QCA9531芯片详细资料：开发人员必读

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高通QCA9531是一款专为无线局域网(Wi-Fi)硬件和软件开发者设计的高性能芯片。这款芯片由高通Atheros公司制造，具备了先进的无线通信技术和功能，旨在提供高效、稳定的Wi-Fi连接体验。作为一款高度机密和专有的产品，QCA9531的文档在未经许可的情况下不得公开发布或在未经授权的个人或公司间传播，以保护其知识产权和商业优势。 QCA9531芯片的核心特性可能包括： 1. Wi-Fi标准支持：该芯片很可能支持多种Wi-Fi标准，如802.11ac、802.11n或802.11ax（Wi-Fi 6），确保设备兼容当前和未来网络环境。 2. 高速数据传输：由于"高速"字样，它可能拥有出色的无线数据传输速率，这对于现代智能家居、物联网(IoT)设备和移动设备至关重要。 3. 多任务处理能力：为了满足并发连接需求，QCA9531可能具备高效的无线连接管理和数据处理能力，能够同时支持多个设备的无缝连接。 4. 安全性能：作为无线网络的核心组件，它可能内置高级加密技术，如WPA3，以保护数据传输的安全性。 5. 射频性能：可能具有优秀的抗干扰能力和信号强度控制，确保在复杂环境中也能保持稳定连接。 6. 能耗管理：考虑到芯片在硬件和软件层面的优化，QCA9531可能具有低功耗模式，延长设备电池寿命，特别适合对续航有高要求的应用。 7. 软件可扩展性：为开发者提供了丰富的API和SDK，方便进行定制开发和固件升级，适应不同应用场景的需求。 8. 法规遵从性：文档中提及的出口法规要求表明，QCA9531可能符合严格的国际出口管制规定，确保在全球范围内合法使用。对于想要深入研究或在项目中集成这款芯片的开发人员来说，了解这些关键特性并遵循相关规定是至关重要的。在开发过程中，开发者需要获得高通Atheros的官方授权，并且严格遵守保密协议，以确保项目的合规性和产品的质量。

80-Y7991-1 Rev. C MAY CONTAIN U.S. AND INTERNATIONAL EXPORT CONTROLLED INFORMATION 16

Confidential and Proprietary – Qualcomm Atheros Inc.

QCA9531 v2.0 802.11n 2x2 2.4 GHz Premium SOC for WLAN Platforms Data Sheet Contents

7.20.98 Local Global IP Address 3 (GLOBAL_IP_ADDR3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

7.21 Serial Flash SPI Controller Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

7.21.1 SPI Controller GPIO Mode Select (FUNCTION_SELECT_ADDR) . . . . . . 298

7.21.2 SPI Address Control (SPI_CONTROL_ADDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

7.21.3 SPI I/O Address Control (SPI_IO_CONTROL_ADDR) . . . . . . . . . . . . . . . . 299

7.21.4 SPI Read Data Address (SPI_READ_DATA_ADDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

7.21.5 SPI Data to Shift Out (SPI_SHIFT_DATAOUT_ADDR) . . . . . . . . . . . . . . . 299

7.21.6 SPI Content to Shift Out or In (SPI_SHIFT_CNT_ADDR) . . . . . . . . . . . . . . 300

7.21.7 SPI Data to Shift In (SPI_SHIFT_DATAIN_ADDR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

7.22 Ethernet Switch Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

7.23 Global Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

7.23.1 Mask Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

7.23.2 Operational Mode 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

7.23.3 Operational Mode 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

7.23.4 Global Interrupt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

7.23.5 Global Interrupt Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

7.23.6 Global MAC Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

7.23.7 Loop Check Result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

7.23.8 Flood Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

7.23.9 Global Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

7.23.10 Flow Control 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

7.23.11 Flow Control 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

7.23.12 QM Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

7.23.13 VLAN Table Function 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

7.23.14 VLAN Table Function 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

7.23.15 Address Table Function 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

7.23.16 Address Table Function 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

7.23.17 Address Table Function 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

7.23.18 Address Table Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

7.23.19 IP Priority Mapping 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

7.23.20 Tag Priority Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

7.23.21 Service Tag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

7.23.22 CPU Port . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

7.23.23 LPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

7.23.24 MIB Function 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

7.23.25 MDIO Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

7.23.26 LED Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

7.24 Port Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

7.24.1 Port Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

7.24.2 Port Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

7.24.3 Port-Based VLAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

7.24.4 Port-Based VLAN 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

7.24.5 Rate Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

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Confidential and Proprietary – Qualcomm Atheros Inc.

