PDF User Manual

  1. Home
  2. Manuals
  3. C-Max CMM-9304-V2.1 Manual

C-Max CMM-9304-V2.1 Manual

Made by: C-Max
Type: Manual
Category: Control Unit
Pages: 11
Size: 0.85 MB

 

Download PDF User Manual



Full Text Searchable PDF User Manual



background image

 

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2/5.0 compatible module     

 

 
 

This Module is limited to OEM installation ONLY

 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1       

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

1 of 11 

 

C-MAX 
 

1.0 

Description 

 
The CMM-9304-V2.1 module is a miniaturised Bluetooth®  Low Energy module based on EM 
Microelectronic's low power fully integrated Bluetooth®  low energy single-chip EM9304. Built in with a 
highly efficient PCB antenna, this small sized, low cost module boasts one of the best power 
consumption characteristics combined with outstanding Bluetooth Low Energy performances. 
 
The flexible architecture of the EM9304 allows it to act as a companion IC to any ASIC or MCU-based 
product, or as a complete System-on-Chip (SoC).

 

The module offers various possibilities of control via a simple SPI/UART interface:    Host Controller 
Interface (HCI) with the internal Bluetooth®  v5.0 link layer; proprietary Application Controller Interface 
(ACI) with the in-built Bluetooth®  v4.2 stack, several profiles, and over-the-air firmware (FOTA) 
updating routines. 

1.1 

Features 

 

o

  Utilize EM Microelectronic

’s Bluetooth®  5.0 subsystem qualified (QDID 93999) EM9304 chip 

o

  Concurrent Master and Slave roles BLE compliant to Bluetooth®  5.0 specification 

o

  Embedded Bluetooth®  4.2 stack and profiles, low-power Bluetooth®  5.0 physical layer, Link Layer 

with security engine, and a Host Controller Interface (HCI) 

o

  Low average current consumption 

  3.0 mA typical peak receiver current (3V powered) 

  5.2 mA typical peak transmitter current at 0.4 dBm (3V powered) 

  1.0 uA connect sleep mode current (3V powered) 

  0.005 uA disable mode current (3V powered) 

o

  High sensitivity : -93dBm Bluetooth low energy receiver sensitivity for 255 bytes PDU 

o

  Small-sized    (14.0mm x 17.0mm) 

o

  Integrated Antenna on module, with external antenna connection option 

o

  Wide range programmable RF output (-34 to +6.1 dBm) for current consumption optimization. 

o

  No Tuning necessary 

o

  SPI interface/UART interface to external micro-controller 

 

1.2 

Block Diagram 

 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

2 of 11 

 

C-MAX 

1.2.1  Typical Module Pin Assignment   
 

SPI Slave Mode configuration 

Module Pin 

Number 

Module Pin 

Name 

Input / Output       

relative to module 

Pin Description 

ANT 

RF single ended antenna connection pin (50 ohm) 

GND 

GND 

  Ground Connection 

VBAT 

Supply 

VCC    Voltage Supply 

VIO 

Supply 

GPIO Voltage Level 

EN 

Chip Enable (Active HI) 

TM / GPIO5 

I/O 

RESET(Active Low)/Logic Input/output 

URX / GPIO6 

UART Data in/ Logic Input/output 

CSN / GPIO0 

SPI Chip Select (Negated) 

SCK / GPIO1 

SPI Clock Input 

 

 

10 

MISO / GPIO2 

I/O 

SPI Data Out 

11 

MOSI / GPIO3 

I/O 

SPI Data In 

12 

UTX / GPIO7 

UART Data Out/ Logic Input/output 

13 

RDY / GPIO4 

SPI Ready signal 

14 

TCK / GPIO8 

I/O 

JTAG/ Logic Input/output 

15 

TDO / GPIO9 

I/O 

JTAG/ Logic Input/output 

16 

TDI / GPIO10 

I/O 

JTAG/ Logic Input/output 

17 

TMS / GPIO11 

I/O 

JTAG/ Logic Input/output 

     

This module can also be configured into other configuration modes and the pins will be converted to 
different definitions as the following table 

:

 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

3 of 11 

 

C-MAX 

1.2.2   Module Dimensions and Pinnings 

 

 

               

           

 

 

 

 

 

 
Module Thickness (excluding pin header connectors, including shielding) = 2.8 mm max. 

