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Air8301_4G物联网大屏工控板_使用说明

作者：张玉倩

适用板型：Air8301_V2（工业控制板）

主控平台：合宙 Air8000W（Cat.1 bis 多网融合工业级模组）

文档版本：V1.0（上手实操版）　｜　日期：2026-10-10

先看照片

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前言

本板有默认的出厂固件，包含每个功能对应的脚本。你要用的代码，需要自己准备三样东西，然后让 AI 帮你改：

  1. 本板的参考原理图（PDF） —— 决定"用哪个脚、要开哪路电"的唯一依据；

  2. 本手册 —— 决定"这个功能要开哪些使能、有哪些坑"；

  3. 合宙官方的驱动示例 —— 决定"业务代码怎么写"。

合宙官方示例都是在官方核心板上验证的，引脚号与本板不一定相同。把三者一起发给 AI，明确说清"按原理图改脚位"，是最快也最不容易翻车的方式（模板见第三章 3.2）。

⚠️ 本板最容易踩的一个坑，先说在前面：官方以太网示例里供电使能写 pwrpin = 140，那是官方核心板的点位。本板 GPIO140 是 SPI NAND Flash 的电源使能 —— 照抄会让 Flash 掉电，板子直接起不来，现象是"上电什么都没反应"。本板两路网口的供电使能是 GPIO32 / GPIO33。详见 2.5。

一、整体介绍

1.1 板子长什么样

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照片 3-1　板载器件分布（顶视图）

  • Air8301_V2 硬件原理图（PDF）：

Air8301_Ver 2_20261010.pdf

  • Air8301_V2 位号图（PDF）

top.pdf

1.2 主要接口与器件一览

板体左右对称布线：RS232、RS485、以太网、DI、DO 各 2 路，左右各 1 路。照下表认一遍实物位置：

编号 器件 说明
1 两路指示灯（4G / Wi-Fi） 属独立的两路板级状态灯，凸出板边，1路黄色 = 4G 状态、1路绿色 = Wi-Fi 状态
2 SIM 卡座 自弹式，1.8V / 3.3V 自适应
3 蜂鸣器 有源，三极管驱动
4 LCD FPC 接线座 40 pin，抽屉式，接屏幕排线
5 Reload 按键 插孔式，长按恢复出厂设置
6 RS232 端子 ×2 绿色，左右各 1 路，4P
7 RS485 端子 ×2 红色，左右各 1 路，4P
8 RJ45 网口 ×2 HanRun HR911105A，金属屏蔽
9 DI 端子 ×2 橙色，左右各 1 路，2P
10 DO 端子 ×2 白色，左右各 1 路，2P
11 Air8000W 主控模组 Cat.1 bis 多网融合
12 SPI Flash 1Gbit / 128MB，NAND 架构
13 RESET / BOOT 按键 复位与固件下载模式
14 USB Type-C 供电 / 调试 / 数据传输
15 DC 电源座 5.5×2.1mm，5\~36V
16 Wi-Fi / 蓝牙天线（贴片式） FA3216A-H，3.2×1.6mm，2.4GHz
17 4G / LTE 天线（贴片式） M01-X21506UWB5，824–960 / 1710–2690MHz
18 继电器 ×2（DO 输出） HF46F/5-HS1，紧贴左右两侧白色 DO 端子
19 TP FPC 接线座 触摸屏排线，掀盖式，与 4 配合使用
20 看门狗 Air153D，配合三极管复位主控
21 隔离电源 B0505S-1WR3L，给 DI 光耦隔离侧供电

标准配件：开发板 ×1、4.3 寸触摸屏（含 FPC 排线）×1、DC 电源插头线 ×1、USB Type-C 数据线 ×1。天线为板载贴片式，不需要另接。

1.3 板边接口分布

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照片 4-1　左侧接口实拍（45° 侧视，自上而下：RS232 / RS485 / RJ45 / DI / DO）

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照片 4-2　右侧接口实拍（与左侧镜像，次序同上）

接口 左侧 右侧 位数 / 形式
RS232 232-1 232-2 4P 端子
RS485 485-1 485-2 4P 端子
以太网 LAN1 LAN2 RJ45（8P8C），带 LINK/ACT 指示灯
DI DI1 DI2 2P 端子
DO DO1 DO2 2P 端子

DC 电源座与 USB 接口在板体下侧；两颗贴片天线在板体上侧。

1.4 端子脚位定义

端子 位数 脚位定义
232-1 / 232-2 4P 1=GND、2=TXD、3=RXD、4=POWER
485-1 / 485-2 4P 1=GND、2=B、3=A、4=POWER
DI1 / DI2 2P 1. 2 两脚（无极性光耦输入，端子间 ≥4.8V 判为有效）
DO1 / DO2 2P 1、2 两脚（继电器无源干接点）
DC 电源座 5.5×2.1mm 4=+、2=−、3=−（静触点）