QCA9531 v2.0 802.11n 2x2 2.4 GHz Premium SOC for WLAN Platforms Data Sheet Contents

7.24.6 Priority Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

7.24.7 Storm Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

7.24.8 Queue Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

7.24.9 Rate Limit 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

7.24.10 Rate Limit 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

7.24.11 Rate Limit 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

7.24.12 Robin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

7.24.13 LPI Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

7.25 PHY Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

7.25.1 Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

7.25.2 Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

7.25.3 PHY Identifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

7.25.4 PHY Identifier 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

7.25.5 Auto-Negotiation Advertisement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

7.25.6 Link Partner Ability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

7.25.7 Auto-negotiation Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

7.25.8 MMD Access Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

7.25.9 MMD Access Address Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

7.25.10 Function Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

7.25.11 PHY Specific Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

7.25.12 Interrupt Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

7.25.13 Interrupt Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

7.25.14 Smart Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

7.25.15 Receive Error Counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

7.25.16 Virtual Cable Tester Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

7.25.17 Virtual Cable Tester Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

7.25.18 Debug Port (Address Offset) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

7.25.19 Debug Port 2 (RW Port) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

7.26 Debug Port Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

7.26.1 Analog Test Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

7.26.2 System Mode Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

7.26.3 Hibernate Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

7.26.4 100 Base-Tx Test Mode Select . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

7.26.5 10 Base-Tx Test Mode Select . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

7.26.6 Power Saving Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

7.26.7 PHY Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

7.26.8 CABLE_LTH_DETECT_DEBUG1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

7.27 MMD3 PCS Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

7.27.1 PCS Control 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

7.27.2 PCS Status 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

7.27.3 EEE Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

7.27.4 EEE Wake Error Counter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

7.28 MMD7 Auto-Negotiation Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

80-Y7991-1 Rev. C MAY CONTAIN U.S. AND INTERNATIONAL EXPORT CONTROLLED INFORMATION 18

Confidential and Proprietary – Qualcomm Atheros Inc.

QCA9531 v2.0 802.11n 2x2 2.4 GHz Premium SOC for WLAN Platforms Data Sheet Contents

7.28.1 Auto-Negotiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

7.28.2 Auto-Negotiation Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

7.28.3 EEE Advertisement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

7.28.4 EEE LP Advertisement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

7.28.5 EEE Ability Auto-Negotiation Result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

8 Ethernet Subsystem

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

8.1 GMAC0 and GMAC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

8.2 Ethernet Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

8.3 Five-Port Ethernet Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

8.3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

8.3.2 Basic Switch Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

8.3.3 Media Access Controllers (MAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

8.3.4 ACL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

8.3.5 Register Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

8.3.6 LED Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

8.3.7 VLANs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

8.3.8 IEEE Port Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

8.3.9 Mirroring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

8.3.10 Broadcast/Multicast/Unknown Unicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

8.3.11 IGMP/MLD Snooping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

8.3.12 Spanning Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

8.3.13 MIB/Statistics Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

8.3.14 Qualcomm Atheros Header Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

8.3.15 IEEE 802.3 Reserved Group Addresses Filtering Control . . . . . . . . . . . . . . . 363

8.3.16 PPPoE Header Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

8.4 Ethernet Core Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

9 Electrical Characteristics

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

9.1 Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

9.2 Recommended Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

9.3 Radio Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

9.3.1 Radio Receiver Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

9.3.2 Transmitter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

9.3.3 Synthesizer Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

9.4 Power Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

9.5 AC Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

9.5.1 SPI Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

9.5.2 DDR Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

9.5.3 DDR Timing Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

9.5.4 Reset Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

10 Part Reliability

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

10.1 Reliability Qualifications Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

80-Y7991-1 Rev. C MAY CONTAIN U.S. AND INTERNATIONAL EXPORT CONTROLLED INFORMATION 20

Confidential and Proprietary – Qualcomm Atheros Inc.

1 General Description

The Qualcomm

XSPAN

QCA9531 is a highly integrated and feature-rich IEEE 802.11n 2x2

2.4 GHz System-on-a-Chip (SoC) for advanced WLAN platforms.

It includes a MIPS 24Kc processor, one PCI Express 1.1 Root Complex interface, five port IEEE

802.3 Fast Ethernet Switch with MAC/PHY, one USB 2.0 MAC/PHY, and external memory

interface for serial Flash, DDR1 or DDR2, UART, and GPIOs that can be used for LED controls or

other general purpose interface configurations.

The QCA9531 PCIE root complex interface can be used to connect to an endpoint such as the

Qualcomm Atheros single-chip MAC/BB/radio for dual concurrent WLAN applications. The

QCA9531 supports 802.11n operations up to 144 Mbps for 20 MHz and 300 Mbps for 40 MHz,

and 802.11b/g data rates. Additional features include Maximal Likelihood (ML) decoding, Low-

Density Parity Check (LDPC) and Maximal Ratio Combining (MRC).

The QCA9531 supports booting from NOR flash.

1.1 Features



24Kc MIPS processor with 64 KB I-Cache and 32 KB D-Cache, operating at up to 650 MHz



External 16-bit DDR1, operating at up to 200 MHz, DDR2 operating at up to 300 MHz (600M

transfers/sec)

NOTE

For DDR2 designs, Qualcomm Atheros recommends using a 4-layer baord. See 80-

Y6755-1_A_Using_DDR2_on_QCA953X_Designs.pdf for a more detailed

explanation.



SPI NOR Flash memory support



10/100 Ethernet Switch with four IEEE 802.3 Ethernet LAN ports and one WAN port



PCI Express 1.1 Root Complex interface



One USB 2.0 controller with built-in MAC/ PHY supports Host mode



One low-speed UART (115 Kbps) and multiple GPIO pins for general purpose I/O



Fully integrated RF Front-End including PAs and LNAs



Optional external LNA/PA



25 MHz reference clock input



1.2 V switching regulator



Advanced power management with dynamic clock switching for ultra-low power modes



156-pin 12 mm x 12 mm DRQFN package

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林永康

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