 

1.3    Controller and Companion Modes of Operation 

 

Module as Controller (1 in figure below)

 

The CMM-9304 module can be used with an external host where the user application and the host 
layers of the stack reside in the external processor or host controller. Interaction with the module 
occurs through the standard HCI commands (defined in the Bluetooth Core Specifications, volume 2, 
part E) and vendor specific HCI commands via the SPI/UART interface detailed in section 3 below.

 

Module as Companion (2 in figure below)

 

The CMM-9304 module can be used with an external host where the user application resides in the 
external host, and the stack resides in the EM9304. Interaction with the module occurs through 
proprietary ACI commands via the SPI/UART interface. 

 

 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

4 of 11 

 

C-MAX 

2.   

SPI Slave Interface 

 

The CMM-9304 module has a Slave SPI to be used for the HCI (or ACI) transport layer.   

2.1 

SPI Slave Features 

 

The SPI slave block supports following features: 

  4 wire SPI interface (SCK, CSN, MISO, MOSI) with flow control (RDY output signal). 

  Half duplex communication. Direction (write/read) is determined by a control byte   

  Supported SPI clock speed up to 16MHz.   

  Motorola compliant, clock polarity CPOL = 0 (clock is inactive low), clock phase CPHA = 0 

(data is valid on clock rising edge).   

  All 4 SPI clock polarity/phase configurations.   

  64 bytes long RX FIFO for reception and 64 bytes long TX FIFO for transmission. 

 

  Multi byte transactions (without de-asserting CSN between bytes)   

2.2 

SPI Slave RDY signal 

 

RDY signal has following meaning depending on SPI transaction phase:   

1. Data ready (when CSN = '1') 

  RDY at '1' 

 SPI Slave has some data to send.   

  RDY at '0' 

 SPI Slave has no data to send. 

 

2. SPI ready (between CSN falling edge and end of 1st header byte)   

• 

RDY at '1' 

 SPI Slave is ready and SPI transaction can start, SPI Master can transmit another 

byte. 

• 

RDY at '0' 

 SPI Slave is not ready and SPI transaction cannot start. SPI master

has to wait 

until RDY is at '1'. 

 

3. Buffer ready (between end of 1st header byte and CSN rising edge)   

• 

RDY at '1' 

buffer is ready and byte can be written/read   

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

5 of 11 

 

C-MAX 

• 

RDY at '0' 

buffer is not ready and byte cannot be written/read. SPI master has to

wait until 

RDY is at '1'. 

After asserting CSN and before sending first byte SPI Master 

checks if RDY is at '1'. This check shall be done at least T_RDY (100ns) after 
asserting CSN. If RDY is at '1' SPI transaction can start, if RDY is at '0' SPI 
master has to wait until RDY is at '1'.   

An example of write transaction using RDY as a flow control during transaction is shows in Figure 1. 

 

 

 

Figure 1: SPI Slave write transaction with active flow control by means of RDY.

 

2.3 

Flow Control using Byte count in Status Byte STS2 

 

A Master with DMA, using the status byte STS2, can run an SPI transaction without interruptions. In 
this case SPI Master can ignore RDY during the SPI transaction and use instead the status byte STS2 
to determine the maximum length of the SPI transaction. Once maximum length of SPI transaction is 
known (from STS2), the SPI Master can configure the DMA to realize the rest of the SPI transaction. 
After transmitting the given number of bytes (less than or equal to maximum length determined from 
STS2) SPI transaction shall be finished by de-asserting CSN. A new SPI transaction shall start by 
asserting CSN and reading status bytes to determine maximum length of this new transaction. 
Examples of transactions ignoring RDY are shown in Figure 2 and in Figure 3. 

 

Figure 2: SPI Slave Write Transaction.

 

 

Figure 3: SPI Slave Read Transaction.

