P12 · YBO Tag — 设计附录(Level 2) 1. 范围 本文设计内容:板级框图、含分状态预算与充电曲线的电源树、nRF54L15 引脚预算与复位归属、浸水电极几何与阈值、LoRa 前端与腕带天线规则、充电触点与密封概念、机械/可穿戴选项与底座、标签固件状态机及网关侧监督策略、诊断、EOL 测试、BOM 骨架。工程路径:从零自研板,Crew / Junior / Asset / Asset GNSS 共用一块 PCB、按贴装区分(P12-tag.md §2),固件基于 nRF Connect SDK(Zephyr)并使用 MCUboot。 留在 Level-1 中:型号与 SKU、FR 列表、电气限值(150 mAh (t) 电芯、休眠 ≤10 µA、EU +14 dBm / US 最高 +22 dBm)、芯片候选及其 Phase-2 门槛、机械外形、合规路径、成本、验证计划、待决事项(P12-tag.md §2、§4、§5、§7、§8、§11–§15)。 标签是 AIR-GW 端点 ,绝不是 YBO-CAN 节点(X01-ybo-can-protocol.md §8):标签上没有 CAN、没有节点 ID、没有 X01 报文族。它只复用 X01 §7 的概念 —— 每设备 128 位密钥、32 位单调计数器、ECDSA P-256 (t) 签名镜像 —— 置于 AES-128 CCM 电报中,由网关终结并转换为 ALARM code 13(X01-ybo-can-protocol.md §4.5,P05-air-gateway.md FR-10)。责任措辞原样沿用:船员监控与自动告警辅助,非认证救生设备;不将熄火、DSC/VHF 或甲板执行绑定到任何标签事件(P12-tag.md FR-18,PRODUCT-PLAN.md §P12)。 2. 框图 Charge pads V+ / GND (2 gold pads, magnetic dock) ── Schottky ── TPD1E10B06 ── BQ25120A IN (5.5 V OVP, 20 V tolerant) │ PG/INT ─► MCU · MR ◄── button (also MCU GPIO) │ BAT ── Li-Po 150 mAh *(t)* + cell PCM ── MAX17048 (I2C, ALRT) ├─ SYS buck 3.3 V *(t)* ── SX126x VBAT (PA) · RGB LED · buzzer/vibra *(t)* │ TS ── 10 kΩ NTC on the cell └─ LS/LDO 1.8 V *(t)* ── nRF54L15 VDD · SX126x VBAT_IO · LIS2DW12 · electrodes · [MAX-M10S, Asset GNSS] ┌──────────────────────────── nRF54L15 QFN48 ────────────────────────────┐ │ BLE 2.4 GHz (pairing/config/OTA) ── match ── chip antenna │ │ NFC-A (P1.02/P1.03) ── loop under the strap face │ │ COMP + SAADC ◄── electrode A / B network (§5.1) │ │ I2C ◄─► LIS2DW12 (INT1 free-fall) · MAX17048 (ALRT) · BQ25120A (INT) │ │ SPI + BUSY/DIO1/NRESET ─► SX1262 (SX1261 population option, §11) │ │ UART ─► MAX-M10S (Asset GNSS) · SWD/UART Tag-Connect under the lid │ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ SX126x RFO ─ harmonic LPF ─ PE4259 SPDT (DIO2) ─ match ─ 868/915 antenna (PCB IFA or strap loop *(t)*); RFI ─ RX match ─┘ 32 MHz TCXO on DIO3. Asset population: charger/gauge/pads unpopulated; 2 × AA LiFeS2 ── low-Iq LDO 3.0 V *(t)* ── same rails 3. 电源树与预算 电源轨分配与 Level-1 §3 草图(1.8 V buck / 3.3 V LDO)不同,并列入 §11:SX1262 在 +22 dBm 时消耗 118 mA,而 BQ25120A 的 LS/LDO 额定 100 mA 且从电芯线性压降,因此 PA 轨必须使用 300 mA buck、MCU 轨使用 LDO(BQ25120A 数据手册 :SYS buck 1.1–3.3 V、100 mV 步进、300 mA;LS/LDO 0.8–3.3 V、100 mA;充电 5–300 mA;V_BATREG 3.6–4.65 V;输入 3.4–5.5 V,OVP 典型 5.55 V,耐 20 V;LS/LDO 使能下的 High-Z 模式 Iq 典型 1.35 µA / 最大 4.25 µA;Ship Mode 典型 2 nA;I2C 阈值以 1.1 V 上拉规定)。
