P05 · YBO Air Gateway — 设计附录(Level 2)
1. 范围
- 本附录设计内容:框图、含分模式预算的电源树(包括解决
P05-air-gateway.md §15 第 8 项的监听待机状态,以及针对 §15 第 10 项的 buck 裕量建议)、ESP32-C5 引脚预算与协处理器互连、含第四辐射体建议(§15 第 6 项)的分频段射频前端、CAN/N2K/RS-485 前端、共址方案、固件架构、诊断、EOL 测试、BOM 骨架。 - 保留在 Level-1 的内容:型号与 SKU、FR 列表、容量(≤32 开关 / 128 按键,≤64 标签)、芯片候选及其冻结门槛、机械、合规路径、成本、验证计划(
P05-air-gateway.md §2–§15)。端点(开关)设计上下文见 P05-air-switch.md。 - 工程路线:基于 ESP-IDF 的全新自研设计(secure boot v2、A/B OTA,依
P05-air-gateway.md §9);不采用供应商基础方案。一块 PCB 仅通过贴装差异服务 EU / US / Gateway-E / SMA 选配(P05-air-gateway.md §2)。
2. 框图
V+ 9-32 V ── Schottky ── SMBJ33A ── LC ─┬─ LMR36506-Q1 buck 3.3 V ─ 3V3 ─┬─ ESP32-C5 host
GND │ (0.6 A, spread spectrum) ├─ 3V3_RF LDO ─ SX1262 · CC1354P10 · SAW/SPDT
SHIELD ─ 1 nF ∥ 1 MΩ ─ GND *(t)* │ ├─ nRF54L15 · THVD1450 · LEDs · expander
└─ LMR36503-Q1 buck 5.0 V ─ 5V0 ── TJA1463 #1 VCC+VBAT (wake rcvr alive in PFM)
[Gateway-E reserve: RJ45 magjack ─ Si3404 PoE PD ─ V+ node; W5500 ─ SPI2 CS_ETH]
N2K Micro-C V+ ── micro-LDO 5 V *(t)* ── TJA1463 #2 VCC+VBAT (LEN 1, powers nothing else)
YBO CAN FD ── CMC ── TJA1463 #1 ── TWAI0 ┌────────────── ESP32-C5 ──────────────┐
N2K 250 k ── CMC ── TJA1463 #2 ── TWAI1 ────┤ Wi-Fi 6 2.4/5 GHz + BLE GATT → ANT-A │── USB-C (GPIO13/14, service)
RS-485 A/B ── CMC ── SM712 ── THVD1450 ─ UART1 (auto-DE) │── I2C ── expander: 3 LEDs, button,
│ UART0+COEX SPI2+CS SPI2+CS │ BOOT_COP, W5500 INT
nRF54L15 BLE scanner CC1354P10 SX1262 (LR1121 alt.)
chip antenna ANT-A2 433 front 868/915 front
end ANT-B end ANT-C
RESET_COP (shared open-drain from host + 3.3 V hardware watchdog); NTC near PAs → C5 ADC
3. 电源树与预算
| 电源轨 | 来源 / 稳压器 | 负载 | 活动 | 监听待机 | 休眠 | 备注 |
|---|
| V+ 9–32 V | 总线输入:Schottky + SMBJ33A + LC | 两颗 buck | 12 V 下 ≈40 mA (t) | 12 V 下 ≤8 mA (t) | 12 V 下 ≤0.2 mA | 反接/瞬态防护依 P05-air-gateway.md §5;输入 2 × 22 µF (t),在监听待机负载下保持时间 ≥10 ms (t) |
| 3V3 | LMR36506-Q1,0.6 A,Iq 4 µA(https://www.ti.com/product/LMR36506-Q1 ) | C5、nRF54L15、THVD1450、3V3_RF LDO、LED、扩展器 | 80–120 mA(P05-air-gateway.md §5) | ≈15 mA (t) | ≈17 µA | 500 mA 峰值仲裁校验见下文 |