 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

6 of 11 

 

C-MAX 

2.4 

SPI Slave Operation 

 

Start of the SPI transaction is as follows:   

1.  The SPI Master asserts CSN to '0',   

2.  Waits until RDY is at '1'   

3.  Sends 2 header bytes   

4.  Reads the status bytes STS1 and STS2.   

The status byte STS1 on MISO indicates general status of device. The status byte STS2 on MISO 
indicates buffer capacity and it depends on read or write transaction. In case of write transaction STS2 
contains the number of bytes which can be written into Slave RX buffer. In case of read transaction 
STS2 contains the number of bytes which can be read from Slave TX buffer. 

After receiving header bytes (STS1 and STS2), the SPI Master knows how many bytes can be 
transferred via SPI in the current transaction (read or write) and the rest of SPI transaction is standard. 

The control byte (CTRL) sent on MOSI defines type of transaction (read or write). The second byte on 
MOSI is dummy to align with read status data from the Slave and reads 0x00. 

The type of transaction (read or write) in half duplex mode is defined by CTRL, the 1

st 

byte sent by the 

Master: 

  CTRL = 0x81 for a read transaction.   

  CTRL = 0x42 for a write transaction. 

 

The STS1 byte contains the status of the SPI slave.   

  STS1 = 0xC0 when slave is ready. 

The STS2 byte contains the maximum number of bytes which can be written into RX FIFO without RX 
FIFO overflow during a write transaction, or the maximum number of bytes which can be read from TX 
FIFO without TX FIFO underflow during a read transaction. 

An SPI transaction can be terminated by the SPI Master at any time. The SPI Master can send only a 
header in order to get the status of the RX/TX buffer and then stop the SPI transaction. 

 

 

 

 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

7 of 11 

 

C-MAX 

3.   

HCI commands 

 
The HCI commands provide access and control to various capabilities of the Link Layer of the EM9304 
controller on the module as defined in the Bluetooth Core Specifications, volume 2, part E. For details 
of the standard Bluetooth HCI commands, please refer to the Bluetooth Specification Version 5.0. 
 
In addition, vendor specific HCI commands are also usable for the control and monitor of EM9304 chip 
specific features 
   

HCI Command 

OGF  OCF 

Opcode  PTM Support 

EM_SetPublicAddress 

0x3F 

0x002 

0xFC02 

No 

EM_SetUartBaudRate 

0x3F 

0x007 

0xFC07 

No 

EM_TransmitterTest 

0x3F 

0x011 

0xFC11 

No 

EM_TransmitterTestEnd 

0x3F 

0x012 

0xFC12 

No 

EM_ReadAtAddress 

0x3F 

0x020 

0xFC20 

Yes 

EM_ReadContinue 

0x3F 

0x021 

0xFC21 

Yes 

EM_WriteAtAddress 

0x3F 

0x022 

0xFC22 

Yes 

EM_WriteContinue 

0x3F 

0x023 

0xFC23 

Yes 

EM_SetPowerModeEx 

0x3F 

0x024 

0xFC24 

Yes 

EM_SetRfActivitySignalEx  0x3F 

0x025 

0XFC25 

Yes 

EM_SetRfPowerLevelEx 

0x3F 

0x026 

0xFC26 

No 

EM_WritePatchStart 

0x3F 

0x027 

0xFC27 

Yes 

EM_WritePatchContinue 

0x3F 

0x028 

0xFC28 

Yes 

EM_WritePatchAbort 

0x3F 

0x029 

0xFC29 

Yes 

EM_SetClockSource 

0x3F 

0x02A  0xFC2A 

Yes 

EM_SetMemoryMode 

0x3F 

0x02B  0xFC2B 

Yes 

EM_GetMemoryUsage 

0x3F 

0x02C  0xFC2C 

Yes 

EM_SetSleepOptions 

0x3F 

0x02C  0xFC2D 

Yes 

EM_SvldMeasurement 

0x3F 

0x02C  0xFC2E 

Yes 

EM_SetEventMask 

0x3F 

0x0A7  0xFC2F 

Yes 

EM_CalculateCrc32Ex 

0x3F 

0x0A1  0xFCA1 

Yes 

 
For details of description of EM Vendor specific commands, please refer to EM9304 datasheet. 

 

4.   

Recommended PCB layout and foot print 

 

Footprint on main PCB for module connection                                        Recommended PCB layout                                         

                           

                                                                                           

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

8 of 11 

 

C-MAX 

 

5.   