电源轨 来源 / 稳压器 负载 活动(TX) 布防空闲 休眠 备注 BAT 3.0–4.2 V Li-Po 150 mAh (t) 带 PCM;MAX17048 挂在电芯上 BQ25120A、MAX17048 ≤300 mA(BQ25120A BAT FET 限值) — 电量计休眠 3 µA(P12-tag.md §7) 电芯尺寸为 EVT 选择;§11 建议 250 mAh (t) SYS 3.3 V (t) BQ25120A buck,300 mA SX126x VBAT、LED、蜂鸣器 +22 dBm 时 118 mA;+14 dBm 时 45 mA(SX1262);25.5 mA(SX1261) ≈0 ≈0(SX126x 休眠 1.2 µA,P12-tag.md §5) 电芯低于 ≈3.4 V 时 buck 跟随电芯电压;SX1262 +22 dBm 需 VBAT ≥3.1 V,+20 dBm 需 ≥2.7 V(数据手册表 4-4);TCXO 由 SX126x DIO3 稳压器供电(1.5 mA,≤4 mA),仅在射频活动期间 VDD 1.8 V (t) BQ25120A LS/LDO,100 mA nRF54L15、SX126x VBAT_IO、LIS2DW12、电极、GNSS ≤25 mA(BLE 4.8 mA + GNSS 11.5 mA + MCU) 采样脉冲 ≈1 mA ≈3.5 µA LDO 压差无关紧要:由 3.0 V 电芯产生 1.8 V
射频数值:SX1261/2 数据手册 Rev 1.2(链接自 https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-connect/sx1262 ):SX1262 IDDTX +22 dBm 时 118 mA、+14 dBm 时 45 mA(最优设置);SX1261 3.3 V 下 +14 dBm 时 25.5 mA(1.8 V 下 48 mA),最大 +15 dBm(SX1261 页面 );IDDRX LoRa 125 kHz DC-DC 4.6 mA;VBAT 与 VBAT_IO 1.8–3.7 V(绝对最大 3.9 V);LoRa BW 7.8–500 kHz,SF5–SF12;灵敏度 SF7/125 kHz −124 dBm、SF7/500 kHz −117 dBm、SF12/500 kHz −129 dBm、SF12/125 kHz −137 dBm。
Sleep floor (disarmed, GRTC running for the 60 s heartbeat; target ≤10 µA, P12-tag.md §5): SX126x sleep 1.2 + nRF54L15 System ON idle ≤2.9 + LIS2DW12 0.38 (1.6 Hz) + MAX17048 3.0 + BQ25120A High-Z with LS/LDO on 1.35 typ + pull-ups/leakage 0.5 *(t)* → ≈9.3 µA ✓ (typ); ≈12.2 µA with the 4.25 µA max Ship (boxed): BQ25120A Ship Mode 2 nA + MAX17048 3 µA → shelf ≈5 years on 150 mAh. Heartbeat energy, 12-byte telegram (P12-tag.md §9 airtime basis) + gateway beacon listen (55 ms *(t)* at 4.6 mA, MCU 3 mA × 110 ms): EU SF7/125 kHz 41.2 ms: TX 45 mA × 41 ms = 1.85 mC (SX1262) | 1.05 mC (SX1261); + RX 0.25 mC + MCU 0.33 mC → 2.43 | 1.63 mC US SF8/500 kHz 20.6 ms (DTS, §5.2): TX 0.93 mC + RX 30 ms 0.14 mC + MCU 80 ms 0.24 mC → 1.31 mC Alert phase: 3 bursts ≤1 s, then 1 burst/s for 10 min at +22 dBm: 118 mA × 41 ms × 600 ≈ 0.86 mAh — negligible. 