diff --git a/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/assets/niclaSenseMEBlockDiagram.png b/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/assets/niclaSenseMEBlockDiagram.png index 093fec6b8e..f94096b71f 100644 Binary files a/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/assets/niclaSenseMEBlockDiagram.png and b/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/assets/niclaSenseMEBlockDiagram.png differ diff --git a/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/datasheet.md b/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/datasheet.md index 9022da70f5..cb8c8b954c 100644 --- a/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/datasheet.md +++ b/content/hardware/06.nicla/boards/nicla-sense-me/datasheet/datasheet.md @@ -573,3 +573,578 @@ THE INFORMATION IN THIS DOCUMENT IS SUBJECT TO CHANGE WITHOUT NOTICE. UPDATED IN THIS PUBLICATION MAY CONTAIN EXAMPLES OF SCREEN CAPTURES AND REPORTS USED IN DAILY OPERATIONS. EXAMPLES MAY INCLUDE FICTITIOUS NAMES OF INDIVIDUALS AND COMPANIES. ANY SIMILARITY TO NAMES AND ADDRESSES OF ACTUAL BUSINESSES OR PERSONS IS ENTIRELY COINCIDENTAL. REFER TO THE DATA SHEET AND USER DOCUMENTATION FOR INFORMATION ON USE. FOR THE LATEST PRODUCT INFORMATION, CONTACT YOUR SUPPLIER OR VISIT THE PRODUCT PAGES ON THIS SITE. + +# 中⽂ (ZH) + + + +# 描述 + +
+Arduino Nicla Sense ME 是我们迄今为止体积最小的产品,将一系列工业级传感器集成于极小巧的机身内。可测量温度、湿度、运动等工艺参数。借助强大的数据融合能力,深入探索边缘计算。通过内置的 Bosch® BHI260AP、BMP390、BMM150 和 BME688 传感器,构建专属的工业级无线传感网络。 +
+ +# 目标领域 +无线传感器网络、数据融合、人工智能与气体检测 + +# 目录 + +## 特点 + +### Bluetooth® 模块 + +| **特点** | **描述** | +| ------------------- | ------------------------------------------------------ | +| **型号** | ANNA-B112 Bluetooth® 模块 | +| **微控制器** | nRF52832 系统级芯片 | +| **CPU 内核** | 64 MHz Arm® Cortex®-M4F | +| **内部SRAM** | 64 KB | +| **内部闪存** | 512 KB | +| **外部闪存** | 2 MB | +| **接口** | 2 路 SPI,2 路 I2C(每种接口各通过一个引脚排针可访问) | +| **ADC** | 12-bit/200 ksps | +| **Bluetooth® 频率** | 2402–2480 MHz | +| **天线规格** | 内部 | +| **振荡器** | 内部 32 MHz | +| **工作电压** | 1.8 VDC | + +### 集成 IMU 的智能传感器 + +| **特点** | **描述** | +| ------------ | ------------------------------------------------------ | +| **型号** | Bosch® BHI260AP | +| **CPU 内核** | Fuser 2, 32 Bit Synopsys DesignWare ARCTM EM4TM 处理器 | +| **IMU** | 6 轴:16 位3轴加速度计和陀螺仪 | +| **高级特点** | 自学习人工智能、游泳分析、行人航迹推算、方向感测 | +| **外部内存** | 通过 QSPI 连接的 2MB 闪存 | + +### 高性能压力传感器 + +| **特点** | **描述** | +| --------------- | ----------------------------- | +| **型号** | Bosch® BMP390 | +| **允许范围** | 300-1250 hPa | +| **绝对精度** | ± 0.5 hPa | +| **相对精度** | ± 0.03 hPa(相当于 ±25 厘米) | +| **RMS 降噪** | 0.02 Pa | +| **FIFO 缓冲区** | 集成 512 字节 | +| **最大采样率** | 200 Hz | + +### 3轴磁力计 + +| **特点** | **描述** | +| -------------- | ------------------------------------- | +| **型号** | Bosch® BMM150 | +| **磁场范围** | X, Y axis: ±1300 μT, Z axis: ±2500 μT | +| **分辨率** | 0.3 μT | +| **非线性误差** | <1% FS | + +### 环境传感器 + +| **特点** | **描述** | +| ---------------- | ------------------------------------------------------------ | +| **型号** | Bosch® BME688 | +| **允许范围** | 压力:300-1100 hPa,湿度:0-100%,温度:-40 至 - +85°C | +| **eNose 传感器** | 传感器间偏差(IAQ):±15% ±15 IAQ | +| **传感器输出** | IAQ、bVOC 和 CO2 等效浓度(ppm)、气体扫描结果(%)、强度等级 | + +### 微控制器 + +| **特点** | **描述** | +| -------- | ------------------------- | +| **型号** | ATSAMD11D14A-MUT | +| **功能** | 串口转USB桥接器,调试接口 | + + + +## 电路板简介 + +### 应用示例 +Arduino® Nicla Sense ME 是您开发无线网络解决方案的理想选择,具备快速开发和高可靠性。实时监控您的生产流程的运行特性。利用高质量传感器和网络功能,评估新型无线传感器网络(WSN)架构。超低功耗和集成电池管理功能,支持在各种应用场景中部署。WebBLE 支持固件的远程固件升级(OTA)以及远程监控。 + +- **仓库和库存管理**: +Arduino® Nicla Sense ME 的环境传感器可检测水果、蔬菜和肉类的成熟状态,与 Arduino Cloud 一起实现易腐资产的智能管理。 + +- **分布式工业传感**: +即使在难以到达或具有危险性的区域,也可远程识别机器、工厂或温室内的运行状态。借助 **Arduino® Nicla Sense ME** 的 AI 能力,检测天然气、有毒气体或其他危险气体。通过远程分析提升安全等级。Mesh 网络功能使无线传感网络(WSN)的部署更加简便,几乎不需基础设施支持。 + +- **无线传感网络参考设计:** +Nicla 封装规格是 Arduino® 专为无线传感网络开发的一种标准,可由合作伙伴适配用于定制化工业解决方案。通过开发包括连接云端的电池供电 IoT 设备和自主机器人在内的定制终端用户解决方案,让您的项目领先一步。研究人员和教育工作者也可利用该平台,在一个获得工业认可的无线传感器研究开发标准上开展工作,从而缩短从概念到市场的时间。 + +### 配件(不包含在内) +- 单节锂离子/锂聚合物电池 + +### 相关产品 +- ESLOV 连接器 +- Arduino® Portenta H7 (SKU: ABX00042) + +### 功能概述 + + +**注意:** 电池连接器上的 NTC 引脚为可选项。此特点有助于更安全地使用,并支持过热保护功能。 + + +## 额定值 +### 建议运行条件 +| 符号 | 描述 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | +| -------------------- | ------------------------- | ----------------------------------- | ------ | ----------------------------------- | ---- | +| VIN | 来自 VIN 焊盘的输入电压 | 3.5 | 5.0 | 5.5 | V | +| VUSB | 来自 USB 连接器的输入电压 | 4.8 | 5.0 | 5.5 | V | +| VDDIO_EXT | 电平转换电压 | 1.8 | 3.3 | 3.3 | V | +| VIH | 输入高电平电压 | 0.7VDDIO_EXT1 | | VDDIO_EXT | V | +| VIL | 输入低电平电压 | 0 | | 0.3VDDIO_EXT2 | V | +| TOP | 工作温度 | -40 | 25 | 85 | °C | + +**注意**:VDDIO_EXT 可通过软件编程。虽然 ADC 输入可接受高达 3.3V 的电压,但最大值取决于 ANNA B112 的工作电压。 + +**1**:除以下引脚外,所有 I/O 引脚均工作在 VDDIO_EXT 电压下: +- ADC1 和 ADC2 - 1V8 +- JTAG_SAMD11 - 3V3 +- JTAG_ANNA - 1V8 +- JTAG_BHI - 1V8 + +**2**:如果内部 VDDIO_EXT 被禁用,则可以通过外部供电。 + + + +## 功能概述 + +### 方框图 + + + + +### 电路板拓扑结构 +**俯视图** + + + + +| **编号** | **描述** | **编号** | **描述** | +| -------- | ---------------------------------------- | -------- | ----------------------------- | +| MD1 | ANNA B112 Bluetooth® 模块 | U2, U7 | MX25R1635FZUIH0 2MB 闪存芯片 | +| U3 | BMP390 压力传感器芯片 | U4 | BMM150 3轴磁传感器芯片 | +| U5 | BHI260AP 六轴 IMU 与 AI 核心芯片 | U6 | BME688 环境传感器芯片 | +| U8 | IS31FL3194-CLS2-TR 三通道 LED 驱动芯片 | U9 | BQ25120AYFPR 电池充电管理芯片 | +| U10 | SN74LVC1T45 1通道电压电平转换器集成电路 | U11 | TXB0108YZPR 双向集成电路 | +| U12 | NTS0304EUKZ 4位转换收发器 | J1 | ADC、SPI和LPIO引脚接头 | +| J2 | I2C, JTAG, 电源, LPIO引脚接头 | J3 | 电池引脚接头 | +| Y1 | SIT1532AI-J4-DCC MEMS 32.7680 kHz 振荡器 | DL1 | SMLP34RGB2W3 RGB SMD LED | +| PB1 | 复位按钮 | | | + + + +**电路板背面视图** + + +| **编号** | **描述** | **编号** | **描述** | +| -------- | ---------------------------------------- | -------- | ----------------------------------------------- | +| U1 | ATSAMD11D14A-MUT USB桥接器 | U13 | NTS0304EUKZ 4位转换收发器 IC | +| U14 | AP2112K-3.3TRG1 0.6 A 3.3 V LDO IC | J4 | 3针 1.2mm ACH 电池连接器 (BM03B-ACHSS-GAN-TF) | +| J5 | SM05B-SRSS-TB(LF)(SN) 5针 Eslov 连接器 | J7 | microUSB 连接器 | + +### 微控制器 +Arduino® Nicla Sense ME 由 ANNA-B112 模块(MD1)内的 nRF52832 SoC 提供动力。nRF52832 SoC 基于 Arm® Cortex®-M4 微控制器构建,配备浮点运算单元,运行频率为 64 MHz。草图程序存储在 nRF52832 的内部 512 KB 闪存中(与引导程序共享)。用户可使用 64 KB 的 SRAM。