POWER 脚不是信号脚，是对外供电脚：输出电压等于你的 DC 输入电压（中途不稳压，接 24V 适配器就是约 24V，不是 5V），电流能力单路 ≤100mA、四路合计 ≤200mA，>60℃ 再降 50%。取电前先用万用表量一次；不建议作为主要供电方案。脚位接线以端子丝印序号为准。

1.5 屏幕怎么装

板体背面是屏幕安装面。底层丝印有一个专用安装框，框内即屏体落位区；框上开了两个让位窗，都是给屏幕 FPC 排线让位的：

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让位窗 对应排线 穿到顶面后的接线座 连接器结构
大窗（安装框中间） LCD 屏幕 FPC 板体中间LCD FPC 接线座 抽屉式
小窗 TP 触摸 FPC 板体左中TP FPC 接线座 掀盖式

装配三步：屏体落进底面丝印框（对齐即定位，不需要工装）→ 两条 FPC 穿孔到顶面（先合一次确认不被压折，这一步最容易装错）→ 分别插入顶面的 ① 号与 ③ 号座并锁紧。

1.6 屏幕效果展示

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二、功能模块介绍

2.1 上电与电源路径

① 怎么给板子供电

两种方式，可以同时接，板载电源路径自动切换：

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方式 接口 范围 什么时候用
USB 供电 Type-C 5V 首次调试、烧录、看日志
DC 供电 DC 座 5\~36V 工业现场
场景 行为
DC 与 USB 同时接入 优先 DC，并自动切断 USB 供电路径，避免倒灌
DC 断开 自动切回 USB

切换完全由硬件完成，不经主控、不需要任何配置，插拔顺序不影响结果 —— 调试时不用反复插拔。

② 板内电源轨

电源轨 由哪颗产生 电压 供给谁
VBAT U1201（JWH5103） 3.76V 系统主轨：主控模组、SPI NAND Flash、LCD、看门狗、上拉
VDD_5V_DI_DO U0701（JWH5103） 5V DI 隔离电源（B0505S）、DO 继电器线圈与驱动

③ 相关资料：Air8000硬件手册

④ 注意事项

  • 别把 5.5×2.5mm 插头插进来：DC 座内芯是 φ2.0，配 5.5×2.1mm 插头。5.5×2.5mm 外径一样、内径更大，会顶住内芯、接触不良 —— 这是现场"接上却没电"的第一号原因。

  • 输入上限 36V，超压直接损板：别按"宽范围就不用管"接线。

  • 本板没有独立电源键，上电即运行，出厂固件会自动点亮屏幕；若你自行烧录固件，"屏幕自动点亮"不成立——必须自己显式打开 LCD_EN（GPIO28）并让 GPIO1_PWM0 输出 PWM，两条缺一不可；

2.2 软件上电开关：9 路外设供电使能 ★

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① 给外设供电的方式：全板 9 颗 3.3V LDO（SOT-23-5），输入统一取自 VBAT（3.76V），每颗输出一个独立电源域，每颗的 EN 都由一支主控 GPIO 单独控制。固件初始化时必须显式把这 9 支 EN 置到需要的状态，否则会出现"硬件是好的、但某个外设就是不通电"的假故障。

② 供电使能总表（本板的"拨码开关表"）

# 位号 输出网络 供电对象 EN 控制脚
1 U0301 3.3V LCD 触摸屏侧 3.3V GPIO28（LCD_EN）
2 U0401 485_3V3_UART1 485-1 收发器 GPIO29
3 U0403 485_3V3_UART11 485-2 收发器 GPIO147
4 U0501 232_3V3_UART2 232-1 收发器 GPIO30
5 U0503 232_3V3_UART12 232-2 收发器 GPIO146
6 U0801 ETH_3.3V 网口 1 的 CH390H GPIO32
7 U0803 ETH1_3.3V 网口 2 的 CH390H GPIO33
8 U1202 VPU_3.3V 上拉域：GPIO16/GPIO17 的 4.7K 上拉、Reload 10K 上拉 GPIO31
9 U1300 FLASH_3V3 SPI NAND Flash GPIO140 ⚠️保留，勿他用

③ 相关资料：LuatOS API 手册 · gpio 库

④ 注意事项

  • ⚠️ 第 2\~5 号的 EN 与串口端子供电开关是同一支 GPIO —— 关端子供电，这一路的收发器跟着断电、串口就不通了。该路串口还要用，就不要去关它。

  • ⚠️ GPIO140 只归 Flash，任何情况下不要挪用（一个 gpio.setup(140, 0) 就能让板子起不来）。

  • 第 8 号（GPIO31）管的是 DI 输入上拉与 Reload 上拉，不开会影响 DI 读数与恢复出厂功能。

  • 上面这几支 GPIO 是否都已在固件初始化时置为有效，属于待硬件/固件共同确认项 —— 自己写固件时，初始化里逐支显式设定最稳。

2.3 复位、恢复出厂与看门狗

① 供电：无独立供电要求，随主板。

② 按键与硬件

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名称 位置 功能
RESET 板体左下侧（13 号） 系统复位
BOOT 板体右下侧（13 号） 进入固件下载模式
Reload 板边插孔按键（5 号，S0901） 长按恢复出厂设置