状态 间隔 / 活动 平均电流 (t) 150 mAh (t) 250 mAh (t) (§11) Level-1 锚点 布防 2 s,EU SF7/125,SX1262 +14 dBm 2.43 mC / 2 s + 9 µA 1.22 mA 5.1 d 8.5 d FR-10 ≥7 d ✗ / ✓ 布防 2 s,EU,SX1261 贴装 1.63 mC / 2 s 0.82 mA 7.6 d 12.6 d FR-10 ✓ 布防 2 s,US SF8/500,+14 dBm 心跳 1.31 mC / 2 s 0.66 mA 9.4 d 15.7 d Level-1 的 ≈2.5 d 假设每次心跳都用 +22 dBm;此处仅报警用 +22 dBm 布防 5 s,EU SX1262 2.43 mC / 5 s 0.50 mA 12.6 d 21 d ≤15 s 检测(FR-04) 自适应,EU SX1262:每天 8 h 按 2 s,16 h 未布防按 60 s(每第 5 帧监听信标,0.05 mA) (8 × 1.22 + 16 × 0.05) / 24 0.44 mA 14 d 24 d FR-10 ≥3 周:仅 250 mAh 可达;US SF8/500 0.24 mA → 26 d / 43 d Asset,60 s 在场,2 × AA LiFeS2 ≈3000 mAh;Asset GNSS 增加 MAX-M10S 备份 28 µA 与定位(热启动 1 s、11.5 mA + 5 s 跟踪 9.5 mA = 16 µAh;冷启动 27 s = 86 µAh) 2.43 mC / 60 s + 休眠 10 µA(每 10 min 上报 1 次定位时 +0.13 mA) 0.05 mA — ≥6 个月 ✓;GNSS 在每月 24 h 上报下 ≈1 年 (t) FR-10、FR-17;u-blox 数值依 P12-tag.md §7
充电曲线:BQ25120A CC/CV,I_CHG = 0.5 C(150 mAh 为 75 mA,250 mAh (t) 为 125 mA),V_BATREG 4.20 V,终止电流为 I_SET 的 10 %(R_ITERM 4.99 kΩ,数据手册),低于 V_LOWV 时预充;从空电充满 ≈2.5 h。TS 引脚:10 kΩ NTC,JEITA 阈值 V_COLD 39.8 % / V_COOL 36 % / V_WARM 20.5 % / V_HOT 15 %(占 VIN,数据手册)映射到 P12-tag.md §5 的 0…45 °C 窗口 —— 窗口之外由硬件暂停充电。一次 BLE 配对/配置会话耗电 ≈17 µAh(60 s、平均 ≤1 mA,TX 4.8 mA / RX 3.4 mA 占空运行)。保持电容:SYS 上 2 × 10 µF (t) 覆盖 118 mA 的 PA 阶跃;BAT FET 限值(300 mA)为峰值上限。
4. 接口与引脚预算 nRF54L15 QFN48:31 个 GPIO,1 个高速 + 4 个 SPI/UART/TWI 实例,8 通道 SAADC(过采样时 14 位),COMP,NFC-A,PWM,GRTC,1.7–3.6 V,休眠 0.7–2.9 µA(Nordic 产品页 )。NFC1/NFC2 与 P1.02/P1.03 共用(Nordic DevZone )。COMP 提供单端模式,内部参考 1.2/1.8/2.4 V 或 VDD,以及 UP/DOWN/CROSS 事件;没有独立的 LPCOMP(Nordic COMP 页面 )。
外设 引脚数 功能 SPI(高速实例) 4 至 SX126x 的 SCK、MOSI、MISO、NSS GPIO 3 SX126x BUSY、DIO1(IRQ)、NRESET;DIO2 驱动 PE4259,DIO3 驱动 TCXO —— 不占主控引脚 TWI(共享总线,1.8 V 上拉) 2 LIS2DW12、MAX17048、BQ25120A GPIO,可唤醒 6 LIS2DW12 INT1(自由落体)与 INT2(敲击,可选)、MAX17048 ALRT、BQ25120A INT、BQ25120A PG(底座在位)、按钮(与 BQ25120A MR 并联) GPIO 2 BQ25120A CD(High-Z / 充电使能)、LSCTRL(1.8 V 轨保持;经 1 MΩ (t) 上拉) GPIO + AIN 3 电极 A 驱动、电极 B 检测(COMP/SAADC AIN)、参考回路 C(§5.1) NFC1/NFC2 2 NFC-A 环路(P1.02/P1.03,UICR 设为 NFC) PWM/GPIO 4 RGB LED(3)、蜂鸣器或振动器驱动 (t) (1) UART + GPIO 4 MAX-M10S TX/RX、EXTINT/RESET_N、供电门控(Asset GNSS);腕带上 UART 焊盘兼作 Tag-Connect 测试 UART 合计 30 / 31 (Asset GNSS)· 28 / 31 (Crew)SWDIO/SWDCLK 为专用引脚;VBAT 经 MAX17048 / BQ25120A VBMON 检测,温度经片上传感器 —— 不占用 SAADC 引脚
