非暴力拆解：小熊派NB-IoT通信擴展板

相信大家對小熊派的NB-IoT通信擴展板已經非常了解了，但你有真正的了解過其內部構造嗎？今天小編不聊技術，帶你做一回拆·機·客！

拆解對象：BC35-G通信模組

BC35-G模組是由移遠發布的一款基于海思Hi2115（又稱：Boudica150）芯片的NB-IoT通信模組。BC35-G的運行方式支持以下兩種：NB-IoT+MCU模式、OpenCPU模式。

NB-IoT+MCU模式是我們常見的一種組合方式（小熊派IoT即是此種組合方式），用MCU作為主控，進行數據采集及控制，MCU向模組發送AT命令來實現設備與互聯網的數據交互。OpenCPU是利用模組自身處理能力來完成MCU的工作，從而省去MCU。

讓我們脫掉它的“外衣”，看看它的內部構造

今天的主角就是那個最大的芯片：Hi2115，接下來小編就這款NB-IoT芯片進行深度解析。

Hi2115是華為海思研發的第二款NB-IoT通信芯片（第一款是Hi2110），主頻48MHz，352KB Flash，64KB RAM，支持3GPP R14標準，在698-960 MHz和1695-2180 MHz的頻率范圍內工作，系統帶寬為200 kHz。

接下來就由淺入深，透過這款芯片的外表來探究它最深處的“秘密”。

Hi2115芯片內部結構框圖

Hi2115芯片的三個處理器子系統分別是:

1.應用核處理器（Application）：應用核心支持用戶在應用程序上執行第三方應用代碼

2.安全核處理器（Security Core）：安全核心通過驗證系統上運行的代碼來維護Hi2115的安全性和完整性，也會生成隨機數并控制其他兩個核心的內存訪問。

3.協議核處理器（Protocol Core）：協議核心充當通信處理器，構成實現通信協議棧所有層的基礎。它包括一個專用的ARM Cortex M0核和一個具有專用片上RAM的Dual-MAC DSP。有一個USIM接口允許與外部SIM操作，以及一個MIPI RFFE接口用于與外部射頻電路接口連接。

三個子處理器之間，通過內存共享方式達成數據共享。每個核都獨立運行，相互之間沒有干擾。應用核可放心開放出所有用戶權限，以供用戶側APP開發。

Hi2115芯片有三種工作模式，這三種模式確定了不同節電級別的可用功能。

1.活躍模式（Active）

在此模式下，芯片的所有功能均可用，并且所有處理器都在正常運行。無線電的傳輸和接收均是在這種模式下執行的。同時待機模式和深度睡眠模式只能在活動模式下進行轉換。

2.待機模式（Standby）

在待機模式下，所有的處理器處于非活躍狀態，但所有的外圍設備（包括DMA和嵌入式Flash）均處于活躍狀態。系統時鐘處于活躍狀態并通過時鐘門控與電源門控降低功耗。當所有處理器執行等待中斷（WFI）指令時，進入待機模式。

3.深度睡眠模式（Deep-Sleep）

處于此模式時只有32.768kHz的RTC和某些外圍設備運行。芯片可以通過RTC中斷或者通過外圍設備的外部事件發送消息，喚醒處于深度睡眠模式的模塊。此模式需要所有處理器輸入設置成深度睡眠模式才能進入，然后執行等待中斷（WFI）指令。

探索完框架之后，下面我們來具體了解下Hi2115芯片的外設部分：

1個通用UART（最高1.5Mbit/s）

2個低功耗UART（支持低功耗下異步操作）

2個IIC（最高1Mbit/s）

2個SPI（最高 24Mbit/s）

1個10bit ADC（818?ksps）

1個10bit DAC

1個高速模擬比較器

22個可編程IO（可配置）

Hi2115芯片的40個PIO中，有24個PIO在應用核上可用。對于每個PIO的IO引腳功能均有軟件進行控制，包括：方向、中斷配置、驅動強度以及集成的上拉和下拉電阻。

了解完前面這些，有沒有種撥開云霧見月明的感覺？讓我們帶著這種feel，繼續解析芯片的內部架構。

芯片供電

Hi2115芯片由單個電源供電，雙模式（PWM / PFM）降壓穩壓器SMPSU為數字內核供電并針對深度睡眠的電流進行優化。而集成線性穩壓器提供了模擬和無線電電源軌道，實現高發射功率和隔離噪聲干擾物。這些線性穩壓器由第二個片上SMPSU供電，以提高功耗效率，并且為了減少功耗，該芯片可以自動禁用內部無線電電源軌道。

參考時鐘

Hi2115需要一個低相位噪聲參考時鐘為PLL和ADC提供頻率參考，并且該芯片還需要32.768 kHz的晶振用于定時和深度睡眠喚醒。處理器由內部生成的時鐘驅動，不依賴兩個參考時鐘啟動。

射頻功能

Hi2115芯片的無線電是用于在蜂窩頻率下的NB-IoT通信。有兩個阻抗為100Ω、可通過外部組件來配置的差分LNA輸入，以用于LB（低頻帶698-960 MHz）和MB（中頻帶1695-2180 MHz）。發射機有兩個阻抗為50Ω的單端輸出，一種用于LB，另一種用于MB。

收發器射頻端口與天線之間有以下幾個部件：

1.TX功率放大器

這是一個能夠產生23 dBm輸出功率的PA，其具有20-30 dB的增益和足夠的線性度，使之滿足3GPP要求。

2.TX諧波濾波器

其規格取決于PA的選擇。在某些情況下，它可能會集成到PA中，不需要單獨使用。

3.TX/RX開關

RF開關將天線連接到PA輸出和RX輸入，?此開關可由Hi2115的一個或多個PIO控制。

4.RX諧波濾波器

用于濾除電力系統中某一次或多次諧波的裝置

5.RX匹配組件/巴倫

Hi2115芯片還支持MIPI RFFE接口v1.0和v2.0，此接口用于控制功率放大器和支持1.8V接口的RF前端模塊，且支持的SCLK頻率范圍為32kHz~26MHz。

嵌入式 IoT

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