硬件看门狗：合宙 Air153D（U1101，SOT23-6），独立于主控的专用看门狗芯片，主控死机或程序跑飞时由它把主控拉回复位。

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项目 参数
推荐工作电压 3.3\~4.35V（本板由 VBAT 3.76V 供电，落在区间内）
工作电流 1.5µA\~5µA（超低功耗，可长期常开）
超时时间 4 档可选：16 分钟 / 100 分钟 / 20 小时 / 40 小时（STRAP1/STRAP6 上电电平配置）
复位输出 超时后 PWR_OFF 输出 500ms 高电平脉冲，复位主控
本板接法 喂狗信号与复位输出各经一只 NPN 三极管反相（Q1101 等）后接到主控：GPIO 输出高电平 = 三极管导通 = WTDOG 拉低（空闲）；GPIO 拉低 = 一次喂狗

③ 相关资料

④ 注意事项

  • 喂狗周期要明显短于所选超时档位（例如 16 分钟档，喂狗周期建议不超过 1 分钟量级）。

  • 超时档位由硬件电阻决定，软件改不了，选型阶段就要定好；否则会出现"跑着跑着莫名重启"。

  • Reload 的长按秒数、指示灯反馈、清除范围（只清网络参数还是连用户脚本一起清）以官方 LuatOS 文档为准，恢复前先确认不会清掉必须保留的现场数据。

2.4 LCD 触摸屏

① 供电（两条独立通路，别混）

  • 屏的逻辑供电：VBAT → U0301（JW7809，SOD23-5）→ 3.3V。这颗 LDO 的 EN 由 LCD_EN（GPIO28） 直接控制（输入 C0305 1µF、输出 C0304 1µF，EN 上 R0318 100K 下拉 → 默认关断）。这路 3.3V 同时供屏逻辑、触摸、背光阳极。

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  • 背光：另一条独立通路，由 GPIO1_PWM0 经 R0315 1.1K 驱动 Q0301（2N7002LT1，N-MOS）低边开关，栅极 R0316 10K 下拉 → 默认关断（背光灭）。

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LCD_EN 只管"屏有没有逻辑电"，不管背光 —— 两条路要分别给，只开一条都不会正常显示（详见 ④）。

② 管脚分配（主控侧）

信号 说明 主控引脚
LCD_CLK 屏 SPI 时钟 GPIO_34
LCD_CS 屏 SPI 片选 GPIO_35
LCD_RST 屏复位 GPIO_36
LCD_DA 屏 SPI 数据 GPIO_37
LCD_RS(DC) 数据 / 命令选择 GPIO_38
LCD_EN 屏 3.3V 逻辑供电使能 GPIO28
GPIO1_PWM0 背光调光 PWM 通道
I2C0_SCL 触摸屏 I²C 时钟 GPIO18
I2C0_SDA 触摸屏 I²C 数据 GPIO19
TP_INT 触摸中断 WAKEUP0
TP_RESET 触摸复位 GPIO_26

屏体规格：ZJY4309N-DCT（4.3 英寸横向 IPS，480 × RGB × 272，RGB565）；驱动 IC ST6201，触摸 IC GT911（最多 5 点）；4 线 SPI 接口，支持 PWM 背光；整屏功耗 0.561W；外形 105.50 × 67.20 × 4.22mm。

③ 相关资料：多媒体 · LCD 驱动示例

④ 注意事项

  • 背光是"正逻辑、低边开关"：PWM 高电平 → Q0301 导通 → 背光点亮；PWM 常低（或该脚未配置，靠 10K 下拉）→ 背光灭。"屏暗"≠"屏没通电"，先分清是逻辑供电没给、还是只缺背光；进睡眠可关背光降功耗。

  • 调光要走 PWM 通道：GPIO1_PWM0 是带 PWM 功能的脚，不要当成普通 GPIO 去 gpio.setup 开关它（那样只能亮/灭、调不了光）。通道号与"频率—占空比分辨率"的对应关系以官方 pwm 库说明为准。

  • ⚠️ 工作温度是本板短板：屏为 −20\~+70℃，明显窄于其他工业级器件。整机工作温度应以最窄器件为准。

  • 模式脚不用管：接口模式由 IM2/IM1/IM0 与 SPI4W 决定，本板按 4 线 SPI 使用（IM=001、SPI4W=1），板上硬件已设定。

2.5 以太网（双 RJ45）

① 供电：VBAT → U0801 / U0803，EN 分别是 GPIO32（网口 1）/ GPIO33（网口 2）。

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② 管脚与总线：两路各用一颗 CH390H（工业级百兆以太网控制器，MAC + PHY 一体，SPI 接口），挂在主控 SPI1 上，与 SPI NAND Flash 共用 SPI1_CLK / MOSI / MISO，靠三个片选区分：