外部接口:两个镀金充电触点(§5.4)、NFC 面、包胶盖下的 Tag-Connect SWD + UART(P12-tag.md §6);没有其他连接器。复位归属:BQ25120A 的 RESET 输出(MR 按住 ≥ t_RESET,可编程 5–15 s,400 ms 脉冲 —— 数据手册)驱动 nRF54L15 nRESET,设为 15 s (t) ,从而永不与 2 s 报警 / 5 s 取消的长按冲突(FR-12);MR 也用于退出 Ship Mode。MCU 拥有 SX126x NRESET、GNSS 复位/供电门控、LIS2DW12 软复位以及充电器的 I2C 配置;除 WDT 外没有其他东西能复位 MCU。
5. 分模块电路设计 5.1 浸水检测 电极:两个 3 mm 圆顶,316L 或钛材硬镀金 (t) ,嵌件注塑在机身相对的两个侧面 上、相距 ≈25 mm (t) ,绝不用 PCB 焊盘、绝不放在贴肤面 —— 雨水或汗水膜必须绕过整个机身才能桥接两电极;两面之间的疏水凸棱提高水膜电阻(误报矩阵,OPEN-QUESTIONS P12 第 1 项)。 网络:电极 A ─ 470 Ω (t) ─ GPIO_A;电极 B ─ 470 Ω ─ AIN_B,并经 R_ref 47 kΩ (t) 接 GPIO_C;两条电极线均加 TPD1E10B06(±30 kV 接触/空气放电,12 pF,TI 页面 )。采样 = 第 1 相(A 高、C 低,读 B)然后第 2 相(A 低、C 高,读 B),各 200 µs:净直流为零,无电解(Level-1 §5 规则)。 V_B = 1.8 V × 47 kΩ / (47 kΩ + 0.94 kΩ + R_el): seawater-class R_el ≈0.05 kΩ → 1.76 V; brackish 1 kΩ → 1.73 V; fresh 10 kΩ → 1.46 V soft fresh 100 kΩ → 0.57 V; sweat/rain film ≥300 kΩ *(t)* → ≤0.24 V; dry → ≈0 V COMP single-ended, VDD reference, threshold 0.45 V *(t)* (R_el ≤ ≈140 kΩ = "water") → SAADC classifies salt (<2 kΩ *(t)*) vs fresh Average excitation current at 10 Hz: 1.8 V / 49 kΩ × 0.2 ms × 10 /s ≈ 0.07 µA ≤ 10 µA (Level-1 §5) ✓ 采样:布防时 10 Hz (t) (连续两次湿样本 = P12-tag.md §10 的 ≥100 ms 桥接规则与 §7 的 ≤300 ms 报警路径),未布防时 1 Hz(Level-1 §5 的"≤1 Hz"数值)—— 布防采样率与 Level-1 之间的张力记录在 §11。阈值以及盐水/淡水/半咸水的电导池常数来自 EVT 水槽矩阵(Level-1 §14);报警阈值 R_alert 是唯一的调节旋钮:140 kΩ (t) (覆盖淡水湖泊,水膜误报更多)对 2 kΩ (t) (仅盐水/半咸水,需要"内陆"区域配置)。自检:A 与 C 均为低时,V_B 必须读到 ≈0(否则为电极开路或漏电故障);在干燥的底座上持续读到湿则阻止布防并发出 DIAG。 5.2 LoRa 前端与区域接入 SX126x RFO → 5 阶谐波 LPF (t) → PE4259 SPDT(DIO2 控制,IL 0.35 dB,隔离 30 dB,P1dB +33.5 dBm,依 P05-air-gateway-design.md §5.3)→ 天线;RFI ← RX 匹配 ← SPDT。无 RX SAW:标签只在近距离接收本船信标;谐波 LPF 按 +22 dBm 下 EN 300 220 −36 dBm / FCC 15.209 杂散模板设计。DIO3 上 32 MHz TCXO ±2 ppm (t) (SF8/500 kHz 容忍 ±20 kHz;125 kHz 信道需 ≤±10 kHz)。 EU-868(EN 300 220-2 子频段表,按 The Things Network 摘要):869.4–869.65 MHz = 500 mW ERP、10 % 占空;868.0–868.6 MHz = 25 mW ERP、1 %。建议 (t) :心跳与报警信道 A = 869.525 MHz SF7/125 kHz,位于 10 % 子频段(2 s 布防占空 2.1 %,依 Level-1 §9);报警信道 B = 868.3 MHz (t) ,位于 1 % 子频段(报警很少发生);该子频段 27 dBm ERP 的允许值使 EU SKU 可在 P12-tag.md §15 第 7 项范围内发出 +22 dBm 报警突发。人体佩戴暴露:峰值 158 mW、占空 ≤10 %,平均 ≤16 mW;EN 62479 豁免电平 20 mW(未核实)以及带源基时间平均的 FCC SAR 豁免属专家事项(COMPLIANCE-MATRIX.md Tag 行)。 US-915(47 CFR 15.247 ):FHSS 需 ≥50 个信道、20 s 内驻留 ≤0.4 s;数字调制需 6 dB 带宽 ≥500 kHz、PSD ≤8 dBm / 3 kHz,最高 1 W。15.249 仅允许 3 m 处 50 mV/m(≈ −1 dBm EIRP)—— 与 +14/+22 dBm 不兼容。