚给字库芯片供电，需要区分以下三种情况：

1、当 VBAT 电压大于等于 3.3V 时，VDD 3V3 引脚可以稳定输出 3.3V 给字库芯片供电；

2、当 VBAT 电压大于等于 2.8V 小于 3.3V 时，VDD 3V3 引脚输出的电压和 VBAT 保持一致，虽然字库芯片也能正常工作，但是和期望输出稳定的 3.3V 不符，需要根据实际情况评估下是否可以接受；

3、当 VBAT 电压大于等于 2.5V 小于 2.8V 时，虽然 Air8101 可以正常工作，但是此时VDD 3V3 引脚输出的电压已经小于 2.8V，字库芯片无法正常工作，在产品设计时，需要特别注意这种情况的发生，提前做好规避措施；

6. RESERVED（PIN60）

实际上是 GPIO13，在 Air8101 内部已经使用，控制内部 LDO 通过 VDD 3V3 引脚输出电压；

LuatOS 软件中编写 Lua 脚本直接控制 GPIO13 的高低电平输出就能控制 LDO 的开关；

如果项目中用不到 VDD 3V3 引脚，则可以将 PIN60 的 RESERVED 引脚当做普通的 GPIO13 使用；

7. GND

参考地；

每个GND管脚都要良好接地；

二、开机的必要条件

Air8101要正常运行开机，需要同时满足如下几个必要条件：

1. VBAT供电正常

供电电压2.5V到4.35V；
持续供电电流和瞬间供电电流大于500mA：由于Air8101射频工作特性，在射频发射瞬间会产生脉冲电流，脉冲电流最大会高达500mA，持续时间百uS级别；如果还有摄像头，LCD等外设，还要考虑这些外设的工作电流；若供电能力不够或者电源走线通路阻抗过高会引起VBAT供电电源跌落，严重时会造成周期性的反复重启；
- 电源的跌落，可以用示波器进行测量；切记不能用万用表；
- 可以从开机日志判断，比如用Luatool通过连接Air8101的UART0接口进行日志抓取，如果周期反复出现开机日志的打印，poweron reason 0，就可以考虑电源跌落原因；
VBAT供电纹波小于400mV（经验值）：由于Air8101射频工作特性，在射频工作时，很难保证VBAT供电的稳定不跌落。且在外部电源电路设计不合理的情况下（尤其是DCDC BUCK电源）。都会在VBAT电源上存在抖动和纹波，从经验来看，若跌落和纹波小于400mv的情况下不会对Air8101的工作产生影响；但如果高于此范围，会有射频恶化的风险，以及低电压掉电重启的风险。
- 如果优化，除了优化供电设计外，可以在VBAT管脚附近加大电容来减小纹波。官方参考设计推荐1000uf，比较保守，实际产品由于小型化或其他空间原因可以按照实际情况减小此电容的容值，以减小空间。如果空间允许，建议无脑加上，增加系统健壮性。

2. 复位管脚CEN处于释放状态（没有被外部拉低）

Air8101没有外部开机键，VBAT上电即开机；

CEN引脚在模块内部已上拉到电源 VIO，不需要对CEN引脚做任何动作， VBAT供电正常就可以自动开机；

如果需要通过按键实现硬复位的功能，可以按下图设计；按下按键后会将 CEN 与参考地连通，CEN状态为低（拉低时间建议大于500ms），Air8101掉电；释放按键后恢复拉高，Air8101重新上电开机；

如若CEN引脚一直被外部拉低且不被释放，则Air8101一直处于复位状态，不能正常启动，因此CEN引脚也要做为Air8101不开机的排查对象；

注意：如果PCB上CEN走线太长，建议在靠近Air8101端预留对地的100pf滤波电容；

三、总结

上电开机，是硬件设计调试的第一步；

如果遇到开机问题，可以参考以上开机条件进行逐一排查。