| 3V3_RF | 由 3V3 供电的低噪声 LDO,300 mA 级 (t),EN 由 C5 控制 | SX1262、CC1354P10、SAW/SPDT 偏置 | RX 合计 ≈11 mA(§7 Level-1 数值) | ≈1.1 mA (t) | 0(EN 拉低) | 切断休眠时的射频漏电;器件在 EVT 前端冻结时选定 |
| 5V0 | LMR36503-Q1,0.3 A,Iq 4 µA(依 P06-key-design.md §3,https://www.ti.com/product/LMR36503-Q1 ) | TJA1463 #1 VCC + VBAT | 典型 ≈7 mA,显性发送峰值 ≈70 mA (t) | ≈7 mA | ≈15 µA | TJA1463 VCC 4.5–5.5 V、VBAT ≤28 V——两者均不可挂在 9–32 V 总线上;Level-1 §3 电源树只列出 3.3 V 轨,故 5 V CAN 轨在此新增 (t) 并列入 §11 |
| N2K 5 V | 由 N2K V+ 供电的 micro-LDO (t)(150 mA 级,未核实) | TJA1463 #2 VCC + VBAT | ≈7 mA | ≈0(standby) | ≈15 µA | 保持 LEN 1:N2K 只为 CAN #2 收发器一侧供电(P05-air-gateway.md §5) |
| 模式 | 定义 | 3V3 计算 | 依据 |
|---|
| 独立-活动 | Wi-Fi STA + MQTT mTLS 在线,三路接收机全开,LoRa TX 占空比 ≤1 %(EU-868 占空预算,FR-16) | C5 Wi-Fi 已关联 ≈60 mA (t) + nRF54L15 RX 3.4 mA + CC1354P10 RX 5.8 mA + SX1262 RX 4.6 mA + LoRa TX 118 mA × 1 % ≈ 1.2 mA + LED/杂项 3 mA ≈ 78 mA → 落在 Level-1 的 80–120 mA 区间内 | P05-air-gateway.md §5、§7 |
| 系统-活动 | Wi-Fi 关闭,三路接收机监听,YBO CAN 正常 | 原样引用 Level-1 的 ≈50–70 mA (t) | P05-air-gateway.md §5 |
| 监听待机 (t) | 解决 §15 第 8 项的新状态:由 Hub POWER standby 指令进入;Air 保持完全可用(ACK ≤100 ms 依然成立);Wi-Fi 关闭 | C5 auto-light-sleep 带 TWAI RX 唤醒 ≈3 mA (t) + nRF54L15 连续扫描 3.4 mA + CC1354P10 RX 10 % 占空嗅探 ≈0.6 mA (t) + SX1262 占空 RX/CAD ≈0.5 mA (t) + TJA1463 #1 normal(总线监听)、#2 standby + 杂项 2 mA (t) → 预算 3V3 上 ≤20 mA + 5V0 上 7 mA → 12 V 下 ≤8 mA (t) | 与 sleep 区分开,因此 ≤5 mA 家族规则不受影响 |
| 休眠 | 总线 POWER sleep 指令、无布防标签:Wi-Fi 关闭,所有射频进入休眠/关断,3V3_RF 断电,C5 深度睡眠,由 TJA1463 WUP 唤醒(FR-20) | 芯片底噪 ≈60 µA(依 P05-air-gateway.md §5)+ 第二颗 buck 4 µA + 漏电 ≈2 µA (t) → ≈66 µA;按 PFM 轻载效率 50 % (t) 折算 12 V 下 ≈0.2 mA——比 ≤5 mA 规则低 25 倍 | 若已注册并布防标签,网关改为保持监听待机(FR-10 标签评估必须存续),并在标签告警时以 WUP 唤醒总线——建议 (t),见 §11 |