建议 (t) :DTS,LoRa BW 500 kHz,SF8 —— 每 12 字节电报 20.6 ms,−120 dBm 级灵敏度,单一固定信道(915.0 MHz (t) ),单信道 R3 接收机无需跳频即可服务;500 kHz 上 +22 dBm 对应 PSD −0.2 dBm / 3 kHz。若 6 dB 带宽测量未达 500 kHz 下限,FHSS 仍为后备。按电报类型的 TX 功率 (t) :心跳 +14 dBm,报警与浮出水面突发 +22 dBm(US,以及 §11 接受时的 EU);标签从不发送 ACK。 5.3 腕带中的天线 选项 (t) 布置 预期损失 说明 曲折 PCB IFA 距手腕最远的 40 mm 边缘,地平面在电池下方 自由空间 −6…−10 dB(868 MHz 时 λ/4 = 86 mm)加人体失谐 基线;预留 pi 型匹配封装 表带集成环形天线 表带内导电单元,在机身处馈电 手腕周长 ≈0.5 λ;人体遮挡最小 EVT 评估;表带成为射频件 贴片天线 与 IFA 同一边缘 与 IFA 相似,调谐自由度更小 板面空间受限时的后备
设计规则:匹配只在最终包胶体中、以手腕模拟件上的 S11 为准冻结(Level-1 §14 EVT 行);BLE 贴片天线位于对角、距 sub-GHz 馈点 ≥15 mm (t) ;测试挂钩 = 每个馈点处一个焊桥串联焊盘接 u.FL 封装(同 P05-air-switch-design.md §6),用于 EVT 失谐扫描和 PVT 传导射频测试。
5.4 充电触点、密封与电池保护 背面两个平面硬镀金触点(Ni 上 ≥0.5 µm Au (t) );pogo 针位于底座(易损件),磁吸极性防呆加 BQ25120A IN 前的串联 Schottky(40 V / 1 A 级);每个触点加 TPD1E10B06;P12-tag.md §6 的第三个"检测"触点只保留封装(§11)。防腐规则:没有底座时触点之间无直流电位 —— IN 是输入,PG/INT 来自充电器,任何 GPIO 上拉都不接到触点;跨触点的海水只见到 ≤ BQ25120A 输入偏置(12 nA,数据手册)。若盐雾 / 50 次底座循环测试失败,Qi 仍是后备(OPEN-QUESTIONS P12 第 6 项)。 IP68 概念:围绕灌封 PCB 载体的双色 PC/TPU 包胶;电极、触点和 NFC/BLE 窗口嵌件注塑;按钮是弹片上的密封薄膜;无任何开口 —— 在最终包胶工序前经 Tag-Connect 编程,之后通过 BLE OTA(FR-13)。电芯带集成 PCM(OV/UV/OC/短路),IEC 62133-2 证书(Level-1 §11);BQ25120A V_BUVLO 3.0 V (t) (可编程 2.2–3.0 V)及 I2C 可读 VBMON(2 % 步进,±3.5 %)作为后备电量计;MAX17048 SDA/SCL 与 1.8 V 上拉的兼容性此处未核实 —— 原理图录入时确认。 6. 机械与可穿戴设计 项目 腕带(基线) 夹扣式 救生衣口袋 (t) 机身 ≈40 × 30 × 12 mm 包胶(P12-tag.md §8),配 20 mm (t) 快拆生耳的表耳 同一机身装在 316L 皮带/挂绳夹背板上 同一机身放入缝制口袋 浸水时序 多数落水中手腕最先入水;电极在侧面 腰/胸部入水更晚 —— ≤300 ms 数值以手腕定义 胸部;心跳丢失是主要路径 表带 / 固定 抗紫外硅胶,316L 扣;Junior:仅可用工具打开的防拆卡扣 夹簧额定 1,000 次 (t) 魔术贴翻盖 佩戴依从性杠杆(OPEN-QUESTIONS P12 第 4 项) 包船简报:"标签戴在手腕,落水后举起手臂" 拒绝腕带的船员 船队配发的救生衣
底座:8 位(包船)与 1 位(船主)版本,USB-C 5 V 输入、1.5 A Rp 广播 (t) (8 × 125 mA + LED ≤1.2 A);每位一个磁吸托架、两根 pogo 针、一个 PTC 和一级理想二极管/限流 (t) ;无 MCU —— 标签通过 BLE 向 Mate/Studio 报告充电状态,因此底座保持哑而廉价。热设计:充电耗散 (5 − 4.2 V) × 125 mA ≈0.1 W 在密封机身中可忽略;+22 dBm PA 只以 ≤41 ms 突发运行 —— SX126x 散热焊盘下的铜皮即可。IP68 方法:DVT 样机及每批 1 台做 IEC 60529 2 m / 1 h 水槽测试;100 % 产线真空衰减测试(−50 kPa,30 s 内损失 ≤0.5 kPa (t) ),经由最终包胶封闭的临时端口进行;两次 IP 测试之间在盐雾中做 50 次底座循环,依 P12-tag.md §14。 7. 固件架构 nRF54L15 上的 Zephyr 配 MCUboot(1.5 MB NVM 中两个 640 kB (t) 槽,ECDSA P-256 (t) 签名,防回滚),WDT 8 s (t) ,仅当 sampler、scheduler 和 supervisor 在上一周期内都已运行才喂狗。
