一种基于蓝牙的多模无线传输模组框架的制作方法

1.本实用新型属于无线通信技术领域，涉及多模无线传输模组，具体涉及一种基于蓝牙的多模无线传输模组框架。


背景技术：

2.随着无线通信技术和智能家居的发展，人们对蓝牙无线传输产品的功能需求越来越高，作为终端用户，pc周边如鼠标、键盘、游戏类终端、及物联网智能设备，对超低功耗、传输距离及设备功能要求不断提高，产品功能和外形不断完善，商家产品不断升级势在必行。由于各产品中蓝牙模组支持功能及尺寸封装不同，升级时需要重新进行相关开发，延长了开发周期并加大了产品成本，需要一种通用的多模无线传输模组实现不同的传输功能，加快产品升级。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种构建低延时、高速传、基于蓝牙的多模无线传输模组框架，该模组框架采取bga型底部焊接工艺，模组引脚由芯片中心方向引出，可有效的缩短信号传导距离，从而降低信号衰减，提高芯片的抗干扰和抗噪性能。本实用新型提供的模组框架体积小，其设计封装面积只有芯片的2.2倍，是现有同类模组封装体积的三分之一。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下。
5.一种基于蓝牙的多模无线传输模组框架，采用正方形设计，包括无线模块核心单元及87个功能引脚输出，其中所述功能引脚采用4层layout结构走线，分别设置在模组的底层；所述无线模块核心单元设置在模组顶层，具体包括一个双核mcu、一颗flash、一颗主时钟和一颗副时钟，对外部设备进行功能控制；该模组提供spi通信、i2c通信、j_link通信、uart通信的接口，及usb2.0全速通讯协议接口，支持bt、ble、2.4g及有线的多模无线传输。
6.进一步的，所述功能引脚分别设置在模组底层的外围，以13行乘以13列形式等间距分布，形成两个嵌套的正方形。
7.进一步的，位于所述大正方形右侧边中间的功能引脚为射频关键信号脚，该功能引脚相邻小正方形右侧边水平方向上对应的功能引脚位置为空，所述射频关键信号脚到mcu的输出距离为4.3mm，并预留有一组π网络匹配调整射频参数。
8.进一步的，所述无线模块核心单元包括的mcu设置在所述模组框架的正面偏中下方位置，其中所述mcu长宽均为7mm，其右侧边距离模组右边框为5.8mm，其底边距离模组下边框为3.8mm。
9.进一步的，所述flash设置在所述mcu的右下角，所述flash的右侧边距离模组右边框为1.1mm，底边距离模组下边框为2.1mm。
10.进一步的，所述主时钟设置在所述mcu的右上角，所述主时钟的右侧边距离模组右边框为1.5mm，上边距离模组上边框为1.3mm。
11.进一步的，所述副时钟设置在所述mcu的正左方，所述副时钟的左边距离模组左边框为1.2mm。
12.进一步的，所述模组框架的右下角设置为定位角，所述定位角位于所述flash右下方，所述定位角采用斜角设置。
13.进一步的，所述定位角的斜角设置为1.0mm。
14.进一步的，所述功能引脚中至少有19个可接地设置，确保各个功能快速形成回路。
15.进一步的，所述模组框架上方还设置有一个屏蔽罩，屏蔽外界对模组芯片的干扰及模组对外界产生的干扰和辐射。
16.进一步的，所述屏蔽罩采用正方形设计，边长为16.0mm，各边距离模组框架边框0.2mm。
17.综上，本实用新型的有益效果为，本实用新型提供的多模无线传输模组框架，尺寸小集成度高，节约空间，符合pc周边及智能家居产品的小型化发展趋势；具有统一的标准框架封装、可二次贴片，支持bt/ble/2.4g/有线多种模式传输，利于产品升级，缩短开发周期；射频关键信号脚的超短线走线设置，以及屏蔽罩的设计，有利于模组的射频参数调整，提高模组的抗干扰性。
附图说明
18.图1为模组框架顶层结构的示意图。
19.图2为模组框架底层引脚排列示意图。
20.图3为模组射频关键信号脚rf-out的设置示意图。
21.图4为模组屏蔽罩结构示意图。
22.图5为实施例1中键盘模组cd34的具体功能结构示意图。
实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优势更加清楚，以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处描述的最优的实施例仅用于解释本实用新型，并不用来限定本实用新型。
24.本实用新型的目的在于提供一种构建低延时、高速传、基于蓝牙的多模无线传输模组框架，该模组框架采取bga型底部焊接工艺，模组引脚由芯片中心方向引出，可有效的缩短信号传导距离，从而降低信号衰减，提高芯片的抗干扰和抗噪性能。
25.本实用新型提供的模组框架采用正方形设计，包括无线模块核心单元及87个功能引脚输出，其中所述功能引脚采用4层layout结构走线，分别设置在模组的底层；所述无线模块核心单元设置在模组顶层，具体包括一个双核mcu、一颗flash、一颗主时钟和一颗副时钟，对外部设备进行功能控制；该模组提供spi通信、i2c通信、j_link通信、uart通信的接口，及usb2.0全速通讯协议接口，支持bt、ble、2.4g及有线的多模无线传输。
