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串口转蓝牙芯片CH9141DS1技术手册.PDF
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更新于2023-05-14
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CH9141 是一款蓝牙串口透传芯片,芯片支持广播模式、主机模式和从机模式,支持蓝牙 BLE4.2。 支持串口 AT 配置和在从机模式下的蓝牙通信配置,并提供通用 GPIO、同步 GPIO、ADC 采集功能。串 口波特率最高可支持到 1Mbps,可通过 APP 或者串口命令轻松配置,方便快捷。
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CH9141中文手册 1
CH9141 蓝牙串口透传芯片
中文简介
版本:1.0
http://wch.cn
1、概述
CH9141 是一款蓝牙串口透传芯片,芯片支持广播模式、主机模式和从机模式,支持蓝牙 BLE4.2。
支持串口 AT 配置和在从机模式下的蓝牙通信配置,并提供通用 GPIO、同步 GPIO、ADC 采集功能。串
口波特率最高可支持到 1Mbps,可通过 APP 或者串口命令轻松配置,方便快捷。
2、特点
l 支持标准的蓝牙 BLE4.2
l 支持 2.1-3.6V 电源输入
l 传输距离 100 米
l 发射功率 8 档可调
l 掉电睡眠电流 1uA
l 支持串口 AT 配置和蓝牙传输配置
l 支持广播模式、主机模式和从机模式
l 提供通用 GPIO 和同步 GPIO 功能,支持蓝牙控制
l 支持一路 12 位 ADC 采集,支持蓝牙读取
l 异步串口最高通讯波特率可达 1Mbps
l 串口支持 CTS、RTS 流控信号
l 串口支持 5、6、7 或者 8 个数据位以及 1 或者 2 个停止位
l 串口支持奇、偶、无校验、空白 0、标志 1 等校验方式
l QFN28 封装,方形无引线 28 脚,面积仅 4*4mm
异步串口UART
CH9141
芯片
从机模式
主机
或
CH9141 芯片
主机模式
BLE 蓝牙
MCU
或
其他串口设备
CH9141中文手册 2
3、封装
型号
芯片封装
名称 描述
CH9141 QFN28 4*4mm
4、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 电源,需外接 2.2uF 退耦电容
4 VSW P 内部 DC-DC 开关输出
5 VCC P 芯片电源输入,需外接 2.2uF 退耦电容
6 RELOAD/AT
I 恢复出厂设置(低电平有效)、AT 透传功能切换引脚
7 ADC A 模拟 ADC 输入引脚
8 GPIO7 I/O 通用输入输出 IO,默认输出
9 GPIO6 I/O 通用输入输出 IO,默认输出
10 GPIO5 I/O 通用输入输出 IO,默认输入
11 GPIO4 I/O 通用输入输出 IO,默认输入
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 NC I 无效引脚,悬空
18 X32MO A 高频振荡器的反相输出端
CH9141中文手册 3
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 LED O 芯片状态指示信号输出
24 SLEEP I 低功耗控制引脚,低电平有效
25 GPIO3 I 同步输入 IO
26 GPIO2 O 同步输出 IO
27 GPIO1 I 同步输入 IO
28 GPIO0 O 同步输出 IO
5、功能说明
5.1.广播模式
广播模式支持串口透传数据给芯片,芯片将自动更新广播数据,也支持 AT 模式下更新广播数据,
建议使用 AT 命令发送蓝牙数据,数据为蓝牙广播的原始数据,芯片不会校验数据的合法性,所以数
据一定要符合蓝牙协议规范。广播数据更新间隔为 100mS,如果在广播数据更新期间发送多个包,则
最后一包数据将作为广播数据。使用串口透传更新广播数据,建议采用串口超时机制,每个包之间的
间隔必须大于串口超时时间。广播数据包不可以超过 30 个字节,包的格式参考蓝牙协议规范。
5.2.主机模式
主机模式仅支持我司的 CH9141 从机模式芯片,主机模式支持扫描连接和直接 MAC 地址连接,扫
描回显的设备只显示 CH9141 从机芯片,扫描结束后可以使用扫描回显的结果进行序号连接,连接时
在 AT 模式下输入序号和从机连接密码。也可以不进行扫描,直接输入需要连接的从机的 MAC 地址和
密码,芯片会自动去连接该设备。主机模式支持设置自动连接的 MAC,如果设置该项,主机在初始化
完成后会自动连接该设备,这种方式不需要扫描等操作。
5.3.从机模式
从机模式下芯片会发送固定广播数据,支持修改扫描应答数据里的芯片名称,即文档下面描述的
芯片名称,广播间隔为 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 是 0xFFF1、0xFFF2、0xFFF3 说明参考下面表格。
UUID 属性 说明
