CH9143

CH9143 中文手册 1 http://wch.cn BLE/UART/USB 三通芯片 CH9143 手册 版本：1B http://wch.cn 1、概述 CH9143 是一款 BLE/UART/USB 三通芯片，实现蓝牙、USB 接口和串口接口之间数据互传。蓝牙支 持主机模式、从机模式和主从一体模式，从机模式和主从一体下可对蓝牙通讯以及参数进行配置，支 持 BLE4.2。串口支持 AT 指令配置，支持 MODEM 联络信号，最高波特率 1Mbps。同时可实现计算机 USB 接口、串口和蓝牙之间联机调试或数据监控。 USB 和 BLE 虚拟化串口技术，电脑端提供虚拟串口驱动，屏蔽蓝牙和 USB 底层技术细节，无需二 次开发，即连即用，兼容常规串口应用程序和串口调试工具，快速实现三路“串口”相互传输。 下图为 CH9143 一些应用方案框图： USB 主机 串口应用程序 或 串口调试工具 CH9143 芯片蓝牙 主机模式 或主从一 体模式 USB CH9140 蓝牙从机模式 或 CH9141 蓝牙从机模式 ～BLE 蓝牙～ UART MCU 或其他串口设备 图 1 CH9143 的 USB 接口与其他蓝牙从机或串口设备进行串口通讯框图 电脑、手机等 蓝牙主机 （虚拟串口驱动） 串口应用程序 或 APP CH9143 芯片蓝牙 从机模式 或主从一 体模式 ～BLE 蓝牙～ USB UART USB 主机 串口应用程序 或 串口调试工具 MCU 或其他串口设备 图 2 蓝牙主机通过 CH9143 蓝牙与 USB 主机或者串口设备进行串口通讯框图 USB 主机 串口应用程序 或 串口调试工具 USB CH9143 芯片蓝牙 主机模式 ～BLE 蓝牙～ UART MCU 或其他串口设备 CH9143 蓝牙从机 模式或 主从一体 USB USB 主机 串口应用程序 或 串口调试工具 UART MCU 或其他串口设备 图 3 两端 USB 主机使用 CH9143 蓝牙主从连接进行串口通讯框图 2、特点 ● 蓝牙、USB 接口、串口三接口数据互传。 ● 蓝牙支持从机模式、主机模式和主从一体模式。 ● 提供电脑端 USB 和蓝牙虚拟串口驱动。 CH9143 中文手册 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 2 http://wch.cn 兼容已有串口软件和工具，无需二次开发。 支持 Windows/Linux/Android/iOS 等系统蓝牙主机连接。 两种串口驱动程序模式：厂商驱动程序模式和免安装的 USB-CDC 驱动程序模式。 蓝牙传输距离 100m。 蓝牙发送功率 8 档可调。 支持 3.3V 和 2.5V 工作电压。 支持蓝牙传输配置，串口 AT 指令配置。 异步串口最高通讯波特率 1Mbps。 串口支持 MODEM 联络信号 RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。 串口支持 5、6、7 或 8 个数据位以及 1 或 2 个停止位。 串口支持奇、偶、无校验、空白 0、标志 1 等校验方式。 全速 USB 设备接口，兼容 USB V2.0。 32K 时钟源可选外部晶振。 QFN28_4X4 封装。 3、应用领域 ● ● ● ● MCU/DSP/嵌入式系统。 工业仪器仪表。 智能家居。 USB、串口无线延长。 4、封装 封装形式 塑体宽度 QFN28 4*4mm 引脚间距 0.4mm 15.7mil 封装说明 订货型号 方形无引线 28 脚 CH9143 CH9143 中文手册 3 http://wch.cn 5、引脚 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 0 GND P 电源地 1 X32KO A 低频振荡器的反相输出端 2 X32KI A 低频振荡器的反相输入端 3 VDD_D P 芯片内部电源输入，需外接 2.2uF 退耦电容 4 VSW P 内部 DC-DC 电源开关输出与 VDD_D、VDD_A 连接 5 VCC P 芯片电源输入，需外接 2.2uF 退耦电容 6 LED O 芯片状态和数据收发指示输出引脚，低电平有效 7 DSR# I UART 的 MODEM 输入信号，数据装置就绪 8 AT I AT 透传功能切换引脚： 低电平：AT 模式；高电平：透传模式 9 RELOAD /BLESTA I/O 芯片上电时为 RELOAD 恢复出厂设置功能输入引脚， 检测到连续 2 秒低电平后恢复出厂设置； 芯片上电完成后为 BLESTA 蓝牙连接状态指示信号输出 引脚，未连接输出低电平，连接输出高电平。 