Key Module Electrical Specifications 

 

Specifications 

CMM-9304-V2.1 

Bluetooth Version 

Bluetooth®  5.0 (HCI, LL, PHY), 4.2 (stack) 

Input Voltage Range 

1.9 V to 3.6V 

Frequency Range 

2.400 to 2.484 GHz 

Modulation 

GFSK 

On-air data rate 

1Mbps 

RF channels 

40 

RF Output Power 

- 34 ~ + 6.1 dBm 

RF Input Impedance 

50 ohms 

RF Sensitivity (for 255 byte extended PDU) 

  -93dBm   

Current Consumption (Vcc = 3.0V) 

 

-    Off mode (Chip Disable) 

0.005 uA typ. 

- Connected Sleep mode (LC Xtal) 

1 uA typ. 

-    Active mode (RX) 

3.0 mA typ. 

-    Active mode (TX at 0.4 dBm) 

5.2 mA typ. 

Operating Temperature Range 

- 20 to + 60 degrees C 

Operating Humidity 

30% ~ 90% 

Storage Temperature Range 

- 40 to + 85 degrees C 

Storage Humidity 

30% ~ 90% 

 
 

6.   

Temperature Profile for Lead-free Reflow Soldering 

 
 

 

 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

9 of 11 

 

C-MAX 

7.   

Ordering Information 

 

 

8.   

Packaging Information 

 

In trays of 100 pcs per tray 

 

9. 

FCC Warning Statement 

 

FEDERAL COMMUNICATIONS COMMISSION INTERFERENCE STATEMENT 
This equipment has been tested and found to comply with the limits for a Class B digital device, 
pursuant to Part 15 of the FCC Rules. These limits are designed to provide reasonable protection 
against harmful interference in a residential installation. This equipment generates, uses and can 
radiate radio frequency energy and, if not installed and used in accordance with the instructions, may 
cause harmful interference to radio communications. However, there is no guarantee that interference 
will not occur in a particular installation. If this equipment does cause harmful interference to radio or 
television reception, which can be determined by turning the equipment off and on, the user is 
encouraged to try to correct the interference by one or more of the following measures: 
– Reorient or relocate the receiving antenna. 
– Increase the separation between the equipment and receiver. 
– Connect the equipment into an outlet on a circuit different from that to which the receiver is 
connected. 
– Consult the dealer or an experienced radio/TV technician for help. 
 

9.1 

Caution 

 
Any changes or modifications not expressly approved by the party responsible for compliance could 
void the user's authority to operate the equipment. 
This device complies with Part 15 of the FCC Rules. Operation is subject to the following two 
conditions: 
(1) This device may not cause harmful interference and 
(2) This device must accept any interference received, including interference that may cause undesired 
operation. 
 

9.2 

FCC Radiation Exposure Statement 

 

This equipment complies with FCC radiation exposure limits set forth for an uncontrolled environment. 
This equipment should be installed and operated with minimum distance 20cm between the radiator & 
your body 
This device and its antenna(s) must not be co-located or operating in conjunction with any other 
antenna or transmitter. 

Part Number 

Shielding 

Dimensions 

(in mm)   

DC-DC   

Power supply 

range (in V) 

With pin 

connectors? 

CMM-9304-V2.1S 

Shielded 

14.0 x 17.0   

Step-down 

configuration 

1.9 ~ 3.6 

No 

CMM-9304-V2.1SP 

Shielded 

14.0 x 17.0   

Step-down 

configuration 

1.9 ~ 3.6 

Yes 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

10 of 11 

 

C-MAX 

9.3. 

Important Note 

 

The module is limited to OEM installation ONLY   
1. We hereby acknowledge our responsibility to provide guidance to the host manufacturer in the event 
that they require assistance for ensuring compliance with the Part 15 Subpart B requirements.   
2. The host manufacturer is responsible for additional testing to verify compliance as a composite 
system. When testing the host device for compliance with the Part 15 Subpart B requirements, the host 
manufacturer is required to show compliance with the Part 15 Subpart B while the transmitter module(s) 
are installed and operating. The modules should be transmitting and the evaluation should confirm that 
the module’s intentional emissions are compliant (i.e. fundamental and out of band emissions) with the 
Radio essential requirements. The host manufacturer must verify that there are no additional 
unintentional emissions other than what is permitted in the Part 15 Subpart B or emissions are 
complaint with the Radio aspects.   
 