峰值裕量(Level-1 §15 第 10 项):FR-23 仲裁后允许的最坏叠加 = C5 Wi-Fi TX 突发 ≈350 mA (t) + SX1262 +22 dBm 118 mA + 接收机 ≈15 mA ≈ 480 mA ≤ 500 mA;固件绝不在 Wi-Fi 突发内叠加 CC1354P10 +20 dBm 的 69 mA(排队 ≤50 ms (t),P05-air-gateway.md §10)。相对 0.6 A 额定的裕量 = 120 mA(20 %)。建议:保留 LMR36506-Q1,并在布板时让 LMR36510 1 A 同系器件(4.2–65 V,1 A,Iq 26 µA,https://www.ti.com/product/LMR36510 )成为焊盘/贴装级替换 (t);仅当 EVT 示波器测试(P05-air-gateway.md §14)显示 >500 mA 或轨电压 ❤️.1 V 时才贴装。26 µA 对 4 µA 的 Iq 代价会把休眠底噪抬高到 ≈88 µA——仍远低于规则限值。
4. 接口与引脚预算
ESP32-C5:29 个 GPIO(GPIO0–28)、2 路 TWAI(CAN FD)、GP-SPI2、3 路 UART、6 通道 12 位 ADC;封装内置 flash 的型号将 flash 内部键合(SPI 焊盘 NC),因此 29 个引脚全部可用(数据手册、硬件设计指南)。
| 外设 | 引脚数 | 功能 |
|---|
| TWAI0 / TWAI1 | 4 | TXD/RXD 接 TJA1463 #1(YBO)与 #2(N2K) |
| CAN 控制 | 4 | STB_N ×2、EN 共享、ERR_N 线或 |
| SPI2 + CS | 6 | SCLK/MOSI/MISO 共享;CS_SX、CS_CC、CS_ETH |
| SX1262 | 2 | BUSY、DIO1(DIO2 驱动其专属 SPDT,DIO3 驱动 TCXO——不占主控引脚) |
| CC1354P10 | 1 | IRQ |
| RESET_COP | 1 | 至全部三颗协处理器的共享开漏复位 |
| UART0 + COEX | 3 | nRF54L15 链路 TX/RX;PTA grant 线(C5 在 Air RX 窗口内暂停 Wi-Fi TX,P05-air-gateway.md §6) |
| UART1 | 2 | RS-485 TX/RX;DE 由 TX 自动换向 (t) |
| USB | 2 | GPIO13/14 D−/D+,USB-Serial/JTAG 维护口 |
| I2C | 2 | 8 位扩展器(PCA9554 类,未核实):3 个 LED、配对按钮、BOOT_COP、W5500 INT |
| ADC | 2 | V+ 分压(11:1 (t))、PA 附近的 NTC |
| 合计 | 29 / 29 | 零空余——这是扩展器决策(§11)的驱动因素;应急方案:NTC 移到 CC1354P10 的一路 ADC 输入 |
Strapping 纪律:GPIO25–28(启动模式)与 GPIO7/MTDI 只承载输出或外部上下拉与所需 strap 电平一致的 CS 线;RESET_COP、TWAI RXD 与 UART RX 绝不落在 strapping 引脚上。连接器引脚定义(YBO V+/GND/CAN_H/CAN_L/SHIELD、N2K Micro-C、RS-485 A/B/GND、USB-C、RJ45)原样引用 P05-air-gateway.md §6。
谁复位/升级谁:3.3 V 硬件看门狗复位主控;主控每次复位都拉起 RESET_COP(Level-1 §10)。升级随同一份签名主控 bundle 分发(P05-air-gateway.md §9):nRF54L15 经 UART0 上的 MCUboot 串行恢复(BOOT_COP 经扩展器)、CC1354P10 经 SPI2 上的 TI ROM 串行 bootloader、LR1121(仅备选)固件镜像走 SPI;SX1262 无固件。任何协处理器都无法复位或重刷主控。
5. 分模块电路设计
5.1 R1 主控射频——ANT-A(2.4 / 5 GHz)
- C5 RF 引脚 → 依 Espressif 设计指南的 pi 匹配 → 2.4 GHz 带通滤波器(Level-1 §6 前端规则)→ 双频 PCB 天线;5 GHz 路径在 EVT 预扫(EN 301 893)中验证。净空区与匹配在最终射频透明外壳内调试,绝不在裸板上调(与
P05-air-switch.md §8 同一规则)。
5.2 R1b 专用 BLE 扫描器——ANT-A2(第四辐射体,解决 §15 第 6 项)
- 建议 (t):为 nRF54L15 配专用 2.4 GHz 贴片天线 + BPF,而非从 ANT-A 分路/切换。分路器让每条接收报文损失 ≥3.5 dB (t),并把 C5 的 +20 dBm 发射直接耦合进扫描器前端,破坏