任务 周期 功能 sampler 布防 100 ms / 未布防 1 s 电极采样与分类(§5.1);LIS2DW12 INT1 锁存自由落体/冲击,供下一电报携带(FR-07) scheduler 帧 = 布防间隔 TDMA 时隙 TX、信标 RX 窗口、counter32 处理、按电报类型选 TX 功率 alert_engine 事件 wet1 / 已确认 / 手动 / 取消处理;浮出水面突发;审计记录 ble_service 在底座上、NFC 触碰或按钮时 配对、配置、电量读取、OTA(仅在底座上或 SOC ≥50 % (t) 时,布防时绝不) power_mgr 1 s 来自 MAX17048 的 SOC、低电量标志(≤20 % 警告,≤10 % 禁止布防,FR-09)、充电器状态、由 Studio 进入 Ship Mode;Asset GNSS:链路丢失后依 FR-17 在区域配置的空中时间预算内执行 MAX-M10S 定位计划
状态 事件 下一状态 动作 FACTORY 密钥注入、调试锁定 UNPAIRED 出厂密钥存入 KMU,计数器 0,区域配置锁定在签名镜像中(FR-14) UNPAIRED NFC 触碰或按钮长按 ≥5 s (t) + 在网关 ≤60 s 窗口内的 BLE 会话(FR-06,P05-air-gateway.md FR-13) DISARMED 标签与网关之间经手机中继的 ECDH P-256 (t) ;派生的 128 位链路密钥即 FR-05 的设备唯一密钥;网关存储短 id、密钥、计数器、名册姓名 DISARMED 信标为该短 id 携带 ARM ARMED 间隔依信标(2 s / 5 s),sampler 10 Hz,布防时 LED 绿色闪烁 DISARMED 电极湿 ≥5 s DISARMED 仅在下一次心跳中携带"标签入水"信息标志(P12-tag.md §10) ARMED 第一个湿样本 WET_PENDING 立即以报警功率发送 wet1 突发 (t) (接触后 ≈105 ms);单独不构成报警;第二个样本为干则返回 ARMED,并在下一心跳中携带 wet_clear(网关记录一次飞溅) WET_PENDING 连续第二个湿样本(≥100 ms) ALERT ≤1 s 内在信道 A 发 3 次突发(首次在接触后 ≈245 ms 完成),然后信道 B;附加跌落标志 ARMED / DISARMED 按钮长按 2 s ALERT(手动) 同样的突发,带手动标志(FR-12) ALERT 每 1 s 一次、持续 10 min,然后锁存 ALERT → ARMED(报警锁存) 以报警功率发浮出水面突发,每次后开一个信标窗口;10 min 后心跳携带锁存的报警标志直至被确认 ALERT 按钮长按 5 s CANCEL_PENDING 取消电报 + 审计;在网关确认前报警继续(船端确认规则,FR-12) CANCEL_PENDING / ALERT 信标 CANCEL(Mate/Hub 已确认) 依信标为 ARMED 或 DISARMED 审计 cancel 并记录发起者;sampler 恢复正常 ARMED 30 s (t) 无信标 ARMED_LINKLOST 保持心跳与报警逻辑;琥珀色 LED;电报中置标志 任意 检测到底座(PG)/ SOC ≤10 % CHARGING / LOW_BATT 充电:射频关闭,BLE 广播供盘点,浸水检测禁用,允许 OTA。低电量:忽略 ARM 命令,置标志,心跳按 60 s 继续
报警路径预算 (t) :接触 → 湿样本 ≤100 ms → wet1 在 ≈105 ms 上天线(布防时 SX126x 已处于 STDBY_XOSC,TX 启动 ≤5 ms)→ ≤200 ms 确认 → 首个已确认突发在 ≈245 ms(SF7/125)或 ≈225 ms(SF8/500)完成 —— 在 FR-01 的 ≤300 ms 之内;手腕通常在相近时间内没入水中,这正是 wet1 存在的原因。
心跳调度(TDMA,网关同步):网关信标(14 字节 (t) :帧计数、64 位布防位图、最多一条命令、32 位 MIC)开启每一帧;标签时隙 = 短 id × 时隙宽度。时隙宽度 = 空中时间 + 9 ms 保护间隔 (t) → EU SF7/125:50 ms → 2 s 帧 39 个时隙、5 s 帧 99 个;US SF8/500:30 ms → 2 s 帧 65 个时隙。规则 (t) :布防 EU 标签 >39 个的网关对所有标签运行 5 s 级别(仍 ≤15 s 检测,FR-04);未布防标签在 60 s 超帧中使用一个时隙;标签在每次听到信标时重新同步其 GRTC(32 kHz ±20 ppm = 每 60 s 漂移 1.2 ms < 保护间隔)。报警突发不受时隙约束,但避开信标窗口。Counter32 每 1024 次递增写入一次 (t) (2 s 时 ≈42 次/天),启动时前进 1024;重放(计数器非严格递增)被网关拒绝并按 X01 §7 的 ALARM-10 规则审计。配置:标签只接受来自网关的自身端点条目(能力块经网关依 X02-config-schema.md §8:TAG、型号、区域配置 id、镜像版本);间隔、布防规则和名册保存在网关中(P12-tag.md §9)。