10 FCE I CTS/RTS流控使能，低电平有效，内置上拉电阻 11 DTR# O UART 的 MODEM 输出信号，数据终端就绪 12 UD+ USB 信号 USB 总线的 D+数据线 13 UD- USB 信号 USB 总线的 D-数据线 14 TXD O 串口发送引脚 15 RXD I 串口接收引脚 16 RST# I 芯片复位引脚，低电平有效 17 TNOW O 串口发送数据状态引脚，高电平有效 18 X32MO A 高频振荡器反相输出端 19 X32MI A 高频振荡器反相输入端 20 VINTA P 内部模拟电路电源节点，需外接 2.2uF 退耦电容 21 ANT A RF 射频信号输入输出 22 VDD_A P 芯片内部电源输入，需外接 0.1uF 退耦电容 23 SWREG_EN I 内部 DC-DC 电源使能，低电平开启，内置上拉电阻 24 BLE_MODE I 蓝牙模式选择，内置上拉电阻 低电平：从机模式；高电平：主从一体模式 25 RTS# O UART 的 MODEM 联络输出信号，请求发送，低电平有效 26 DCD# I UART 的 MODEM 输入信号，数据载波检测 27 RI# I UART 的 MODEM 输入信号，振铃指示 28 CTS# I UART 的 MODEM 联络输入信号，清除发送，低电平有效 注：P：电源引脚，A：模拟引脚，I：输入引脚，O：输出引脚 6、功能说明 6.1 从机模式 从机模式下芯片会发送固定广播数据，默认广播名称 “CH9143BLE2U”，广播间隔 100ms。从机 支持四种基本蓝牙服务，其中透传服务 UUID 为 0xFFF0。 CH9143 中文手册 4 http://wch.cn 通讯的 UUID 说明参考下面表格。 UUID 属性 说明 0xFFF1 通知 串口接收数据将通过该通道发送给主机，主机需要开启通知， 数据会以 MTU 大小封包，超过的将会被芯片分包发送。 0xFFF2 只写 主机发送数据通道，发送数据将会在串口发送出去。 0xFFF3 读、写 配置通道，保留。 6.2 主从一体模式 主从一体模式为蓝牙主机与从机同时工作，当其中某一角色与其它蓝牙建立连接时，则会停止另 一角色。需要注意的是，CH9143 芯片作为蓝牙主机角色，仅能与我司其他蓝牙芯片建立连接。配对 方法详见 6.3 智能配对功能。 6.3 智能配对功能 当 CH9143 芯片处于主从一体模式时，无需通过 AT 命令输入 MAC 地址即可与指定 CH914x 芯片建 立配对，配对成功后二者建立绑定关系，再次连接时无需重新配对。其配对流程如下： 1） CH9143 芯片处于主从一体模式，CH9140/CH9143 芯片处于从机模式或者主从一体模式； 2） 欲建立配对双方在 3s 内完成上电； 3） 指示灯闪烁 3 下后常亮，配对成功。 若需要重新建立配对需要重新经过配对流程，区别在于步骤 3 指示灯会快速闪烁，此时将任意端 重新上电则可重新建立配对。 6.4 数据传输功能 CH9143 串口、USB 和蓝牙三接口数据互传，任意接口接收到数据都会发送至其他接口。 串口接口使用异步串口，默认出厂 115200bit/s 波特率，8 位数据位，1 位停止位，无检验以及 流控开启。USB 接口为 USB2.0 全速设备，通过模拟串口设备与 PC 通信，兼容常用串口软件。 串口接口可进行 AT 配置，将 AT 脚拉至低电平可进入 AT 模式。进行 AT 配置时建议保证数据传输 结束，进 AT 配置时，当前接收到的透传数据没有保存会丢失，已经保存到接收缓存区的数据会在退 出 AT 模式时继续发送。蓝牙接收到数据是会直接发送给其他接口，数据不会暂存，蓝牙数据多的时 候会等待发送，如果当前已经进入 AT 模式，蓝牙接收到的数据直接丢弃。 