CH9140

CH9140 中文手册 1 http://wch.cn CH9140 蓝牙转串口芯片 手册 版本：1B http://wch.cn 1、概述 CH9140 是一款蓝牙转串口芯片，芯片支持蓝牙主从一体模式或从机模式，支持蓝牙 BLE4.2。串 口波特率最高 1Mbps，支持 MODEM 联络信号，蓝牙主从模式可以自动连接或绑定。 提供电脑端虚拟串口驱动可使蓝牙接口直接使用串口调试工具、兼容串口应用程序，无需二次开 发即可与串口接口通讯，轻松让串口实现免插线和不受线缆距离限制。 下图为 CH9140 一些应用方案框图： 电脑、手机等 蓝牙主机 （虚拟串口驱动） 串口应用程序 或 APP ～BLE 蓝牙～ CH9140 芯片蓝牙 主从一体/ 从机模式 UART MCU 或其他串口设备 图 1 蓝牙主机通过 CH9140 蓝牙与串口设备进行串口通讯框图 MCU 或 其他串口设备 UART CH9140 芯片蓝牙 主从一体/ 从机模式 ～BLE 蓝牙～ CH9140 芯片蓝牙 主从一体 UART MCU 或 其他串口设备 图 2 两端 MCU 或串口设备使用 CH9140 蓝牙主从连接进行通讯框图 2、特点 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 提供电脑端蓝牙虚拟串口驱动。 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。 支持蓝牙主从一体模式和从机模式。 蓝牙主从模式可以自动连接或绑定。 支持硬件配置参数。 传输距离 100 米。 发射功率 8 档可调。 掉电睡眠电流 0.3uA。 支持 3.3V 和 2.5V 工作电压。 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。 串口支持奇、偶、无校验、空白 0、标志 1 等校验方式。 支持获取芯片供电电压参数。 32K 时钟源可选外部晶振。 QFN28 封装，方形无引线 28 脚。 CH9140 中文手册 2 http://wch.cn 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 CH9140 5、引脚 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 0 GND P 电源地 1 X32K0 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 RELOAD /LED 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 LED 芯片状态指示信号输出引脚， 低电平有效； 7 SWREG_EN I 内部 DC-DC 电源使能，低电平开启，内置上拉电阻 8 DCD# I UART 的 MODEM 输入信号，载波检测。 9 DSR# I UART 的 MODEM 输入信号，数据装置就绪。 CH9140 中文手册 3 http://wch.cn 10 RI# I UART 的 MODEM 输入信号，振铃指示。 11 DTR# O UART 的 MODEM 输出信号，数据终端就绪。 12 RTS# O MODEM 联络输出信号，请求发送，低电平有效。 13 CTS I MODEM 联络输入信号，清除发送，低电平有效。 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 高频振荡器的反相输出端 19 X32MI A 高频振荡器的反相输入端 20 VINTA P 内部模拟电路的电源节点，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 内部模拟电路的电源输入，需外接 0.1uF 退耦电容 23 BLESTA O 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 24 BLE_MODE I 蓝牙模式设置，内置上拉电阻 低电平：主从一体模式，高电平：从机模式 25 SLEEP I 低功耗控制引脚，低电平有效，内置上拉电阻 26 BPS2 I 27 BPS1 I 28 BPS0 I 波特率配置引脚，内置上拉电阻，BPS[2:0]值定义： 000：自适应波特率 001：9600bps 010：19200bps 011：38400bps 100：57600bps 101：230400bps 110：1000000bps 111：115200bps（默认） 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 “CH9140BLE2U”，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。 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，CH9140 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 CH9140 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 CH9140/CH9143 CH9140 中文手册 4 http://wch.cn 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） CH9140 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 串口透传功能 串口透传使用异步串口，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。芯片的串口接收与接收缓存各为 1K 字节，串口接收数据的同时会实时进行蓝牙传输。由 于蓝牙通信速率与其环境有关，所以在通信质量较好且串口波特率不超过 115200bit/s 时，无需开启 流控。但是当通信质量较差且芯片串口接收速度大于 2KB/s 时，建议使用 CTS/RTS 流控以防止缓存区 溢出。 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 自适应波特率功能 开启自适应波特率功能，需将波特率配置脚全接低电平时，然后复位芯片或重新上电。 功能开启后，通过串口给芯片发送若干数据，芯片波特率识别成功后将会以识别后的波特率通讯， 目前仅支持波特率：1200，2400，4800，9600，14400，19200，38400，57600，115200，230400。需 要注意的是，在识别波特率过程中数据会丢失，波特率识别成功后方可正常通信。 6.7 低功耗功能 芯片可以通过低功耗睡眠控制引脚（SLEEP 引脚）拉低来控制芯片进入低功耗模式，该模式不是 真正意义上的睡眠而是根据蓝牙通讯要求会自动唤醒并处理蓝牙，蓝牙上收到数据还是会通过串口发 送给主控，蓝牙没有事务处理则会自动睡眠，但是主控要发送数据必须将睡眠引脚拉高，并等待 20mS 以上再发送数据，否则会引起数据出错，拉高之后芯片会退出低功耗模式。 6.8 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。 7、参数 7.1 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。 CH9140 中文手册 5 http://wch.cn 名称 参数说明 最小值 最大值 单位 TA 工作时的环境温度 -40 85 ℃ TS 存储时的环境温度 -40 105 ℃ VCC 系统电源电压 -0.4 3.9 V VIO 输入或者输出引脚上的电压 -0.4 VCC+0.4 V 7.2 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