网关侧监督(运行于 P05-air-gateway-design.md §7 的 supervisor 中,本地评估,在 YBO-CAN 上发 ALARM code 13,独立模式下经 MQTT/N2K):
标签状况 丢失计数 / 规则 延迟 网关响应 布防 2 s / 5 s,无电报 N = 3(P12-tag.md FR-04) ≤6 s / ≤15 s ALARM 13 严重"疑似落水";位置来自 PGN 129025 或 Hub GNSS wet1 之后无电报丢失 2 帧 2 s 时 ≤4 s ALARM 13 严重(发射机已没入水中,PRODUCT-PLAN.md §P12 触发逻辑) 已确认报警突发 收到任意 1 次 ≤2 s(P05-air-gateway.md FR-10) 立即 ALARM 13 严重;每 10 s 重复直至被确认(X01 §4.5) 未布防 60 s,无电报 N = 3 ≤3 min 提示"标签丢失",名册行灰显;不作落水判断 SOC ≤20 % / ≤10 % 标志 下一次心跳 警告 / 阻止布防并在 Mate 中显示(FR-09) Asset RSSI 低于阈值持续 T s 可配置 T 漂移/失窃事件(FR-16),仅在锚泊/码头时布防
故障 检测 响应 电极开路 / 短路 启动时、在底座上及每小时 (t) 自检 拒绝布防,DIAG 标志,琥珀色 LED SX126x BUSY 卡死或无 TX-done IRQ 50 ms 超时 NRESET + 重新初始化 ×3,然后在 BLE/底座读出中置射频故障标志 MAX17048 I2C 故障 / 充电器 TS 故障 NACK ×3 / BQ25120A INT SOC 改用 BQ25120A VBMON,置电量计故障标志 / 硬件暂停充电,经 BLE 上报 计数器 NVM 写入失败或 TX 期间掉电 写后校验 / BOR 持久化前阻止 TX;计数器在 TX 前推进,因此没有重放窗口 WDT 复位 启动原因 以 DISARMED 启动,保留配对,计数器 +1024,审计 watchdog
8. 诊断与遥测点 名称 单位 速率 来源 soc、flags(armed、wet、wet1、alert、manual、fall、low_batt、link_lost)、counter32 %、位域、计数 每次心跳(12 字节电报) MAX17048、alert_engine、scheduler beacon_rssi dBm 每次心跳 SX126x 包状态 temperature °C DIAG 页 60 s (t) / 信标请求时 nRF54L15 片上温度传感器 r_el_raw、r_el_class、electrode_selftest、accel_selftest、fall_events kΩ、枚举、通过/失败、计数 DIAG 页 sampler、LIS2DW12 ST 位 cell_mv(VBMON)、charge_cycles、beacon_miss、tx_fault、image_version、profile_id、active_slot mV、计数、id DIAG 页;版本在启动时 / BLE BQ25120A、scheduler、MCUboot 元数据 每标签 rssi、snr、last_seen、miss_count dBm、dB、s、计数 10 s 网关名册(P05-air-gateway.md FR-15/FR-22)
9. 产线测试与校准 步骤 方法 限值 密钥注入、调试锁定、NFC 编程 + 锁定 包胶前 Tag-Connect 治具;NFC 读写头 唯一出厂密钥,计数器 0,NDEF 令牌回读,锁定已验证 按区域配置做射频,传导;辐射抽样 u.FL 测试挂钩(§5.3):TX 功率、频率偏移、−110 dBm (t) 下 RX PER;每批 1 台在手腕模拟件中测 TRP +14 / +22 dBm ±1 dB (t) ;TCXO 微调后 ±5 ppm (t) ;PER ≤1 %;TRP 在 EVT 黄金样机 3 dB 以内(Level-1 §14) 浸水校准 电极置于参考盐水(35 g/L NaCl (t) )和自来水中 盐水 R_el ≤200 Ω (t) ,自来水 ≤50 kΩ (t) ,干燥 ≥5 MΩ (t) ;电导池常数存入 NVM 加速度计自检 LIS2DW12 ST 正/负 在数据手册 ST 范围内;WHO_AM_I 充电触点测试 底座治具:充电电流、触点电阻、PG 时序 I_CHG 在设定值 ±10 % 内;触点接触电阻 ≤100 mΩ (t) ;PG ≤100 ms 休眠电流、Ship Mode、标贴 封装前在电芯上用源表测量;I2C ship 命令;QR 扫描 典型目标 ≤10 µA,≤12 µA 拒收 (t) ;Ship Mode 下 ≤3 µA;QR 与 NFC 一致 密封 100 % 真空衰减;IP68 水槽每批 1 台 §6 限值;无进水,阈值变化在 ±10 % 内(Level-1 §14)