26.图1为本实用新型提供的模组框架顶层结构的示意图，由图1可知，模组框架采用正方形设计，边长为16.8mm。所述mcu设置在模组框架顶层的正面偏中下方位置，其中所述mcu长宽均为7mm，其右侧边距离模组右边框为5.8mm，其底边距离模组下边框为3.8mm；所述flash设置在mcu的右下角，所述flash的右侧边距离模组右边框为1.1mm，底边距离模组下
边框为2.1mm；所述主时钟设置在mcu的右上角，所述主时钟的右侧边距离模组右边框为1.5mm，上边距离模组上边框为1.3mm；所述副时钟设置在mcu的正左方，所述副时钟的左边距离模组左边框为1.2mm。
27.图2为模组框架底层的功能引脚排列示意图，由图2可知，输出的功能引脚分别设置在模组底层的外围，以13行乘以13列形式等间距分布，形成两个嵌套的正方形。其中外围大正方形的各边上分别设置13个功能引脚，内围小正方形的右边上设置10个功能引脚，其余的三条边上分别设置11个功能引脚，共设置有87个功能引脚pin。各功能引脚直径均为0.6mm，功能引脚间距为0.6mm，内围小正方形左右相对边上水平方向设置的两个功能引脚间距为11.4mm，外围大正方形各边上的功能引脚距离最近的模组框架边框为0.9mm。模组功能引脚中至少有19个可接地设置，以保证每个功能都能快速的形成回路，从而使模组的emi工作性能更好。另外，模组框架位于flash右下方设置为定位角，所述定位角采用斜角设置，斜角最好设置为1.0mm。
28.同时，图2也示出了所有功能引脚pin的排列位置，各功能引脚按行排列，每行引脚序号从左到右依次减小，各行引脚序号分别为（m13-m1）、（l13-l1）、（k13-k12,k2-k1）、（j13-j12,j2-j1）、（i13-i12,i2-i1）、（h13-h12,h2-h1）、（g13-g12,g1）、（f13-f12,f2-f1）、（e13-e12,e2-e1）、（d13-d12,d2-d1）、（c13-c12,c2-c1）、（b13-b1）、（a13-a1），各功能引脚定义如下。
29.pin a1，名称为gnd，功能定义：电源地。
30.pin a2，名称为mcu_spi-mosi_fp，功能定义：指纹数字输入spi输入。
31.pin a3，名称为p0.01_xl2，功能定义：nc。
32.pin a4，名称为battery_ntc_mcu，功能定义：电池ntc温度检测。
33.pin a5，名称为mcu_row0_key，功能定义：矩阵扫描-行。
34.pin a6，名称为mcu_col13_key，功能定义：矩阵扫描-列。
35.pin a7，名称为mcu_col0_key，功能定义：通矩阵扫描-列。
36.pin a8，名称为gnd，功能定义：电源地。
37.pin a9，名称为mcu_row4_key，功能定义：矩阵扫描-行。
38.pin a10，名称为mcu_row5_key，功能定义：矩阵扫描-行。
39.pin a11，名称为32kp，功能定义：nc。
40.pin a12，名称为m_v30，功能定义：nc。
41.pin a13，名称为gnd，功能定义：电源地。
42.pin b1，名称为mcu_spi-clk_fp，功能定义：数字输入spi输入。
43.pin b2，名称为mcu_spi-miso_fp，功能定义：指纹数字输入spi输出。
44.pinb3，名称为 mcu_intn_io，功能定义：扩展中断输出控制，低电平有效。
45.pin b4，名称为board id，功能定义：id批次检测。
46.pin b5，名称为mcu_row1_key ，功能定义：矩阵扫描-行。
47.pin b6，名称为mcu_row2_key，功能定义：矩阵扫描-行。
48.pin b7，名称为mcu_row3_key，功能定义：矩阵扫描-行。
49.pin b8，名称为mcu_row6_key ，功能定义：矩阵扫描-行。
50.pin b9，名称为 uart_tx，功能定义：串口tx。
51.pin b10，名称为32km,功能定义：nc。
52.pin b11，名称为vbus ，功能定义：连接到pmu电源管理芯片。
53.pin b12，名称为vdd ，功能定义：主供电电源3.3v。
54.pin b13，名称为vdd ，功能定义：主供电电源3.3v。
55.pin c1，名称为mcu_int_fp，功能定义：指纹模组中断控制。
56.pin c2，名称为mcu_rst_fp ，功能定义：指纹模组复位。
57.pin c12，名称为mcu_col10_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
58.pin c13，名称为led,功能定义：电源指示。
59.pin d1，名称为mcu_col4_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
60.pin d2，名称为alert ，功能定义：库仑计中断。
61.pin d12，名称为led，功能定义：电源指示。
62.pind13，名称为 hsd1+ ，功能定义：usb通讯。
63.pin e1，名称为mcu_col2_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
64.pin e2，名称为mcu_col1_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
65.pin e12，名称为 hsd1+ ，功能定义：usb通讯。
