如何从0到1，完成RGB灯蓝牙Mesh模组设计

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最近有几位朋友留言交流，有需要推荐满足要求的蓝牙AT模组，有咨询自己设计一个灯控蓝牙Mesh模组（包括软硬件），有咨询模组产测的方案；

这些都是之前做过，有些许经验，趁机会梳理，以“如何从0到1，完成RGB灯蓝牙Mesh模组设计”话题，和大家分享；

希望这个记录不仅仅对设计同学有帮助，对于芯片公司也会有参考，欢迎转发；

一共1666字，预计阅读时间10分钟；

• 全流程概览；

• 始点：应用需求；

• 硬件设计要点；

• 软件开发要点；

• 生产测试；
   

01

全流程概览

应用需求 >> 产品设计 >> 硬件设计&验证 >> 软件设计&开发&测试 >> 产测开发 >> 生产

首先，考虑终端的产品需求，比如本文需要设计蓝牙Mesh的RGB智能灯控模组，功能角度，需要输出3路PWM，灯一般是高温设备，所以需要考虑105°C的芯片工作温度；

那么，我们是不是接口定义成：

VCC，GND，PWM1，PWM2，PWM3就可以了？

明显是不够的，因为这里没有考虑软件开发的需求，也没有考虑到生产测试的需求；

因此做设计时候，我们需要保证设计覆盖全流程的需求：

02

始点：应用需求

设计一个RGB蓝牙Mesh模组的一些问题：

• 和灯驱动板的接口形式是什么？插针式还是金手指式？

• 需要哪些接口？VCC/GND/3ch PWM?

• 模组大小？

• 调光，调色要求多少？PWM占空比精度，PWM调制频率？

• 工作温度多少？85°C/105°C？

• 给模组的电源情况？干净的3.3V？5V？纹波大的3.3V？上电时间？

• 生产测试需求？请看第5章；

上面应用相关问题是硬件设计前需要考虑的应用需求，这个需求一般从品牌方过来，对我们芯片选型，硬件设计，都会有重要影响；

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硬件设计要点

比如我们选择了B公司的105°C蓝牙芯片，开始模组设计，首先我们要拿到芯片公司的参考设计，包括原理图/PCB/BOM/设计和PCB布局要点说明，不能提供以上资料的都是流氓公司；

同时，设计需要考虑如下的点

• 芯片供电需求，最大最小电压，电压上电时序；

• 芯片启动模式，一般有一个Powerup管脚，如何控制正常启动，如何控制进入烧录模式，如何进入产测模式；

  设计不引出启动管脚的，产测基本就废了；

• 默认的烧录管脚，目前的蓝牙芯片，基本内置了ISP(In System Programming)，需要留意进入烧录模式默认的烧录管脚(一般UART)，调试和生产都需要；

• 天线选择和匹配；记得8年前做蓝牙硬件设计时候，芯片公司一般都会告知，天线和芯片匹配电路部分，你们不要做任何修改，不然出现的射频问题不给支持； 

  现在的蓝牙芯片，基本上都是单点天线匹配，要求相对降低了很多；天线部分，也基本根据尺寸选择合适的倒F天线；这里大家可以在TI搜索到很多针对天线的设计说明，比如这款：

小尺寸2.4G天线

https://www.ti.com/lit/an/swra117d/swra117d.pdf?ts=1644566399950

• 天线匹配，需要留意芯片设计说明，一般是50 Ohm的阻抗匹配；同时注意，天线位置不要铺地；

• 晶振要求，比如32KHz是否需要，16M晶振的精度要求；

04

软件开发要点

软件开发，建议直接基于功能最接近的示例进行添加，比如一般蓝牙Mesh会提供一个Level或OnOff的示例；

基于示例，开发者参考驱动接口，配置好管脚和PWM模块，然后在对应的蓝牙Mesh事件里面调用相关函数即可以实现功能；

这里在最初选择芯片时候，得了解芯片配套的开发工具，协议栈特性，驱动完整性和应用示例的情况；

记得有的芯片只提供类似命令行的开发环境，对习惯了Keil/IAR的开发者来说，就太酸爽了；

05

生产测试

生产测试，需要留意芯片配套的产测工具，以及是否开放烧录协议；一般公司都会提供PC产测工具和脱机烧录工具两套；

硬件方面，需要注意模组预留的生产测试点(通过治具的探针顶住)

生产环节，一个是进入/退出产测模式以及控制不同的产测功能（一般通过UART AT），一个是日志记录（一般通过UART LOG）；

生产测试，主要有几个环节：

• 固件烧录：烧录带应用功能及生产测试功能的固件；

• 进入产测模式；

• 通过AT进行功能测试：比如IO连通性；

• 射频测试：包括频偏，灵敏度，发射功率等；

• • 这里一般设计时候会保障频偏，灵敏度的性能；第一次产测进行完整的测试，以便于了解良率；

  • 一般测试37/38/39 3个信道；

  • 射频仪器方面，大同小易，目前iTest和IQ的偏多；

  • 射频测试，一般是进入蓝牙PTM模式进行，可以自行百度

• 退出产测模式，保存日志；

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