0xFFF1
通知、只读 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,数据包以 20 字节一包,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,IO 同步等功能。
5.4.串口透传功能
串口透传使用异步串口,电平信号兼容 5V,默认出厂波特率为 115200bit/s。配置参数等参考配
置指令,透传的数据包发送给芯片必须小于 256 字节,即芯片支持一次性接收的最大的数据包是 256
字节。芯片的串口接收缓存为 512 个字节,串口接收数据的同时会实时进行蓝牙传输。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串口,数据不会暂存,
CH9141中文手册 4
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。建议主机
发送时做一些速度方面的限制以降低丢包和缓冲区溢出。
5.5.参数配置
配置方式有两种:一是在设备模式下可以通过蓝牙进行配置和控制,二是通过串口进入 AT 配置
模式进行配置。
蓝牙配置仅在从机模式下使用,广播模式和主机模式不可使用,配置命令可以使用例程里的接口
进行操作,配置后芯片会自动保存参数,并在下一次启动时生效。
串口配置是在串口进入 AT 模式下进行配置,串口进入 AT 模式有两种方式:一是使用 AT 引脚拉
低进入 AT 配置模式,二是在串口空闲时发送进入 AT 模式命令。芯片串口没有接收到数据达 500mS 进
入空闲状态,此时串口接收到的数据如果是进入 AT 模式命令则进入 AT 模式,不是则进行透传。串口
进行 AT 操作时,必须等到芯片应答后才可以发送下一包数据,不可以连续发送。数据统一采用 ASCII
字符传输,HEX 形式的参数也是转换成 ASCII 形式。
5.6.设备信息
从机模式支持的设备信息属性包括:System ID、Model Number String、Serial Number String、
Firmware Revision String、Hardware Revision String、Software Revision String、Manufacturer
Name String、PnP ID。这些参数都支持用户修改,String 格式输入字符串,大小不超过 18 个字符,
另外 System ID 和 PnP ID 这两个参数需要符合蓝牙协议,System ID 参数用户不去配置,芯片将会
自动生成一个,PnP ID 不配置将会以全 0 来显示,可以参考下面的表格。
UUID 名称 说明
0x2A23
System ID 系统 ID,8 个字节
0x2A24
Model Number String 芯片名称字符串
0x2A25
Serial Number String 序列号字符串
0x2A26
Firmware Revision String
固件版本信息
0x2A27
Hardware Revision String
硬件版本信息
0x2A28
Software Revision String
软件版本信息
0x2A29
Manufacturer Name String
厂商名称信息
0x2A50
PnP ID PnP ID,7 个字节
5.7.GPIO 功能
GPIO 功能分为两种:一是同步 IO,用于主机芯片和从机芯片连接后双方同步;二是通用 IO 可以
通过 AT 命令配置使用,也可以通过配置接口配置和调试使用。
芯片提供 8 个 GPIO,分为 4 个同步 IO、4 个通用 IO,GPIO 的序号为 0-7 即 GPIO0、GPIO1…GPIO7。
同步 IO 为 GPIO0、GPIO1、GPIO2、GPIO3,其中 GPIO1、GPIO3 为输入,GPIO0、GPIO2 为输出,
同步的 GPIO 的输入输出特性不可更改,当主机和从机连接后,两个芯片会同步这个 4 个 IO,同步规
则是主机的 GPIO1、GPIO3 输入对应到从机的 GPIO0、GPIO2 输出,同时从机的 GPIO1、GPIO3 输入对
应到主机的 GPIO0、GPIO2 输出,同步时间最短是一个连接事件,需要注意的是:同步 IO 在同步期间
会被串口透传打断,串口透传的数据在蓝牙传输中是优先传输,在 空 闲 的 时 候才会传输 IO 同步信息,
所以在串口透传时候同步 IO 会推迟同步。
通用的 IO 为 GPIO4、GPIO5、GPIO6、GPIO7,每一个 IO 都可以独立配置使用,可以配置成输入
或者输出,可以通过 AT 配置来设置 IO 和控制或者读取 IO 电平,也可以在蓝牙从机工作模式时通过
蓝牙配置接口发送命令来配置和控制。默认设置:GPIO4、GPIO5 为输入 GPIO6、GPIO7 为输出。在配
置方面,建议不要中途修改 IO 配置,每个 IO 经过设置都会保存一次参数,所以 IO 要固定其使用方
式配置一次即可,发 送 AT命令也是需要根据输入输出特性发送命令,即输入模式的 IO只能发送读取,
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