BlueNRG-X 外部 PA 与天线切换实战：LAT1221 应用笔记全解

在 BLE 远距离传输、Wi‑Fi 与蓝牙共用天线等场景中，BlueNRG‑1/BlueNRG‑LP 芯片需通过外部 PA增强功率、通过天线开关实现共存。ST 官方 LAT1221 应用笔记给出了可直接量产的硬件参考与软件配置，本文完整拆解两套 PA 方案与一套天线共用方案，照着做就能稳定落地。

资料获取：【应用笔记】LAT1221 BlueNRG-X如何实现外部天线和PA的控制

1. 适用场景与核心思路

• 提升 BLE 通信距离：增加 2.4GHz PA+LNA 前端
• 多天线 / 多协议共存：BLE 与 Wi‑Fi 共用单天线
• 核心方法：由芯片TEST/ANATEST 引脚输出 TX/RX 时序信号，直接控制 PA 与天线开关，无需 CPU 干预，时序精准零延迟

2. 方案 1：BlueNRG‑1 + RFX2401C 前端

芯片性能

• TX：最大 + 22dBm，增益典型 25dB
• RX：LNA 增益 + 12dB
• 单芯片集成 PA、LNA、TX/RX 开关

硬件连接要点

• BlueNRG‑1 RF 输出 → RFX2401C RFIN
• ANT 端口接天线
• CTX、CRX为收发控制脚
• 供电、旁路、匹配按官方参考图设计

软件配置（system_bluenrg1.c）

修改冷启动配置寄存器，开启 TEST 引脚时序：

#define COLD_START_CONFIGURATION \
NUMBER_CONFIG_BYTE,ATBO_ANA_ENG_REG,0x1A, \
NUMBER_CONFIG_BYTE,ATB1_ANA_ENG_REG,0x34, \
NUMBER_CONFIG_BYTE,RMI_DIG_ENG_REG, ... 

• TEST1：有 TX/RX 活动时输出高
• TEST0：仅 TX 时输出高
• 直接驱动 CTX/CRX 实现自动收发切换

3. 方案 2：BlueNRG‑LP + RT201 前端

芯片性能

• TX 增益 + 24dB
• RX 增益 + 16dB
• 适合远距离网关、定位基站

硬件控制逻辑

• PB15=1、PA11=1 → TX 模式
• PB15=0、PA11=1 → RX 模式

软件 GPIO 配置（LL 库）

// TX控制：PB15 AF1
#define BSP_XPA_TX_PIN LL_GPIO_PIN_15
#define BSP_XPA_TX_GPIO_PORT GPIOB
#define BSP_XPA_TX_GPIO_AF LL_GPIO_SetAFPin_8_15(..., LL_GPIO_AF_1)

// RX控制：PA11 AF2
#define BSP_XPA_RX_PIN LL_GPIO_PIN_11
#define BSP_XPA_RX_GPIO_PORT GPIOA
#define BSP_XPA_RX_GPIO_AF LL_GPIO_SetAFPin_8_15(..., LL_GPIO_AF_2)

初始化复用功能、高速 GPIO、推挽无上下拉，由射频模块自动输出时序。

4. 天线共用：BLE + Wi‑Fi 单天线方案

核心信号：ANATEST1

• BlueNRG‑1（QFN32：14 脚；WCSP34：D4）
• 发送前约18μs置高，接收前约10μs置高，事件结束拉低
• 用于提前打开天线开关，保证 RF 包无切车损耗

软件启用方法

替换 system_bluenrg1.c 中冷启动配置：

#define COLD_START_CONFIGURATION \
NUMBER_CONFIG_BYTE,ATBO_ANA_ENG_REG,TX_RX_START_STOP_MEAS_ATBO, \
NUMBER_CONFIG_BYTE,ATB1_ANA_ENG_REG,TX_RX_START_STOP_MEAS_ATB1

无线电活动时 ANATEST1 自动翻转，控制射频开关。

5. BlueNRG‑2 低功耗 GPIO 注意事项

低功耗下可保持输出的只有 3 个引脚：

• GPIO9、GPIO10、GPIO11
  其他引脚默认状态会变化，做 PA / 开关控制时优先使用这三组 IO。

6. 设计总结

1. 远距离 → 加 PA：用RFX2401C或RT201，TEST 引脚自动控收发
2. 天线共用 → 开ANATEST1，提前切天线无丢包
3. 软件只改system_bluenrg1.c冷启动表，无需业务代码干预
4. BlueNRG‑2 低功耗场景限定用GPIO9/10/11做控制

这套方案已在 ST 官方验证，距离、共存、稳定性均满足量产要求。