P05-air-gateway.md §7 的连续扫描立论;贴片天线为成本类别 C、约 50 mm² (t),且仍计入计划中的内部 2.4 GHz 端口(Level-1 §6 备注)。同频段保护靠时域:PTA grant 线——因为 30 dB 端口隔离在 C5 突发期间仍会给扫描器留下 −10 dBm。
5.3 R2 sub-GHz FSK——ANT-B(433 MHz,仅 EU SKU)
- TX:CC1354P10 PA(+20 dBm)→ 7 阶谐波 LPF (t) → SPDT;RX:SPDT → 433.92 MHz SAW(器件类别未定,在 EVT 前端冻结时选定;选型限值 (t):IL ≤2.5 dB、带外抑制 ≥40 dB)→ LNA。SPDT:pSemi PE4259,10–3000 MHz,1 GHz 处 IL 0.35 dB、隔离 30 dB,P1dB +33.5 dBm,SC-70-6(https://www.psemi.com/pdf/datasheets/pe4259ds.pdf )——两个 sub-GHz 端口共用一种开关。设计规则:433.92 MHz 的二次谐波(867.84 MHz)落在 ANT-C 的 863–870 MHz 频段内,因此 LPF 按 2f0 处 ≥50 dBc (t) 设计,超出 EN 300 220 −36 dBm 杂散限值的要求,且 R2-TX/R3-RX 组合是灵敏度恶化矩阵(§9)中的必测行。US SKU 整个模块不贴装(
P05-air-gateway.md §2)。
5.4 R3 LoRa——ANT-C(863–870 / 902–928 MHz)
- SX1262 配 DIO2 控制的 PE4259 SPDT、按频段选择的 RX SAW + PA 后置 LPF、DIO3 上的 32 MHz TCXO(±2 ppm (t)),DC-DC 模式(
P05-air-gateway.md §6)。仅贴装随 SKU 不同;LR1121 备选在 M3 冻结时共用焊盘策略(Level-1 §7)。匹配按频段在外壳内调试。
5.5 隔离目标 (t)
| 路径 | 端口隔离 | 前端抑制 | 合计目标 |
|---|
| ANT-A ↔ ANT-A2(同频段) | ≥30 dB(Level-1 §6 规则) | 无法提供 | PTA 时域仲裁为强制要求 |
| ANT-A ↔ ANT-B / ANT-C | ≥30 dB | SAW 在 2.4 GHz 处 ≥40 dB (t) | ≥70 dB |
| ANT-B ↔ ANT-C | ≥30 dB | SAW 在另一频段 ≥30 dB (t) + LPF 在 867.84 MHz 处 ≥50 dBc | ≥60 dB;依 P05-air-gateway.md §14 以 ≤3 dB 灵敏度恶化判定通过 |
5.6 CAN、RS-485 与保护前端
6. 天线与共址方案
| 端口 | 布局位置 (t) | 接地 / 馈线规则 |
|---|
| ANT-A PCB 双频 | 顶边,左角 | 馈点下方完整地平面,辐射体处净空;与 ANT-A2 距离 ≥40 mm(Level-1 §6) |
| ANT-A2 贴片 | 底边,右角 | 独立净空区;与 ANT-A 通过 PTA 协调 |
| ANT-B 螺旋 / SMA | 左短边,竖直,外壳顶部 | 距 868/915 PA ≥20 mm;距 ANT-C ≥30 mm (t) |
| ANT-C 螺旋 / SMA | 右短边,竖直 | 距 433 PA ≥20 mm;SMA 选配:50 Ω 同轴至穿壁接头 |
单一连续地平面,射频区块用过孔栅栏围合;螺旋天线靠外壳高度避开 DIN 导轨金属件。验证挂钩:每个 TX/RX 组合、两种天线选配都要跑 P05-air-gateway.md §14 的 EVT 灵敏度恶化矩阵(≤3 dB 恶化、≥30 dB 隔离);R2 谐波进入 R3 的用例作为显式行加入。
7. 固件架构
| 任务 | 周期 | 功能 |
|---|
| air_rx | 事件 | 来自 nRF54L15(UART0)与 CC1354P10/SX1262(SPI2)的报文:AES-128 CCM 校验、counter32 严格递增测试(FR-02)、ACK ≤100 ms(FR-01) |
| binder | 事件 | 手势 → 目标查找;按模式发出 YBO CMD、PGN 127502 或 Modbus 事件;按 X01 §5 生命周期跟踪每条命令 |