6.5 指示灯功能 指示灯状态说明表 序号 状态 说明 1 上电后单次快闪 3 下 当前处于从机模式 2 上电后双次快闪 3 下 当前处于主从一体模式 3 500ms 间隔慢闪 当前处于广播状态 4 常亮 当前处于连接状态 5 连接状态快闪 当前正在数据传输 6 配对过程中快闪 已与其他设备建立配对，需重新上电完成配对 6.6 外部 32K 自动检测功能 CH9143 芯片支持自动检测外部 32K 晶体，若芯片外围不接 32K 晶体则使用内部 32K 时钟，否则 使用外部 32K 晶体配合芯片内部的时钟振荡器提供输入时钟。 CH9143 中文手册 5 http://wch.cn 7、AT 指令集 7.1 AT 基本格式 AT 模式下芯片作为串口从设备，与芯片相连的主控（主机）为串口主设备，AT 命令由主机发送， 芯片给出响应。 主机发送基本格式： 说明：基本格式是大部分命令码，部分命令有所区别，具体见下面的命令集。其中{CR}{LF}对应 的是字符格式定义的“\r” “\n” ，十六进制为：0x0D，0x0A 即 ASCII 中的回车符和换行符，命令中 {CR}{LF}作为一个分隔符和结束符使用。 芯片返回基本格式： 返回参数格式： 正确状态返回： 错误状态返回： 说明：错误码是两个 ASCII 字符组成的一个 HEX 形式，如错误码为字符“01”即表示十六进制的 0x01。目前的错误码及表示的含义如下表所示： 错误码 含义 01 缓存错误：当前芯片没有缓存来进行应答，可以稍后重试。 02 参数错误：发送的 AT 指令部分参数不符合规范，注意芯片不会对所有参数进行判定需 要外部保证基本的正确性。 03 命令不支持：命令在当前模式下不支持，比如在广播模式下发送连接命令等 04 命令不可执行：命令暂时不能执行，可以稍后重试，一般是没有足够的缓存处理这次 命令，芯片在忙。 7.2 串口配置命令集 序号 指令 说明 1 AT... AT 模式测试 2 AT+MAC 查询本地 MAC 地址 3 AT+CCADD 查询当前连接 MAC 地址 4 AT+CONNINTER 连接间隔设置 5 AT+TPL 查询/设置发射功率 6 AT+UART 查询/设置串口参数 7 AT+LSICALI 内部 32K 时钟校准设置 8 AT+RFCALI 蓝牙 RF 校准设置 1.AT 模式测试 指令：AT...{CR}{LF} 说明：检测芯片是否处于 AT 模式，若处于 AT 模式后发送该命令会给出响应。 返回：OK{CR}{LF} 例：主机发送：AT...{CR}{LF} 芯片应答：OK{CR}{LF} 2.MAC 地址 查询指令：AT+MAC?{CR}{LF} 说明：读取芯片的蓝牙 MAC 地址，返回的参数格式 xx:xx:xx:xx:xx:xx，MAC 为小端格式即低字 节在前，不支持设置 MAC。 返回：蓝牙 MAC 地址 CH9143 中文手册 6 http://wch.cn 例：主机发送：AT+MAC?{CR}{LF} 芯片返回：05:DF:39:4C:99:B4{CR}{LF}OK{CR}{LF} 设置指令：AT+MAC=xx:xx:xx:xx:xx:xx{CR}{LF}，参数以小端格式填入。 说明：MAC 参数不建议修改，修改时，芯片不会对参数的合法性进行验证。该参数在下一次上电 或复位生效。 例：主机发送：AT+MAC=05:DF:39:4C:99:B4{CR}{LF} 芯片应答：OK{CR}{LF} 3.获取当前连接 MAC 地址 指令：AT+CCADD?{CR}{LF} 说明：获取当前与芯片连接的 MAC 地址，MAC 为小端格式即低字节在前，没有连接则返回空的 MAC 地址。 返回：连接的 MAC 地址。 例：主机发送：AT+CCADD?{CR}{LF} 芯片返回：05:DF:39:4C:99:B4{CR}{LF}OK{CR}{LF} 4.连接间隔设置 AT+CONNINTER 查询指令：AT+CONNINTER?{CR}{LF} 说明：查询当前芯片的连接间隔参数，返回是一个区间数值，分别对应最小值和最大值，在连接 时蓝牙协议会协商一个通讯的时间，如果参数不满足芯片将会发起重新协商。数值单位为 1.25mS。 例：主机发送：AT+CONNINTER?{CR}{LF} 芯片返回：6-16{CR}{LF}OK{CR}{LF} 设置指令：AT+CONNINTER=-{CR}{LF} 说明：设置连接间隔参数，参数范围需要满足蓝牙协议的要求，同时设置的数值不应超过 65535。 例：主机发送：AT+CONNINTER=6-160{CR}{LF} 芯片返回：OK{CR}{LF} 5.