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从设备 片选 供电使能
网口 1（CH390H） SPI1_CS GPIO32
网口 2（CH390H） SPI1_CS1 GPIO33
SPI NAND Flash SPI1_CS2 GPIO140 ⚠️

这是正常的一主多从总线共享，不是撞脚；使用要点只有一条：任一时刻只能选中一个从设备。

WAN / LAN 由代码配置，不是硬件跳线 —— 两路网口在硬件上完全对等，板上既没有跳线也没有拨码开关：

想要的效果 怎么配（LuatOS）
两个口都当普通接入（LAN 用法） 设静态 IP：netdrv.ipv4(id, addr, mask, gw)；要给接进来的设备分 IP，再用 dhcpsrv.create({adapter = …}) 起 DHCP 服务
一个口接上级网络（WAN 用法） 打开 DHCP 客户端：netdrv.dhcp(id, true)，IP / 网关 / DNS 由上级分配
本板当网关（把网供出去） exnetif.setproxy() 做多网融合 + netdrv.napt() 开 NAPT 转发

③ 相关资料

④ 注意事项

  • ⚠️ 移植官方示例必须改脚位：官方 demo 的 pwrpin = 140 是官方核心板点位，本板 GPIO140 是 Flash 电源，照抄 = Flash 掉电 = 板子起不来。请改成 GPIO32 / GPIO33，片选改为 SPI1_CS / SPI1_CS1。

  • 不用外接变压器：网络变压器已集成在 RJ45 座内（HanRun HR911105A），每路还带 TVS 浪涌防护。

  • LINK/ACT 灯由 CH390H 直接驱动：链路连接常亮、数据收发闪烁。灯不亮说明链路层没建立，与上层软件无关；两端设备都要上电，只插一端不会亮。

  • 接线：跨交换机 / 路由器用直通线；板对板直连用交叉线。工业长距离布线建议屏蔽超五类及以上，且不要与动力电缆同槽。

  • 双口可以是两个独立网络，也可以做双链路冗余，取决于你的代码。

2.6 RS485

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① 供电：收发器不从端子 POWER 取电 —— 由 VBAT（3.76V）经 U0401 / U0403（3.3V LDO）独立供给；该 LDO 的 EN 与端子供电开关共用同一支 GPIO，所以关端子供电 = 这一路收发器也断电 = 串口不通。

② 通道与管脚

通道 位置 UART DE/RE 控制 端子 端子供电开关
485-1 板体左侧 UART1（UART1_TXD / UART1_RXD） GPIO_2 4P：GND / B / A / POWER GPIO29
485-2 板体右侧 UART11（UART11_TXD / UART11_RXD） GPIO_153 4P：GND / B / A / POWER GPIO147

收发器：SIT3088EESA（芯力特，半双工 RS485/RS422，3.0\~5.5V，最高 14Mbps，1/8 单位负载、一条总线最多 256 节点，−40\~+125℃）。 DE / RE 在硬件上已短接，软件只需控制一支 GPIO：高电平发送、低电平接收。

③ 相关资料：外设接口 · UART　｜　工业应用 · Modbus ｜ 参考出厂固件代码

④ 注意事项

  • 发送完必须及时切回接收态，否则总线被长期占用，其他节点无法应答。

  • A 接 A、B 接 B，不要跨接；长距离总线建议手拉手串联，避免星型分支。

  • 终端电阻：长距离或高波特率时，在总线两端焊上板上预留的 120Ω 焊盘。

  • 速率与线长成反比：现场长线（数百米）建议降到 115200bps 或更低。全链路速率以收发器件上限为准，不以主控 UART 为准。

  • 本板 485 为非隔离型。现场有地电位差或强干扰时需外接隔离模块，或确认两端设备已共地。

  • "15kV"与"±15V"是两个参数：SIT3088E 的总线端口 ESD 能力为 HBM ≥15kV（抗静电等级），总线共模耐压为 ±15V（电气工作范围）。别合并成一个"±15kV"。

  • 端子第 4 位 POWER 的用法与电流上限见 1.4 节。

2.7 RS232

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① 供电：同 RS485 —— 由 VBAT 经 U0501 / U0503（3.3V LDO）独立供电，不从端子 POWER 取电；EN 与端子供电开关共用 GPIO：GPIO30（232-1）/ GPIO146（232-2）。

② 通道与管脚

通道 位置 UART TX / RX 端子 端子供电开关
232-1 板体左侧 UART2 UART2（UART2_TXD / UART2_RXD） 4P：GND / TXD / RXD / POWER GPIO30
232-2 板体右侧 UART12 UART12（UART12_TXD / UART12_RXD） 4P：GND / TXD / RXD / POWER GPIO146

收发器：SIT3232EESA（双通道 2 驱 2 收，3.0\~5.5V，最高 96kbps，ESD 15kV HBM ＋ 8kV IEC 61000-4-2 接触放电，−40\~+85℃）。