| can_ybo | 事件 + 1 s | 仅系统模式:HB 1 s,CMD/ACK/STATE,ALARM code 13(标签),AUDIT 至 Hub,TELEM 1 页,DIAG,CFG/OTA,POWER 指令(X01-ybo-can-protocol.md §3–§4、§8) |
| n2k | 事件 | 独立模式:TX 127502,解析 127501 得 LED 状态,缓存 129025 供标签告警(FR-04/FR-11) |
| modbus_slave | 事件 | 寄存器映射见下;任何 ≤64 寄存器的读块 ≤20 ms 内应答(FR-15,P05-air-gateway.md §9) |
| supervisor | 1 s 轮 | 端点调度器:32 个开关按 30 min HB(漏 3 次判失联,FR-09),64 个标签按 2–5 s 级;浸水突发评估 → 告警 ≤2 s (t)(FR-10) |
| lorawan_q | 事件 + RX1/RX2 | Class A 上行队列 ≥1,000 事件 (t) 存于 NVM,优先级 标签告警 > 开关失联 > 遥测,区域空口时间预算(FR-16,Level-1 §9) |
| uplink | 事件 | MQTT mTLS 客户端(独立模式)或备份 Wi-Fi(系统模式,FR-19);审计存储转发 |
| power_mgr | 100 ms | 模式/电源状态机,FR-23 TX 仲裁,仅当 air_rx + binder + can_ybo/n2k 都已运行才喂看门狗 |
模式状态机(模式本身是 Studio 的显式配置,绝不自动检测——P05-air-gateway.md §10;本状态机只处理在线状态与切换):
| 状态 | 事件 | 下一状态 | 动作 |
|---|
| unconfigured | 绑定表 CRC 通过 + 模式已设置 | 按模式 | 在此之前:不发出任何东西(Level-1 §10 默认状态) |
| system-active | Hub HB 连续漏 3 × 1 s | hub-lost | 启动 60 s 定时器;本地 Air 逻辑不受影响 |
| hub-lost | ≥60 s (t) 且 Studio 中启用了备份 | backup-uplink | Wi-Fi STA 上线,仅告警(FR-19) |
| backup-uplink | Hub HB 恢复 | system-active | Wi-Fi 下线,重放缓存的 AUDIT |
| standalone-active | 云/MQTT 丢失 | standalone-offline | 本地 UI + N2K/Modbus 继续工作;存储转发 |
| standalone-offline | 云恢复 | standalone-active | 按优先级顺序清空队列 |
| 任一活动态 | POWER standby 指令 | listen-standby | §3 预算;Air 完全可用 |
| 任一活动态 | POWER sleep 指令,无布防标签 | sleep | 射频关闭,≤5 mA 路径,TJA1463 WUP 唤醒(FR-20) |
| 任一活动态 | POWER sleep 指令,有布防标签 | listen-standby | 建议 (t):标签守护下限;标签告警 → WUP 唤醒总线 |
- 绑定表:依
P05-air-gateway.md §9 ≤128 条按键条目(开关 UID、按键、手势、目标类型/id、选项),CRC-32,双副本磨损均衡 NVS,从加密的 Studio 备份恢复(FR-07);独立模式网关保留 3 个配置版本(X02-config-schema.md §2)。 - 配置依
X02-config-schema.md:能力块上报 AIR-GW、radio_allow_list(§8)、端点容量、绑定表版本;接受的对象:自身的 nodes[] 条目(mode、endpoints)、类型为 wireless_key、n2k_switch、modbus_target、scene 的 bindings,以及 permissions;护栏 G-01/G-13 在 Studio 强制执行,加载时复检。 - N2K 映射表(NVM,来自
