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2.4G 低功耗无线三轴加速度传感主板

低功耗 射频

服务商:迅驰电子

方案售价

¥4000

应用领域:测量/模拟 技术分类:无线射频,PCBLayout 人气:38

迅驰电子

客户等级:注册客户
身份: 个人 所在地: 广东省 深圳市
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方案描述

一、【项目名称】

2.4G 低功耗无线三轴加速度传感主板


二、【开发团队简介】

个人独立硬件开发

5 年硬件工程师开发经验,了解多种硬件方案:医疗、工业、消费电子;

擅长技能:
  1. BLE 射频电路设计、4/6 层主控核心板 PCB Layout、低功耗模拟数字混合电路;
  2. MEMS 三轴传感器信号采集、IO 驱动指示灯、电池电源开关控制电路设计;
  3. 立创 EDA 原理图绘制、多层板阻抗匹配、射频 π 型匹配网络、高频晶振布线优化;
  4. 高精度模拟电路设计:fA级信号采集,放大3.3万倍。


三、【作品简介】

1. 实物 / PCBA 说明

本项目为自主完成的无线传感核心主板,完成完整原理图设计、多层 PCB 布局布线,包含主控射频电路、三轴传感采集、RGB 状态指示、电池电源控制一体化硬件;


2. 研究背景、设计目的与核心功能

-背景

市面通用无线传感模块普遍存在射频匹配差、传感器信号易受数字噪声干扰、功耗偏高、外围电路繁琐等问题,本项目针对小型便携电池供电无线传感设备优化硬件电路,实现高集成、低功耗、小型化一体化主板。


-设计目的

搭建一套完整 BLE 无线三轴加速度采集硬件平台,实现运动姿态检测、设备状态灯光指示、电池供电通断控制、串口数据交互,适用于电池供电便携式设备。


-核心功能

  1. 2.4G BLE 无线数据收发,支持远距离数据上报;
  2. IIM-42352 三轴加速度数据采集,运动触发硬件中断唤醒主控;
  3. RGB 指示灯 IO 直驱,实现设备上电、连接、异常多状态可视化提示;
  4. 硬件电池开关控制,整机断电降低静态功耗;
  5. JTAG 硬件调试烧录接口,预留 UART 串口实现外部设备数据交互;
  6. 独立射频电源域,隔离数字噪声,保障无线通信稳定性。



-硬件方案与优化设计亮点



  1. 射频优化:CC2652P 内置 20dBm PA,搭配自主设计 π 型 LC 射频匹配电路,优化 50Ω 天线阻抗,提升无线传输距离;
  2. 低功耗优化:独立 RF_3.3V 射频电源分区,传感器、RGB 电路增加限流保护电阻,整机静态电流控制至 0.35mA;
  3. 信号防护:三轴 SPI 总线、MOS 控制端全部串联 1kΩ 限流电阻,提升 ESD 与浪涌防护能力;
  4. 分层板设计:采用 4 层 / 6 层核心板堆叠方案,射频区域完整地平面分割,数字、射频、模拟分区布线,降低串扰;
  5. 极简外设方案:RGB 采用主控 IO 直接驱动,省去专用驱动芯片,降低 BOM 成本、缩小 PCB 面积。



五、【系统构架图】


六、【硬件部分的描述】

1. 设计文件说明

  • 原理图文件:SCH_JOE-L3Z-RF-ev2.4(提供 PDF 清晰原理图文档);
  • PCB 工程:4 层基础版本、6 层优化核心板两套布局工程;
  • EDA 工具:立创 EDA(LCEDA),工程文件完整可复用;
  • 图纸清晰度:原理图网络、器件标号、射频匹配电路、传感器总线全部清晰可辨识。

2. 硬件实现原理与整机工作流程

  1. 上电阶段:通过 BATT_SW 电源开关电路导通,VDD_3.3V、RF_3.3V 分别为主控、射频、三轴传感器供电;
  2. 系统起振:48MHz 晶振为主控提供高速运行时钟,32.768K 晶振用于低功耗休眠计时;
  3. 外设初始化:主控通过 SPI 总线与 IIM-42352 三轴传感器通信,配置加速度采集参数;GPIO 初始化 RGB 灯光控制引脚;
  4. 数据采集:传感器实时采集三轴加速度数据,设备发生震动 / 位移时触发 3_AXIS_INT 硬件中断,唤醒休眠状态主控;
  5. 无线传输:主控将采集到的姿态数据通过 CC2652P 射频电路 2.4G BLE 对外无线发送;
  6. 状态指示:根据设备连接、休眠、告警状态切换 RGB 灯光颜色;
  7. 调试与拓展:JTAG 接口用于固件烧录调试,UART 串口可外接上位机本地读取数据,CN1 连接器预留全部外设信号方便二次开发。




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