66.pin e13，名称为mcu_col11_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
67.pin f1，名称为gnd，功能定义：电源地。
68.pin f2，名称为gnd，功能定义：电源地。
69.pin f12，名称为mcu_col12_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
70.pin f13，名称为mcu_col15_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
71.pin g1，名称为rf，功能定义：射频信号输出。
72.pin g12，名称为mcu_state_win ，功能定义：win系统识别脚，低电平有效。
73.pin g13，名称为mcu_button_fp ，功能定义：指纹按钮识别，高电平有效。
74.pin h1，名称为gnd，功能定义：电源地。
75.pin h2，名称为gnd，功能定义：电源地。
76.pin h12，名称为mcu_col6_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
77.pin h13，名称为mcu_col5_key，功能定义：矩阵扫描-列。
78.pin i1，名称为gnd，功能定义：电源地。
79.pin i2，名称为 bt_rst,功能定义：蓝牙复位。
80.pin i12，名称为nc。
81.pin i13，名称为mcu_col8_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
82.pin j1，名称为tx，功能定义：基本uart tx数字输出。
83.pin j2，名称为rx，功能定义：基本uart rx数字输入。
84.pin j12，名称为mcu_col9_key，功能定义：矩阵扫描-列。
85.pin j13，名称为gnd，功能定义：电源地。
86.pin k1，名称为 swdclk，功能定义： j-link通讯。
87.pin k2，名称为 swdio，功能定义： j-link通讯。
88.pin k12，名称为hdrvm，功能定义：usb通讯。
89.pin k13，名称为hdrvp，功能定义：usb通讯。
90.pin l1，名称为gnd，功能定义：电源地。
91.pin l2，名称为gnd，功能定义：电源地。
92.pin l3，名称为gnd，功能定义：电源地。
93.pin l4，名称为mcu_col7_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
94.pin l5，名称为mcu_sda_all ，功能定义：i2c总线sda。
95.pin l6，名称为mcu_col3_key ，功能定义：矩阵扫描-列。
96.pin l7，名称为gnd，功能定义：电源地。
97.pin l8，名称为mcu_state_mac ，功能定义：mac系统识别，低电平有效。
98.pin l9，名称为mcu_rst_io_rx ，功能定义：扩展ic 复位，低电平有效。
99.pin l10，名称为xl1 ，功能定义：na。
100.pin l11，名称为v18，功能定义：na。
101.pin l12，名称为gnd，功能定义：电源地。
102.pin l13，名称为mcu_int_pmu ，功能定义：电源管理中断控制。
103.pin m1，名称为gnd，功能定义：电源地。
104.pin m2，名称为gnd，功能定义：电源地。
105.pin m3，名称为gnd，功能定义：电源地。
106.pin m4，名称为mcu_int_nfc，功能定义：nfc_int中断引脚，低电平有效。
107.pin m5，名称为mcu_scl_all ，功能定义：i2c总线scl。
108.pin m6，名称为mcu_row7_key，功能定义：矩阵扫描-行。
109.pin m7，名称为mcu_ntc_vbus ，功能定义：usb接口温度检测。
110.pin m8，名称为m18，功能定义：1.8 v内部电源。
111.pin m9，名称为mcu_spi-cs_fp，功能定义：指纹模组spi_cs通讯。
112.pin m10，名称为mcu_col14_key，功能定义：矩阵扫描-列。
113.pin m11，名称为gnd，功能定义：电源地。
114.pin m12，名称为gnd，功能定义：电源地。
115.pin m13，名称为gnd，功能定义：电源地。
116.为了有效的缩短信号传导距离，降低无线传输过程中信号的衰减，将射频关键信号脚（rf-out）进行特殊处理，引脚由mcu中心方向直接引出并进行超短的走线，给外设留足了空间，具体如图3所示，功能引脚g1即为rf-out，从mcu到射频输出的距离优选4.3mm。功能引脚rf-out还预留了1组π网络，用于匹配调整射频参数。
117.作为优选，模组框架上方还可以设置一个屏蔽罩，用于屏蔽外界对模组芯片的干扰及模组对外界产生的干扰和辐射，提高芯片的抗干扰和抗噪性能。具体如图4所示，屏蔽罩采用正方形设计，边长尺寸为16.0mm，距离模组框架边框0.2mm。
实施例