③ 相关资料：外设接口 · UART

④ 注意事项

  • ⚠️ 波特率上限 96kbps，软件侧严禁配置 115200bps（已超规，会随机丢字节）；量产建议不超过 57600bps。同样地，别按主控 UART 的上限配波特率。

  • 接线就三句：TX 接对方 RX、RX 接对方 TX、GND 必须共地。

  • 电荷泵电容不能省：芯片靠外部电荷泵产生 RS232 所需 ±电压，需要 4 只 0.1µF 电容（C1+/C1−/C2+/C2−），必须靠近芯片放置，否则通信不稳定。

  • 接收端耐压：R1IN / R2IN 可承受 ±25V，但对端仍应按标准 RS232 电平（±3\~±15V）对接。

  • 端子第 4 位 POWER 的用法与电流上限见 1.4 节。

2.8 DI 数字量输入

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① 供电：隔离侧由 独立隔离电源 B0505S-1WR3L 供电 —— 2 颗：U0601 供 DI1、U0604 供 DI2（实物位置见 1.2 表 21号）。它的输入取自 VDD_5V_DI_DO（5V），而这一路 5V 由板上独立降压 DCDC U0701（JWH5103）从 DC 输入母线 POWERIN 降压产生、与 DO 共用（详见 2.9 ①）；

② 管脚与规格

项目 规格
路数 2 路（DI1 / DI2），板体左右侧各 1 路，端子均 2P
类型 开关量输入（源型/高电平有效）；出厂默认 HDI 高电平无极性模式（详见下文④），隔离侧独立供电
输入门限 DIx 与 DIx_COM 之间 ≥4.8V 判为有效（\<2.8V 判为无效）；输入范围 0\~24V；正反接线均可（内部整流桥，接线不分极性）
输入端保护 每路各 1 只 SMBJ30CA 双向 TVS + 1 只 LC05CI 钳位二极管（浪涌 / 静电 / 过压防护）
隔离器件 光耦 EL3H7(B)(TA)-G（亿光，4 脚 SSOP，CTR 档 B = 130\~260%，−55\~+110℃）
光耦位号 DI1 经 U0602；DI2 经 U0603
引脚分配 DI1 → GPIO16；DI2 → GPIO17。光耦输出侧经 R0601 / R0604（4.7K）上拉到 VPU_3.3V：端子加高电平 → 光耦导通 → 主控读到低（0）；端子无电压 → 读到高（1）
状态指示 本路不带通道指示灯，判读只能靠 GPIO16 / GPIO17 的读数（见下方注意）
隔离电源 5V→5V / 1W 定压隔离非稳压，输出 20\~200mA，效率 78%(Min.)/82%(Typ.)，纹波 30mVp-p(Typ.)，−40\~+105℃（>85℃ 须降额），可持续自恢复短路保护，11.60×6.00×10.16mm

注意：DI1/DI2 这两支输入脚的 4.7K 上拉由 U1202（EN = GPIO31）供电 —— 这一路 3.3V 不开，DI 读数会不正常（见 2.2 表第 8 号）。

③ 相关资料：外设接口 · GPIO

④ 注意事项

  • 本板出厂默认无极性输入（板载整流桥 + 2.2kΩ 限流电阻），端子 1 / 2 正反接都能读到；现场给出 ≥4.8V 即判为有效（设计上 ≥5.9V 保证光耦可靠导通）。因此 NPN、PNP、干接点、24V 电平信号都能直接接，不需要外加转换电路。

  • 本路无通道指示灯：DI 通道不带状态灯，验证 DI 只能读 GPIO16 / GPIO17 或用万用表量端子通断。

2.9 DO 数字量输出

① 供电：：继电器线圈与驱动用 5V。这一路 5V 不是从别处"取现成"的，而是由板上另一颗独立降压 DCDC U0701（JWH5103，36V/3A 同步降压）从 DC 输入母线 POWERIN 降压产生，输出网络名 VDD_5V_DI_DO（分压 R0703 105K / R0704 20K → 5.0V）

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② 管脚与规格

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项目 规格
路数 / 形式 2 路（DO1 / DO2），继电器干接点，每路 1 组常开（1 Form A / SPST-NO），本身不输出电压
继电器 HF46F/5-HS1（宏发，超小型中功率，塑封型），位号 U0702 / U0703
线圈参数 5VDC / 125Ω / 约 200mW；吸合 ≤10ms、释放 ≤10ms
触点能力 5A 250VAC / 5A 30VDC（阻性负载）；最大切换电压 277VAC / 30VDC
隔离 线圈—触点耐压 4000VAC / 1min；触点与板内电路电气隔离
引脚分配 DO1 → GPIO24（驱动 U0702）；DO2 → GPIO25（驱动 U0703）

③ 相关资料：外设接口 · GPIO

④ 注意事项

  • ⚠️ 干接点最容易理解错：DO 输出的是无源触点，不是"24V / 1A 的电源输出"。要让负载动作，必须由你提供负载电源并串进触点回路： 外部电源 + → COM → NO → 负载 → 外部电源 −

