该参考设计实现的基本功能包括：

• 电源管理
  • 器件：BQ25628 [充电器 + 升压稳压器]、BQ51050B [无线充电器]、TPS7A05 [LDO]
  • 功能：TWS 耳机盒最基本的功能是充电，包括为盒内的电池充电以及为 TWS 耳塞充电。在该设计中，可以通过有线 Type-C 连接对系统进行充电，也可以通过无线线圈对系统进行无线充电。充电器通过降低 Type-C（或无线充电器）的 5V 电压来为电池充电，而 LDO 将电池电压稳定在 3.3V，从而为 MSPM0 和其他外围器件供电。需要使用升压稳压器将电池电压升高至 5V 来为耳机充电。在该参考设计中，这些功能无需 MSPM0 的帮助即可运行，不过，如果需要，可以使用 MSPM0 通过使能引脚或集成电路总线 (I2C) 来控制充电器/升压稳压器，从而实现高级控制。
• 盒盖闭合检测和状态指示
  • 器件：TMAG5231 [霍尔传感器]、LED
  • 功能：底座应能够检测盒盖是否闭合。这可以通过使用霍尔传感器检测磁通密度变化来实现。盒盖上安装了一个磁体，因此 TWS 盒主体周围的磁通密度也会随着盒盖的打开和闭合而变化。LED 用于指示 TWS 的状态，例如电池电量不足、盒盖打开/闭合、充电状态、蓝牙配对等。MSPM0 能够监测 TWS 的状态并通过 GPIO 控制 LED。
• 耳塞通信
  • 器件：TPS22914 [负载开关]、MSPM0L1105DGS20 [MCU]
  • 功能：底座可以通过弹簧针与耳塞通信。目前，大多数 TWS 使用两个弹簧针，其中一个用于接地，另一个用于充电和通信。负载开关用于控制何时充电以及何时与耳塞通信。在该设计中，通信基于使用 MSPM0 的单线 UART 通信协议。

图 2-1 展示了该设计的方框图。

图 2-1 中的红线表示电源路径，黑线表示信号路径。设计文件中提供了相应的原理图和 PCB。该设计可通过 Type-C 端口支持 5V 有线输入，也可通过 BQ51050B 实现无线输入，后者可将无线交流电源调节为 5V 直流电源。BQ25628 是一款高度集成的 2A 开关模式电池充电管理和系统电源路径管理器件，适用于单节锂离子和锂聚合物电池，该器件不仅为电池充电，还为耳塞供电。此处的 MSPM0L 用于总体电路板控制，例如，可以管理耳塞盒与底座之间的电源和通信逻辑，点亮 LED，读取电池状态以及控制充电器/升压稳压器等。霍尔传感器 TMAG5231 尺寸小、功耗低且价格低廉，非常适合在 TWS 应用中检测盒盖是否闭合。

标准 UART 器件使用接收 (RXD) 和发送 (TXD) 连接来建立单独的路径以在多个器件之间发送和接收数据，因此标准 UART 通信中至少使用两条导线，请参阅图 3-1。

单线 UART 是标准 UART 协议的变体，仅使用一条导线来发送和接收数据。这在可用引脚数量受限的应用（例如 TWS 应用）中非常有用。如图 3-2 所示，每个器件上物理组合了 TXD 和 RXD，两个器件仅使用一条物理导线即可进行通信。

图 3-3 展示了基于 MSPM0 的参考单线 UART。

在图 3-3 中，M0_UART_T/RXD 连接到支持 UART 外设的 MSPM0 的 I/O。MSPM0L 系列支持两个单独的 UART 模块，这意味着左耳塞和右耳塞可以在需要时同时与 TWS 盒进行通信。与采用推挽结构的标准 UART TXD I/O 不同，在该应用中，UART TXD I/O 结构需要采用开漏来实现线与逻辑。上拉电阻器和 3.3V 电源轨提供逻辑高电平电压。RXD 默认为高阻态，当 TXD 为高阻态时，耳塞会检测到高电平 (3.3V)，当 TXD 为 GND 时，耳塞会检测到低电平 (0V)。