n2k_switch 绑定):binding_id → {bank_instance, channel} → TX PGN 127502;按 instance 过滤的 RX PGN 127501 在 5 s 窗口内驱动按键 LED 状态;无回读 → timeout 审计(FR-06)。 - Modbus RTU 从站映射骨架 (t):0x0000–0x000F 身份/版本/模式;0x0010–0x001F 状态(供电、温度、上行、各射频 RSSI 底噪、队列深度);0x0020–0x0027 已确认按键状态位图(128 位);0x0030–0x0037 标签在位 + 告警标志;0x0040–0x005F 按键事件 FIFO(seq、开关 id、按键、手势);0x0060–0x006F 主站回读寄存器——网关只在主站写入这些寄存器后才显示已确认状态(FR-05)。
- OTA:ESP-IDF
ota_0/ota_1 + otadata,自检失败回滚,防回滚计数器(Level-1 §9);协处理器镜像随同一签名 bundle,仅在主控分区通过自检后应用;DIAG 中携带全部四颗可编程 IC 的版本向量。 - 安全:设备级 Air 密钥存于 C5 key manager,MQTT 双向 TLS、设备级身份、无入站端口(FR-17),全链路签名镜像,物理动作触发的配对窗口 ≤60 s(FR-13),区域允许列表锁定(FR-14)。
| 故障 | 检测 | 响应 |
|---|
| 协处理器无响应 | 链路心跳 / SPI 超时 | RESET_COP 脉冲 ×3,之后在 DIAG 中标记该射频降级;其余射频继续运行(Level-1 §10) |
| 绑定 NVM CRC 失败 | 启动检查 | 不发出任何东西;DIAG 标志;等待 Studio 恢复 |
| 计数器表损坏 | NVS CRC | 拒绝受影响端点直至重新配对;审计 replay 事件 |
| Buck 欠压 / V+ 超范围 | ADC + LVD | 先关 Wi-Fi,再禁止 TX;TELEM 标志 |
| Bus-off(任一 CAN) | TWAI 状态 | 依 X01 自动恢复;ALARM 11;N2K 静默绝不阻塞 Air |
| 看门狗复位 | 硬件看门狗 | 主控 + 协处理器复位;待处理命令仅从回读重新推导 |
8. 诊断与遥测点
| 名称 | 单位 | 速率 | 来源 |
|---|
| rssi_floor[r1, r1b, r2, r3] | dBm | ≤1 msg/10 s (t)(FR-22) | 各射频噪声估计 |
| switches_lost, tags_lost, roster_count | count | 10 s | supervisor |
| queue_depth, uplink_state, mode | count, enum | 10 s | lorawan_q, uplink |
| supply_v, board_temp, pa_temp | V, °C | 10 s | ADC 分压、C5 片上传感器、NTC |
| airtime_used[r2, r3] | 区域预算的 % | 10 s | 占空比调度器(FR-16) |
| fw_versions[4], active_slot, cfg_hash | version | 启动时、按请求 | DIAG page 3,依 X01-ybo-can-protocol.md §4.9 |
| 审计环(≥4,096 条记录 (t)) | record | Hub 补拉 | NVM 环形缓冲,依 X01-ybo-can-protocol.md §4.6 |
9. 产线测试与校准
| 步骤 | 方法 | 限值 |
|---|
| ICT + 烧录 | 电源轨、短路;USB-C:secure boot、flash 加密、设备密钥、UID;协处理器镜像 | 3V3 3.3 ± 0.1 V;5V0 5.0 ± 0.15 V;启动日志 OK |
| 分频段射频,传导 | 治具 SMA 抽头:各贴装频段的 TX 功率与 RX 灵敏度 | 433 +20 dBm ± 1.5 dB (t);868/915 按 profile 允许列表 (t);−100 dBm 级下 RX PER ≤1 % (t);谐波满足 EN 300 220/328 模板 |
| 天线 VSWR | 最终外壳内回损扫频,两种天线选配 | 每端口 ≤2:1 (t) |
| Wi-Fi/BLE 耦合 | C5 BLE 以固定电平发射,nRF54L15 上报 RSSI | 与金样偏差 ±6 dB (t) 以内——捕捉 ANT-A/ANT-A2 装配缺陷 |
| 灵敏度恶化抽样 | 每批 1 台:完整 §14 EVT 矩阵,含 R2 谐波进入 R3 | ≤3 dB 恶化,≥30 dB 隔离(P05-air-gateway.md §14) |