  • ⚠️ 上电默认状态未定义：若上电时 DO 误动作，可能直接导致设备事故（误启动电机、误开阀门）。首次上电请先断开负载验证默认状态，或在软件初始化阶段显式拉低。

  • 感性负载必须加吸收：驱动电机、电磁阀、接触器线圈时，断开瞬间的反电动势会严重烧蚀触点，必须加 RC 吸收或续流二极管，否则电寿命会大幅下降。直流负载电压不得超过 30V。

2.10 本地存储（SPI NAND Flash）

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① 供电：VBAT → U1300 → FLASH_3V3，EN = GPIO140 ⚠️ 保留、勿他用。

② 管脚与规格

信号 说明 主控引脚
SPI1_CLK SPI 时钟 GPIO_15
SPI1_MOSI 主出从入 GPIO_13
SPI1_MISO 主入从出 GPIO_14
SPI1_CS2 SPI1 片选 2（本板用于 Flash） GPIO_4
项目 规格
器件 华邦 W25N01KVZEIR，8-pad WSON 8×6mm
类型 / 容量 3V 1G-bit SLC QspiNAND Flash（NAND 架构）；1Gbit = 128M-Byte
阵列组织 65,536 页 × 2,048 Byte；1,024 块，块擦除 128KB
接口 Standard / Dual / Quad SPI，最高 104MHz
内置 ECC 片上 4-bit ECC（每页另有 32 Byte 校验区）
寿命 60,000 次擦写；数据保持 10 年；工作 25mA / 待机 10µA

③ 相关资料：存储相关 · SPI / 文件系统 / fskv

④ 注意事项

  • NAND 按页（2048 Byte）读写、按块（128KB）擦除，不能字节级随机改写、不能 XIP；

  • 必须做坏块管理（BBM）与磨损均衡 —— NAND 出厂即有坏块并会新增坏块；本器件内置 4-bit ECC 省掉了外部 ECC 电路，但软件仍应按 NAND 驱动方式访问。

  • 所以不要按"16MB Nor + 直接映射地址读写"的写法来接。

  • ⚠️ SPI1 是三个从设备共用（网口 1、网口 2、Flash），靠 SPI1_CS / SPI1_CS1 / SPI1_CS2 区分，任一时刻只能选中一个；固件里不得出现两个片选同时有效的时序。

  • ⚠️ GPIO140 误置低 = Flash 掉电 = 板子起不来（也是官方以太网示例最容易踩的坑，见 2.5）。

  • 使用价值：断网期间采集数据先缓存本地，联网后补传，适合现场网络不稳定的场景。

2.11 4G / Wi-Fi / 蓝牙

image.png

① 供电：随主板，无独立使能脚；4G 由主控模组内部管理。

② 能力与管脚

项目 参数
LTE-TDD B34 / B38 / B39 / B40 / B41（移动 / 联通 / 电信三网 4G）
LTE-FDD B1 / B3 / B5 / B8
理论峰值速率 下行 10 Mbps / 上行 5 Mbps
发射功率 LTE-FDD Class3（23dBm±2dB）；LTE-TDD Class3（23dBm +1/−3dB）
接收灵敏度 FDD −99dBm（10M 带宽）；TDD −100dBm（10M 带宽）
休眠唤醒 支持服务器远程唤醒与串口休眠唤醒

Wi-Fi：2.4GHz，STA（站点）与 AP（热点）双模式，可同时启用 —— STA 接现场局域网做内网调试，AP 对外提供热点做现场配置运维。

蓝牙：与 Wi-Fi 共用同一套 2.4GHz 射频通路（详见 2.12），可同时工作，但不能同时满负荷：

  • 同时开 Wi-Fi 和蓝牙没问题，配网、音频、数据透传这类小流量场景互不影响；

  • 但别指望两边都跑满 —— 一方进入大数据量传输时，另一方吞吐会明显下降；

  • 这是单天线带来的物理限制，不是配置问题，改代码解决不了。

SIM 卡：自弹式卡座，1.8V / 3.3V 自适应，插入时注意卡托缺角方向与丝印一致，插反会卡住卡座。

③ 相关资料

④ 注意事项

  • 蓝牙的具体参数（协议版本、发射功率、连接数与吞吐）取决于 Air8000W 模组固件能力，以合宙官方模组资料为准；本板在蓝牙部分不额外增加器件，只提供射频通路与共用天线。

  • 天线净空与安装要求与 Wi-Fi 完全一致（见 2.12）。

2.12 天线与射频

用途 厂商型号 厂商 关键规格 位号
4G / LTE M01-X21506UWB5 MyAntenna 摩天射频 SMT 贴片；824–960MHz / 1710–2690MHz；14.5×5.6×4.3mm ANT0201
Wi-Fi / 蓝牙 FA3216A-H 乐进 3216 陶瓷贴片；3.2×1.6mm；2.4GHz ISM ANT0202