发射功率 查询指令：AT+TPL?{CR}{LF} 说明：查询当前蓝牙发送功率。 返回：功率等级。 例：主机发送：AT+TPL?{CR}{LF} 芯片返回：0{CR}{LF}OK{CR}{LF} 设置指令：AT+TPL={CR}{LF} 说明：设置蓝牙发射功率，x 支持的参数：0（0DB） 、1（1DB）、2（2DB）、3（3DB）、4（-3DB）、 5（-8DB） 、6（-14DB） 、7（-20DB） ，其他的参数不支持，设置参数会保存，并在下一次重启时生 效。 例：主机发送：AT+TPL=1{CR}{LF} 芯片应答：OK{CR}{LF} 6.串口设置 获取指令：AT+UART?{CR}{LF} 说明：返回当前的串口参数配置。 返回：,,,,{CR}{LF} 例：主机发送：AT+UART?{CR}{LF} 芯片返回：115200,8,1,1,50{CR}{LF}OK{CR}{LF} 设置指令：AT+UART=,,,,{CR}{LF} 说明：该命令设置串口参数，其中波特率支持参数：9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s、 57600bit/s、115200bit/s、1000000bit/s；数据位支持参数：8、9；停止位支持的参数：1、2；校 验位支持的参数：0（无校验）、1（奇校验）、2（偶校验）；超时时间是透传模式下的数据超时时间， 单位为 ms。发送完该命令，芯片将保存该设置的参数并返回应答，5mS 后将按该配置的参数重新初始 化串口。 例：主机发送：AT+UART=115200,8,1,0,50{CR}{LF} 芯片应答：OK{CR}{LF} 7.内部 32K 时钟校准设置 AT+LSICALI 查询指令：AT+LSICALI?{CR}{LF} 说明：芯片返回当前内部 32K 时钟校准参数，有三个参数域，中间使用逗号隔开，参数格式定义： ,,{CR}{LF}。其中校准模式值定义：0：关闭校准，1：采用定时 方式校准，2：采用温度差校准；温度差阈值：设定的值为温差变化差，该值设置后会在采用温度差 CH9143 中文手册 7 http://wch.cn 方式校准时使用；定时时间：以 ms 为单位，设置两种校准方式定时时间。 例：主机发送：AT+LSICALI?{CR}{LF} 芯片返回：2,7,5000{CR}{LF}OK{CR}{LF} 设置指令：AT+LSICALI=,,{CR}{LF} 说明：设置当前 LSI 时钟的校准模式，参数定义参考查询指令。 例：主机发送：AT+LSICALI=2,10,10000{CR}{LF} 芯片返回：OK{CR}{LF} 8.RF 校准设置 AT+RFCALI 查询指令：AT+RFCALI?{CR}{LF} 说明：芯片返回当前 RF 校准参数，有三个参数域，中间使用逗号隔开，参数格式定义：,,{CR}{LF}。其中校准模式值定义：0：关闭校准，1：采用定时方式校 准，2：采用温度差校准；温度差阈值：设定的值为温差变化差，该值设置后会在采用温度差方式校 准时使用；定时时间：以 ms 为单位，设置两种校准方式定时时间。两个设置校准命令格式一致。 例：主机发送：AT+RFCALI?{CR}{LF} 芯片返回：2,7,5000{CR}{LF}OK{CR}{LF} 设置指令：AT+RFCALI=,,{CR}{LF} 说明：设置当前 RF 校准模式，参数定义参考查询指令。 例：主机发送：AT+RFCALI=2,10,10000{CR}{LF} 芯片返回：OK{CR}{LF} 8、参数 8.1 绝对最大值 临界或者超过绝对最大值将可能导致芯片工作不正常甚至损坏。 名称 参数说明 最小值 TA 工作时的环境温度 -40 TS 存储时的环境温度 -40 VCC 系统电源电压 -0.4 VIO 输入或者输出引脚上的电压 -0.4 最大值 85 105 3.9 VCC+0.4 单位 ℃ ℃ V V 8.2 电气参数 名称 参数说明 最小值 典型值 最大值 单位 VCC 电源电压 2.5 3.3 3.6 V VIL 低电平输入电压 0 0.9 V VIH 高电平输入电压 2.0 VCC V VOL 低电平输出电压 0 0.3 0.4 V VOH 高电平输出电压 VCC-0.4 VCC-0.3 VCC V IUP 内置上拉电阻的输入端的输入电流 25 60 90 uA