10. BOM 骨架 模块 主要物料(器件类别) 数量 成本类别 采购风险 MCU + BLE + NFC nRF54L15 QFN48、32 MHz 晶体、32 kHz 晶体、贴片天线、NFC 环路 5 B 低 —— 与 Air 共用(P05-air-gateway.md §7) Sub-GHz 射频 SX1262(SX1261 可选)、TCXO、PE4259、LPF/匹配、天线 ≈20 B + C 中(TCXO 交期) 电源 BQ25120A、MAX17048、NTC、Schottky、TPD1E10B06 ×4、电容 ≈15 B + B + C 低 电池 Li-Po 150 mAh (t) (建议 250 mAh)带 PCM,IEC 62133-2 1 B 中 —— 电芯认证、电池法规路径 检测 / UI LIS2DW12、2 个电极(嵌件)、RGB LED、蜂鸣器或振动器、按钮弹片 ≈6 C + B 电极镀层规格 GNSS(Asset GNSS) MAX-M10S、备份电容、按 u-blox 参考设计的 LNA/SAW 1 套 A Crew 上不贴装 PCB、外壳、底座 4 层 (t) PCB、包胶机身、表带、生耳;8 位 / 1 位 USB-C 底座作为独立 SKU 1 套 B(模具 A) 包胶模具 Crew/Junior 共用;底座未计入计划定价(P12-tag.md §12)
Crew 跟踪 Level-1 的 $15–25 BOM 区间(P12-tag.md §12);GNSS 套件如 Level-1 所述增加一个明显的 A 类台阶。
11. 可桌面决定的事项 决策 建议 (t) 理由 冻结门槛 电源轨分配 Buck 3.3 V → PA;LS/LDO 1.8 V → MCU/传感器(与 Level-1 §3 草图相反) LS/LDO 为 100 mA 且线性;PA 需 118 mA 且 +22 dBm 需 ≥3.1 V(§3) 原理图录入;Level-1 §3/§5 文本经 PMA 修正 射频贴装与电芯(P12-tag.md §15 第 2 项) 两个 SKU 均用 SX1262 配 250 mAh (t) 电芯;心跳 +14 dBm,报警 +22 dBm;SX1261(同封装,+14 dBm 时 25.5 mA)作为 EU 后备 2 s 下 FR-10 在 SX1262 + 150 mAh 时不达标(5.1 d),但 250 mAh(8.5 d)或 SX1261(7.6 d)可达;+22 dBm 报警需要 SX1262;按类型选功率把 Level-1 的 US ≈2.5 d 变为 ≥9 d Phase-2 平台门槛(PRODUCT-PLAN.md §6 第 10 项)+ EVT 电芯选型与电池测试 EU-868 子频段(第 7 项) 869.4–869.65 MHz(10 %)用于心跳 + 报警 A;868.3 MHz 用于报警 B;+22 dBm 报警突发在 27 dBm ERP 允许值之内 LoRa 下 LBT+AFA 不可靠,且其累计发射时间上限会被报警触及;每设备 2.1 % 占空需要 10 % 频段 区域配置决策记录(PRODUCT-PLAN.md §6 第 9 项)+ 射频暴露评估 US-915 接入方式(第 6 项) DTS,LoRa BW 500 kHz SF8,单信道;FHSS 后备 单信道 R3 无需跳频,空中时间减半(2 s 时 65 个时隙),15.249 对 +14 dBm 太弱 FCC 预扫:测得 6 dB 带宽 ≥500 kHz 布防采样率 vs Level-1 的"≤1 Hz" 布防 10 Hz,未布防 1 Hz;wet1 预报警突发 1 Hz 下 ≤300 ms 报警路径不可能实现;电流代价 0.07 µA EVT 浸水时序测试;Level-1 §5 措辞经 PMA 澄清 充电方式(第 8 项) 两个镀金触点 + 磁吸底座,检测触点仅留封装;Qi 后备 无底座时触点上无电位(§5.4);Qi 增加线圈体积和 ≈30 % 充电损耗 (t) DVT 盐雾 / 50 次循环测试 形态(第 5 项) 腕带为基线,夹扣背板作为配件,Junior = 同一机身 + 防拆卡扣 一套包胶模具;浸水时序以手腕定义 人体使用验证计划(COMPLIANCE-MATRIX.md Tag 行) GNSS SKU(第 9 项) 先做仅在场检测的 Asset;预留 MAX-M10S 贴装;仅在接受云端解算时才用 LR1110 扫描 定位能耗小(16 µAh),但 28 µA 备份电流和 A 类成本是永久性的 Phase-2 启动(OPEN-QUESTIONS P12 第 8 项) 配对密钥模型 由 NFC 令牌认证的 ECDH P-256 链路密钥 Studio 中无出厂密钥托管;与开关流程一致(P05-air-switch-design.md §7) DVT 安全测试(Level-1 §14)
12. 变更记录 日期 变更 参考 2026-09-01 初始设计附录:采用数据手册核实的 BQ25120A/SX126x 数值的电源轨分配、EU/US 区域配置与两种电芯容量的分状态预算、30/31 引脚预算、浸水电极网络与阈值、DTS/子频段建议、TDMA 调度器与网关监督策略、EOL 与 BOM 骨架 PLAN-029