均为独立 SMD 贴片元件：不是 PCB 蚀刻天线（行业里"板载天线"特指 PCB 铜箔蚀刻而成），板上也没有 IPEX / U.FL 天线座，开箱即用、不需要外接天线。

③ 相关资料：Air8000 硬件手册（天线设计章节）

④ 注意事项

  • ⚠️ 匹配元件不可动：4G 侧含 C0201 0.5pF、C0202 6pF、L0202 1.5nH、L0201 33nH，2.4G 侧串接 L0205 4.7nH —— 这些件的型号与位置都经过射频调试，不得随意更换、挪位或补焊，否则频偏、驻波变差、通信距离缩水。

  • 天线区域净空：天线正上方及紧邻区域不得铺金属（金属外壳、屏蔽罩、铜柱、大块敷铜、平行走线都会吸能降增益）。

  • 结构开窗方向要与天线所在边一致（本板天线在板体上侧），否则 4G 与 Wi-Fi 信号会明显变差。

  • 远离干扰源：净空区内不要走时钟、电源、USB 等高速或大电流走线，也不要放 DCDC 电感、喇叭等强干扰器件。

  • 整机性能与板级测试不等价：同一型号的板子装进不同外壳，实测增益可能差好几个 dB，不建议只按板级测试推断整机性能，整机定型后应做整机射频实测。

  • 传导测试要切通路：做传导性能测试时需在板外接测试座，并把天线走线上串联的匹配电容改焊到旁边的焊盘，否则会测出一组无法解释的数据。

三、上手流程与排障

3.1 上手五步

  1. 准备好参考原理图（PDF） 和板子实物；

  2. 查 2.2 的供电使能表，确认你要用的外设属于哪一路、要打开哪支 GPIO（这就是本板的"拨码开关"）；

  3. 查对应功能小节（2.4\~2.12）的管脚分配表，把外设接到正确的脚 / 端子上；

  4. 把原理图、本手册、官方示例一起发给 AI，按第 3.2 节的模板描述需求，生成脚本并烧录；

  5. 上电验证：先用状态指示灯确认已上电，再按功能逐项验证（网口看 LINK/ACT、串口用回环或对端设备、DI/DO 用万用表量通断）。

固件烧录不在本文范围：本板出厂已默认烧录固件，插上 USB 线供电即可运行。如需自行烧录或升级，参考合宙官方文档，BOOT 与 RESET 用于进入下载模式与复位。

30 分钟最小跑通路径（新板到手先走这条）

步 动作 预期现象 / 判据
1 只接 USB Type-C（带数据功能的线），不接 DC 板子已上电（VBAT≈3.76V）
2 用合宙 Luatools 连板看日志 能看到设备识别与 log 输出（连不上见 3.3）
3 看出厂固件是否点亮屏幕 屏亮 = 逻辑供电 + 背光都正常；全黑 / 发暗见 3.3
4 装 SIM 卡（注意缺角方向），等 4G 入网 1 号状态灯黄色亮（4G 状态）
5 插网线到 LAN1 网口 LINK 灯常亮；收发数据时 ACT 灯闪
6 跑一个最小脚本（如开一路 485 或闪灯） 现象符合预期 → 环境跑通，可以进正式开发

怎么连 PC 看日志

  • 用合宙官方下载调试工具 Luatools，通过 USB Type-C 连接板子；

  • 工具会自动识别设备的调试串口并打印 log 输出；

  • 连不上的常见原因：① 数据线是纯充电线（换一根）；② 驱动未安装；③ 需要按官方文档做 BOOT / RESET 的组合操作进入下载模式；

  • 调试串口口名与波特率以 Luatools 官方说明为准。

3.2 发给 AI 的提问模板

我现在需要在 Air8301_V2 开发板上实现 〈功能名，例如：SD/Flash 数据缓存 + 断网补传〉 功能。

  1. 详细阅读我提供的 Air8301_V2 参考原理图（PDF），逐个确认要使用的管脚，以及需要打开的供电使能脚（本板外设域由 3.3V LDO 的 EN 控制，见手册 2.2 的表格）；