118.作为具体的实施方式，本实施例利用该模组框架开发生产蓝牙双模键盘模组cd34，并结合附图进行详细说明。
119.如图5所示，蓝牙双模键盘模组cd34由一个mcu外挂一颗4线spi flash、主副时钟构成，其中mcu具有1mb的flash和265kb的ram，主时钟为16mhz，副时钟为32khz，该蓝牙模组
兼容bt 5.0及以下的版本，与外界设备进行数据传输。所述mcu通过i2c接口可分别与外围的pmu充电管理芯片、库仑电量计芯片、nfc芯片、指纹芯片、io扩展芯片（防烧毁、电源指示led、中断控制等功能控制）多个芯片实现指令通讯，满足高端商务键盘的多功能需求，通过多模切换开关支持bt、ble、2.4g和有线四种模式无线传输，实现一机多模的不同体验。
120.利用本实用新型提供的通用模组框架可以快速开发低延时、高速传、满足多种产品功能需求的多模无线传输模组，以尺寸小、功能多的优点加速智能产品的迭代和升级。
121.综上，本实用新型提供的多模无线传输模组框架，尺寸小集成度高，节约空间，符合pc周边及智能家居产品的小型化发展趋势；具有统一的标准框架封装、可二次贴片，支持bt/ble/2.4g/有线多种模式传输，利于产品升级，缩短开发周期；射频关键信号脚的超短线走线设置，以及屏蔽罩的设计，有利于模组的射频参数调整，提高模组的抗干扰性。
122.以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于蓝牙的多模无线传输模组框架，采用正方形设计，其特征在于，包括无线模块核心单元及87个功能引脚输出，其中所述功能引脚采用4层layout结构走线，分别设置在模组底层；所述无线模块核心单元设置在模组顶层，具体包括一个双核mcu、一颗flash、一颗主时钟和一颗副时钟，对外部设备进行功能控制；所述模组框架提供spi通信、i2c通信、j_link通信、uart通信接口，及usb2.0全速通讯协议接口，支持bt、ble、2.4g及有线多模无线传输。2.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述功能引脚分别设置在模组底层的外围，以13行乘以13列形式等间距分布，形成两个嵌套的正方形。3.根据权利要求2所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，位于所述大正方形右侧边中间的功能引脚定义为射频关键信号脚，所述射频关键信号脚的相邻小正方形右侧边水平方向上对应的功能引脚位置为空，所述射频关键信号脚到所述mcu的输出距离为4.3mm，并预留有一组π网络匹配调整射频参数。4.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述mcu设置在所述模组框架的正面偏中下方位置，其中所述mcu长宽均为7mm，其右侧边距离模组右边框5.8mm，底边距离模组下边框3.8mm。5.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述flash设置在所述mcu的右下角，所述flash的右侧边距离模组右边框1.1mm，底边距离模组下边框2.1mm。6.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述主时钟设置在所述mcu的右上角，所述主时钟的右侧边距离模组右边框1.5mm，上边距离模组上边框1.3mm。7.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述副时钟设置在所述mcu的正左方，所述副时钟的左边距离模组左边框1.2mm。8.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述模组框架的右下角设置为定位角，所述定位角位于所述flash右下方，所述定位角采用斜角设置。9.根据权利要求1所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述功能引脚中至少有19个可接地设置，确保各个功能快速形成回路。10.根据权利要求1-9任意一项所述的多模无线传输模组框架，其特征在于，所述模组框架上方还设置有一个屏蔽罩，所述屏蔽罩采用正方形设计，边长为16.0mm，各边距离模组框架边框0.2mm，能够屏蔽外界对模组芯片的干扰及模组对外界产生的干扰和辐射。

技术总结
本实用新型涉及一种基于蓝牙的多模无线传输模组框架，属于无线通信技术领域，包括无线模块核心单元及87个引脚输出，其中引脚采用4层Layout结构走线，设置在模组底层；无线模块核心单元设置在模组顶层，具体包括一个双核MCU、一颗FLASH、一颗主时钟和一颗副时钟，对外设进行功能控制；模组框架提供SPI通信、I2C通信、J_link通信、UART通信接口及USB2.0接口，支持BT、BLE、2.4G及有线多模无线传输。本模组框架体积小节约空间，具有统一的标准框架封装，可二次贴片，利于产品升级；引脚从芯片中心方向直接引出，有效缩短了信号传导距离、降低信号衰减，从而提高芯片抗干扰和抗噪性能。从而提高芯片抗干扰和抗噪性能。从而提高芯片抗干扰和抗噪性能。


技术研发人员：幸仁志 钟德
受保护的技术使用者：深圳市中易腾达科技股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/9/3