This module is intended for OEM integrator. The OEM integrator is still responsible for   
1. ensuring that the end-user has no manual instructions to remove or install module   
2. the FCC compliance requirement of the end product, which integrates this module.   
3. Appropriate measurements(e.g. 15 B compliance) and if applicable additional equipment 
authorizations (e.g. Verification, Doc) of the host device to be addressed by the integrator/manufacturer.   
4. The separate approval is required for all other operating configurations, including portable 
configurations with respect to Part 2.1093 and different antenna configurations   
5. 20cm minimum distance has to be able to be maintained between the antenna and the users for the 
host this module is integrated into. Under such configuration, the FCC radiation exposure limits set 
forth for an population/uncontrolled environment can be satisfied.   
6. Any changes or modifications not expressly approved by the manufacturer could void the user's 
authority to operate this equipment.   
7. That module is limited to installation in mobile or fixed applications, according to Part 2.1091(b) 
8. The maximum antenna gain required for authorized antennas per Part15. 204 (including ant. spec.) 
 
The user manual of the end product should include   
In the users manual of the end product, the end user has to be informed to keep at least 20cm 
separation with the antenna while this end product is installed and operated. The end user has to be 
informed that the FCC radio-frequency exposure guidelines for an uncontrolled environment can be 
satisfied. The end user has to also be informed that any changes or modifications not expressly 
approved by the manufacturer could void the user's authority to operate this equipment. If the size of 
the end product is smaller than the palm of the hand, then additional FCC part 15.19 statement is 
required to be available in the users manual: This device complies with Part 15 of FCC rules. Operation 
is subject to the following two conditions: (1) this device may not cause harmful interference and (2) 
this device must accept any interference received, including interference that may cause undesired 
operation.   
 

10. 

RED Statement 

 
This device is pending for compliance with the essential requirements and other relevant provisions of 
Directive 2014/53/EU 
 
 
 
 
 

 


background image

 

CMM-9304-V2.1 
Bluetooth 4.2 / 5.0 compatible module     
 

 
 

 

SPEC No. 

CMM-9304-V2.1         

BLE module 

Revision 

2.8 

State 

2017-11-13 

C-MAX printed   

2017-11-13 

Version 

English 

Page 

11 of 11 

 

C-MAX 

Disclaimer of Warranty 

Information furnished is believed to be accurate and reliable. However C-MAX assumes no responsibility, neither for the consequences of use 
of such information nor for any infringement of patents or other rights of third parties, which may result from its use. Specifications mentioned 
in this publication are subject to change without notice. This publication supersedes and replaces all information previously supplied. C-MAX 
products are not authorized for use as critical components in life support devices without express written approval of C-MAX.     
 

Note 

It is not given warranty that the declared circuits, devices, facilities, components, assembly groups or treatments included herein are free from 
legal claims of third parties. The declared data are serving only to description of product. They are not guaranteed properties as defined by 
law. The examples are given without obligation and cannot give rise to any liability.   
 
Reprinting this data sheet - or parts of it - is only allowed with a license of the publisher. 
 

C-MAX

    reserves the right to make changes on this specification without notice at any time. 

 

 

C-MAX

 Asia Ltd 

 

 

 

               

C-MAX

 Technology Ltd (Shenzhen)

 

Unit 117, 1/F.,  

 

 

 

                  Unit 33H,33/F., 

Liven House,   

 

 

 

                  International Trade Commercial Building, 

61-63 King Yip Street,  

 

 

                  3005 Nanhu Road,  

Kwun Tong, Kowloon, HK SAR 

 

                  Luohu District, Shenzhen, PR China, 

Tel.: +852-2798-5182  

 

 

                  Tel: +86-755-25181858 

Fax: +852-2798-5379  

 

     

                  Fax: +86-755-25181859 

e-mail: 

enquiry@c-max.com.hk

 

 

               

email: mandy@c-max.com.cn