  2. 本板主控为 合宙 Air8000W，业务逻辑参考官方示例：〈贴官方链接，见手册各节"官方资料"〉；

  3. 注意：官方示例是在官方核心板上验证的，pwrpin 等引脚号与本板不同，请按原理图改正 —— 本板 GPIO140 是 Flash 电源，禁用；

  4. 生成可直接在 Air8301_V2 上运行的 LuatOS 脚本，并说明每个 GPIO 的用途和取值依据。

3.3 排障速查

现象 先查这几条
接上电脑没反应 ① 数据线是否带数据功能（很多线是纯充电线）；② DC 或 USB 是否至少接一路；③ 是否可靠接地
接上却没电（DC 供电） 插头是不是 5.5×2.5mm（必须 5.5×2.1mm / 内芯 φ2.0）；DC 座极性是否按丝印（4=+）
板子完全起不来 固件里是否有脚把 GPIO140 拉低（Flash 掉电）；是否照抄了官方示例的 pwrpin = 140
网口插网线不亮灯 ① 对端设备 / 交换机是否上电；② 网线是否完好（换一根）；③ 网口供电使能 GPIO32/GPIO33 是否已打开；④ 板对板直连是否用了交叉线
某个外设"硬件正常但就是不通" 该外设域的 3.3V LDO EN 是否已在固件初始化里置为有效（查 2.2 表）
485 通信不稳 / 丢包 ① A/B 是否接反；② 长距离两端是否加了 120Ω 终端电阻；③ 波特率是否超过现场布线条件；④ 是否与动力线同槽；⑤ 非隔离型，地电位差大时需外接隔离模块
232 通信丢字节 波特率是否配了 115200（超 96kbps 上限）→ 降到 57600 以内
DI 接上却读不到 本板 NPN 型，需外部信号对地导通；GPIO31（DI 上拉域）是否已打开
看着灯以为 DI 通了，读数却是 0 板载指示灯不是 DI 指示 —— 那两路是网络状态灯（黄 = 4G、绿 = Wi-Fi）。判读 DI 请读 GPIO16 / GPIO17，或用万用表量端子通断
上电 DO 就动了一下 上电默认状态未定义，先断开负载验证，并在初始化阶段显式拉低
屏幕不亮 / 黑屏 ① GPIO28（LCD_EN）是否打开 —— 它管屏的 3.3V 逻辑供电，关着屏全黑；② GPIO1_PWM0 是否在输出 PWM —— 它管背光，没输出就是"有图看不见"（全透屏特性）；③ FPC 是否插到位、锁扣是否锁紧、金手指方向是否正确（见 1.5）
屏有内容但发暗 / 调不了亮度 调光没走 PWM 通道（误用 gpio.setup 开关 GPIO1_PWM0，只能亮/灭）；或占空比过低（\<10%）导致亮度不稳定
屏上有横纹、花屏 背光与屏逻辑共用一路 3.3V，开关尖峰耦合 —— 先降 PWM 频率或加强 3.3V 去耦，再查排线
串口端子量到的电压不是 5V POWER 脚输出的是 DC 输入原值（直通母线、不稳压），接 24V 适配器就是约 24V
触摸没反应 / 点不准 TP FPC 是否插到底并压平（掀盖式易虚接）；触摸 I²C（GPIO18/GPIO19）与中断脚 WAKEUP0 是否按 2.4 表接对

附录 A　外设供电使能速查（本板的"拨码开关"）

我要用 先打开这支 GPIO 备注
485-1 / 485-2 GPIO29 / GPIO147 与端子 POWER 供电开关同一支脚，关了就一起断电
232-1 / 232-2 GPIO30 / GPIO146 同上
网口 1 / 网口 2 GPIO32 / GPIO33 ⛔ 不是官方示例里的 140
屏（逻辑供电 ＋ 触摸 ＋ 背光阳极） LCD_EN ← GPIO28 控 U0301 这颗 3.3V LDO 的使能；不含背光
背光调光 GPIO1_PWM0 经 R0315 / Q0301 低边开关切 LED_K；PWM 高电平点亮。与 GPIO28 是两条独立的路，屏要亮两条都要给
DI 上拉域 / Reload 上拉 GPIO31 不开会影响 DI 读数与恢复出厂功能
DO 继电器 / DI 隔离电源的 5V 不在本表内（本表只列软件可控的使能脚） 由独立降压 U0701（JWH5103）产出 VDD_5V_DI_DO，随板供电即存在、无 GPIO 使能；与 POWER 脚的直通电压是两回事（见 2.9 ①）
SPI NAND Flash GPIO140 ⚠️ 保留，勿他用；关掉板子起不来

附录 B　官方资料索引

资料 链接
Air8000 模组硬件手册 https://docs.openluat.com/air8000/
LuatOS API 手册（核心库 / 扩展库） https://docs.openluat.com/osapi/
外设接口（UART / GPIO / I2C / SPI / PWM / 以太网） https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/driver/
存储相关（SPI / 文件系统 / fskv） https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/mulu/fs/
多媒体（LCD 驱动） https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/multimedia/
多网融合通信（TCP/UDP/MQTT/HTTP/配网） https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/socket/
netdrv 库示例 / exnetif 多网融合 https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/socket/netdrv/ ｜ https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/network_routing/
4G 相关（APN / 短信 / 网络信息） https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/mulu/mobile/
BLE 蓝牙示例 https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/BLE/
工业应用（Modbus / CAN） https://docs.openluat.com/air8000/luatos/app/mulu/modbus/
Air153D 硬件看门狗 / 喂狗扩展库 https://docs.openluat.com/accessory/Air153D/ ｜ https://docs.openluat.com/osapi/ext/exair153x_wdt/
Luatools 下载调试工具 https://docs.openluat.com/luatools/
合宙官方淘宝店铺 https://luat.taobao.com/

附录 C AI 整理三张图

01_核心能力与应用.webp

02_接口与现场接线.webp

03_上手与开发要点.webp

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