| 总线回环 | 治具 Core 仿真器:YBO CMD/ACK/STATE 循环;N2K 127502/127501 回显;Modbus 轮询 | ACK ≤100 ms;RS-485 应答 ≤20 ms;WUP 唤醒 ≤500 ms (t) |
| Profile 锁定 | 尝试启用未贴装频段 | 被拒绝并审计(FR-14);允许列表签名验证通过 |
10. BOM 骨架
| 模块 | 主要物料(器件类别) | 数量 | 成本类别 | 供应风险 |
|---|
| 主控 | ESP32-C5(封装内置 flash) | 1 | A | 中——量产门槛在 M3(P05-air-gateway.md §7) |
| 射频 | nRF54L15、CC1354P10(EU)、SX1262 + TCXO | 3 + 1 | A + B | 中(四家供应商组合) |
| 射频前端 | SAW ×2、PE4259 ×2、LPF/BPF/匹配、贴片天线、PCB 天线、2 根螺旋天线或 SMA 套件 | ≈40 | 各 C | 中(SAW 交期) |
| CAN / N2K | TJA1463 ×2、CMC ×2、micro-LDO | 5 | B + C | 低 |
| RS-485 | THVD1450、SM712、跳线 | 3 | B + C | 低 |
| 电源 | LMR36506-Q1、LMR36503-Q1、Schottky、SMBJ33A、LC、大容量电容、3V3_RF LDO、看门狗 | ≈12 | B + C | 低 |
| 逻辑/UI | I2C 扩展器、3 个 LED、按钮、NTC、分压电阻 | ≈8 | C | 低 |
| Gateway-E 预留 | W5500、Si3404、RJ45 magjack(默认仅留焊盘) | 3 | B + B + B | 低——不贴装(P05-air-gateway.md §12) |
| 机械 | DIN 外壳(射频透明)、Micro-C 尾线、端子、USB-C、三防漆 | 1 套 | A + B | 中(连接器 M3 前未定) |
跟踪 $45–60 的 Level-1 BOM 区间(P05-air-gateway.md §12);类别 A > $5、B $1–5、C < $1。
11. 可桌面决定的事项
| 决策 | 建议 | 理由 | 冻结门槛 |
|---|
第四辐射体(P05-air-gateway.md §15 第 6 项) | 为 nRF54L15 配专用贴片天线 | 分路器每次 RX 损失 ≥3.5 dB (t) 并把 C5 TX 耦合进扫描器;成本类别 C;计划端口数不变 | Air EVT 灵敏度恶化矩阵 |
| 监听待机(§15 第 8 项) | 3V3 上 ≤20 mA / 12 V 下 ≤8 mA (t);布防标签下限替代休眠 | 保住 ACK ≤100 ms 与 FR-10 标签评估,且不触碰 ≤5 mA 休眠规则 | EVT 休眠/电流测试 |
| Buck 选型(§15 第 10 项) | 保留 LMR36506-Q1,双焊盘 LMR36510 | FR-23 仲裁下 20 % 裕量;1 A 器件的代价是 22 µA 休眠底噪 | EVT 峰值电流示波测试 |
| 5 V CAN 轨 | 第二颗 buck LMR36503-Q1 供 TJA1463 #1;N2K micro-LDO 供 #2 | TJA1463 VCC 4.5–5.5 V / VBAT ≤28 V 不能挂 9–32 V;从 3V3 做 LDO 不可行(需升压),从仅 5 V 电源树取电在 500 mA 峰值下浪费 | EVT 布板放行 |
| 共享 SPDT 型号 | ANT-B 与 ANT-C 均用 PE4259 | 单一认证开关,IL ≤0.5 dB,P1dB +33.5 dBm 覆盖 +22 dBm | EVT 射频预扫 |
| 引脚预算 | I2C 扩展器承载 LED/按钮/BOOT_COP/W5500-INT;auto-DE;共享 RESET_COP | 在不换更大主控、不加第二块 PCB 的前提下闭合 29/29 | 原理图录入 |
| RS-485 DE | 由 TX 自动换向 (t) | 省下最后一个 GPIO;纯从站角色可容忍 | EVT Modbus 时序测试 |
12. 变更记录
| 日期 | 变更 | 参考 |
|---|
| 2026-08-31 | 首版设计附录:双 buck 电源树含监听待机定义与 buck 裕量建议、29/29 引脚预算、分频段前端含第四辐射体建议与 433 谐波规则、模式状态机、寄存器映射、EOL 与 BOM 骨架 | PLAN-029 |