ANNA-B112 模块作为数据记录用的 2MB 闪存(U7)和 BHI260 六轴 IMU(U5)的 SPI 主机。同时,它也是 BHI260(U5)I2C 和 SPI 连接的从设备。虽然该模块本身运行在 1.8V 电压下,但可通过电平转换器根据 BQ25120(U9)中设置的 LDO,在 1.8V 和 3.3V 之间调整逻辑电平。一个外部振荡器(Y1)提供 32 KHz 信号。 + +### Bosch® BHI260 内置六轴 IMU 的智能传感器系统 +Bosch® BHI260 是一款超低功耗可编程传感器,集成了 Fuser2 核心处理器、六轴 IMU(陀螺仪和加速度计)以及传感器融合软件框架。BHI260 是一个智能传感器核心(可运行可编程识别系统),负责通过 I2C 和 SPI 接口与 **Arduino Nicla Sense ME** 上的其他传感器进行通信。芯片还配备一个专用的 2MB 闪存(U2),用于存储可直接执行的代码(XiP)以及数据,如 Bosch® 传感器融合算法(BSX)的校准数据。BHI260 支持加载在 PC 上训练好的自定义算法,生成的智能算法可直接在芯片上运行。 + +### Bosch® BME688 环境传感器 +**Arduino Nicla Sense ME** 能够通过 Bosch® BME688 传感器(U6)进行环境监测。该传感器具备检测气压、湿度、温度以及挥发性有机化合物(VOC)的功能。Bosch® BME688 通过 eNose 金属氧化物半导体阵列进行气体检测,典型气体扫描周期为 10.8 秒。 + +### Bosch® BMP390 压力传感器 +在气压测量方面,BMP390(U3)提供工业级的精度与稳定性,适用于长期使用,在高分辨率模式下具有 ±0.03 hPa 的相对精度和 0.02 Pa 的 RMS 噪声。Bosch® BMP390 既适用于 200 Hz 采样率的快速测量,也可在 1 Hz 低功耗模式下运行,电流消耗低于 3.2 μA。U3 通过 SPI 接口由 BHI260(U2)控制,与 BME688(U6)共用同一总线。 + +### Bosch® BMM150 3轴磁力计 +Bosch® BMM150(U4)可实现对磁场的高精度3轴测量,具备指南针级别的准确性。与 BHI260 IMU(U2)结合后,可通过 Bosch® 传感器融合算法获得高精度的空间姿态和运动矢量,用于自主机器人中的航向检测以及预测性维护。该传感器通过专用 I2C 接口与 BHI260(U2)相连,BHI260 作为主机。 +### RGB LED + +一个 I2C 接口的 LED 驱动芯片(U8)驱动 RGB LED(DL1),其最大输出电流为 40 mA,由微控制器 ANN-B112(U5)控制。 + +### USB 转接桥 +SAMD11 微控制器(U1)专用于作为 USB 转接桥和 ANNA-B112 的 JTAG 控制器。逻辑电平转换器(U13)用于将 3.3V 逻辑电平转换为 ANNA-B112 所需的 1.8V 电平。3.3V 电压由 LDO 稳压器(U14)通过 USB 电压生成。 + +### 电源树 + + +**Arduino Nicla Sense ME** 可通过 Micro USB(J7)、ESLOV(J5)或 VIN 接口供电。这些输入电压通过 BQ2512BAYFPR 芯片(U9)转换为各个所需电压。一个肖特基二极管为 USB 和 ESLOV 电压提供反向极性保护。当通过 Micro USB 供电时,一个线性 3.3V 稳压器为用于编程、JTAG 和 SWD 的 SAMD11 微控制器供电。LED 驱动芯片(U8)及 RGB LED(DL1)则由 5V 升压电压驱动。其余所有组件均由降压稳压器提供的 1.8V 电压轨供电。PMID 引脚作为 VIN 和 BATT 之间的“或门”开关,用于驱动 LED 驱动器。所有引出至引脚的 I/O 信号均通过工作在 V DDIO_EXT 电压下的双向电平转换器处理。 + +此外,BQ25120AYFPR(U9)还支持通过 J4 接口连接单节 3.7V 锂聚合物(LiPo)/锂离子(Li-ion)电池组,使该板卡能够作为无线传感网络使用。电池充电电流设定为 40mA,终止电流为 4mA(10%)。 + +## 电路板操作 +### 入门指南 - IDE +如果您希望在离线状态下为 Arduino® Nicla Sense ME 编程,您需要安装 Arduino® 桌面版 IDE **[1]**。要将 Arduino® Nicla Sense ME 连接至计算机,您需要一根 Micro USB 数据线。该数据线也为开发板供电,供电状态通过 LED 指示灯显示。Arduino 核心运行在 ANNA-B112 上,而 Bosch® 智能传感器框架则运行在 BHI260 上。 + +### 入门指南 - Arduino Cloud Editor +包括本电路板在内的所有 Arduino® 电路板,都可以在 Arduino® Cloud Editor **[2]**上开箱即用,只需安装一个简单的插件即可。 + +Arduino® Cloud Editor 是在线托管的,因此它将始终提供最新功能并支持所有电路板。接下来**[3]**开始在浏览器上编码并将程序上传到您的电路板上。 + +### 入门指南 - Arduino Cloud +Arduino® Cloud 支持所有 Arduino® 支持 IoT 功能的产品,让您可以记录、绘制和分析传感器数据,触发事件,实现家庭或企业自动化。 + +### 入门指南 - WebBLE +Arduino Nicla Sense ME 支持使用 WebBLE 对 NINA-B112 和 BHI260 固件进行 OTA 更新。 + +### 入门指南 - ESLOV +该开发板可以作为 ESLOV 控制器的从设备,并可通过该方式更新固件。 +### 示例程序 +Arduino® Nicla Sense ME 的示例程序可以在 Arduino IDE 的“示例”菜单或 Arduino® Pro 网站 **[4]** 的“文档”部分找到。 + +### 在线资源 +现在,您已经了解该电路板的基本功能,就可以通过查看 Project Hub **[5]**、Arduino® Library Reference **[6]** 和在线商店 **[7]** 上的精彩项目来探索它所提供的无限可能性;在这些项目中,您可以为电路板配备传感器、执行器等。 + +### 电路板恢复 +所有 Arduino® 电路板都配置有内置的引导加载程序,可以通过 USB 对电路板进行刷新。如果某一程序锁定了处理器,且无法通过 USB 再次访问电路板,则可以在上电后立即双击复位按钮进入引导加载程序模式。 + +## 连接器引脚布局 +**注意:** J1 和 J2 上的所有引脚(不包括散热片)均参考 V DDIO_EXT 电压,该电压可以由内部生成或由外部供电。 + +### J1 Nicla 头A + +| 引脚 | **功能** | **类型** | **描述** | +| ---- | --------- | -------- | ---------------------- | +| 1 | LPIO0_EXT | 数字 | 低功耗 IO 引脚 0 | +| 2 | NC | N/A | N/A | +| 3 | CS | 数字 | SPI 电缆选择 | +| 4 | COPI | 数字 | SPI 控制器输出外设输入 | +| 5 | CIPO | 数字 | SPI 控制器输入外设输出 | +| 6 | SCLK | 数字 | SPI 时钟 | +| 7 | ADC2 | 模拟 | 模拟输入 2 | +| 8 | ADC1 | 模拟 | 模拟输入 1 | + +### J2 Nicla 头B + +| 引脚 | **功能** | **类型** | **描述** | +| ---- | --------- | -------- | ---------------- | +| 1 | SDA | 数字 | I2C 数据线 | +| 2 | SCL | 数字 | I2C 时钟 | +| 3 | LPIO1_EXT | 数字 | 低功耗 IO 引脚 1 | +| 4 | LPIO2_EXT | 数字 | 低功耗 IO 引脚 2 | +| 5 | LPIO3_EXT | 数字 | 低功耗 IO 引脚 3 | +| 6 | GND | 电源 | 接地 | +| 7 | VDDIO_EXT | 数字 | 逻辑电平参考值 | +| 8 | N/C | N/A | N/A | +| 9 | VIN | 数字 | 输入电压 | + +**注意:** 有关低功耗 I/O 工作原理的更多信息,请查阅 [Nicla 系列封装规格文档](https://docs.arduino.cc/learn/hardware/nicla-form-factor)。 + +### J2 Fins + +| 引脚 | **功能** | **类型** | **描述** | +| ---- | ------------- | -------- | -------------------------- | +| P1 | BHI_SWDIO | 数字 | BHI260 JTAG 串行线调试数据 | +| P2 | BHI_SWDCLK | 数字 | BHI260 JTAG 串行线调试时钟 | +| P3 | ANNA_SWDIO | 数字 | ANNA JTAG 串行线调试数据 | +| P4 | ANNA_SWDCLK | 数字 | ANNA JTAG 串行线调试时钟 | +| P5 | RESET | 数字 | 复位引脚 | +| P6 | SAMD11_SWDIO | 数字 | SAMD11 JTAG 串行线调试数据 | +| P7 | +1V8 | 电源 | +1.8V 电压轨 | +| P8 | SAMD11_SWDCLK | 数字 | SAMD11 JTAG 串行线调试时钟 | + +**注意:** 这些测试点可以通过将板子插入双排 1.27 mm / 50 mil 间距的排针轻松访问。 +**注意 2:** 除 SAMD11 引脚(P6 和 P8)为 3.3V 外,所有 JTAG 逻辑电平均为 1.8V。这些 JTAG 引脚仅支持 1.8V,不会随 VDDIO 电压变化而调整。 + +### J3 电池焊盘 + +| 引脚 | **功能** | **类型** | **描述** | +| ---- | -------- | -------- | ------------ | +| 1 | VBAT | 电源 | 电池输入 | +| 2 | NTC | 模拟 | NTC 热敏电阻 | + +### J4 电池连接器 + +| 引脚 | **功能** | **类型** | **描述** | +| ---- | -------- | -------- | ------------ | +| 1 | VBAT | 电源 | 电池输入 | +| 2 | NTC | 模拟 | NTC 热敏电阻 | +| 3 | GND | 电源 | 接地 | + +### J5 ESLOV + +| 引脚 | **功能** | **类型** | **描述** | +| ---- | -------- | -------- | ---------- | +| 1 | 5V | 电源 | 5V 电源轨 | +| 2 | INT | 数字 | 数字 IO | +| 3 | SCL | 数字 | I2C 时钟线 | +| 4 | SDA | 数字 | I2C 数据线 | +| 5 | GND | 电源 | 接地 | + +## 机械层信息 + + +### 功耗 +| 描述 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | +| --------------------------------- | ------ | ------ | ------ | ---- | +| 待机功耗 | | 460 | | uA | +| 运行 Blink 程序时的电源功耗 | | 960 | | uA | +| 以 1Hz 频率轮询传感器时的广播功耗 | | 2.5 | | mA | +| 每小时轮询一次传感器时的广播功耗 | | 1.15 | | mA | + +**注意:** 测量是在启用温度传感器、加速度计和陀螺仪的前提下进行的,这些传感器配置为 1Hz 采样率和 1ms 延迟。 + +## 认证 + +### 认证摘要 + +认证 | +状态 | +
---|---|
CE (EU) | +
+ EN IEC 62311:2020 +EN 62368-1:2014+A11+2017 +ETSI EN 301 489-1 V2.2.3 (2019-11) +ETSI EN 301 489-17 V3.2.4 (2020-09) +ETSI EN 300 328 V2.2.2: 2019-07 + |
+
RoHS (EU) | +
+ IEC 62321-3-1-2013 +IEC 62321-5-2013 +IEC 62321-7-1-2015 +IEC 62321-7-2-2017 +IEC 62321-6-2015 +IEC 62321-8-2017 + |
+
REACH (EU) | +是 | +
WEEE (EU) | +是 | +
UKCA (UK) | +
+ EN IEC 62311:2020 +EN 62368-1-2014+A11+2017 +ETSI EN 301 489-1 V2.2.3 (2019-11) +ETSI EN 301 489-17 V3.2.4 (2020-09) +ETSI EN 300 328 V2.2.2: 2019-07 + |
+
FCC (US) | +
+ 是 + |
+
IC (CA) | +
+ RSS-247 Issue 2 + |
+
RCM | +
+ 是 + |
+
MIC | +
+ 是 + |
+
SRRC | +
+ 是 + |
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CCC | +
+ 是 + |
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GB4943 | +
+ 是 + |
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