ZS4S-IPEX 模组规格书

ZS4S-IPEX 是由涂鸦智能开发的一款 Zigbee 模组。它由一颗高集成度的无线射频处理器芯片 EFR32MG13P732F512GM48 和少量外围器件构成，内置了 802.15.4 PHY/MAC Zigbee 网络协议栈和丰富的库函数。

产品概述

ZS4S-IPEX 内嵌低功耗的 32 位 ARM Cortex-M4 内核，512KByte 闪存程序存储器，64KB RAM 数据存储器和丰富的外设资源，集成了所有 Zigbee MAC 以及 TCP/IP 协议的函数库。用户可以基于这些开发满足自己需求的嵌入式 Zigbee 产品。

特性

• 内置低功耗 32 位 CPU，Cortex-M4 处理器，带有 DSP 指令和浮点单元可以兼作应用处理器
• 主频支持 40 MHz
• 宽工作电压：2.4V-3.8V
• 外设：9×GPIOs，1×UART
• Zigbee 连通性
  • 支持 802.15.4 MAC/PHY
  • 工作信道 11 - 26 @2.400-2.483GHz，空口速率 250Kbps
  • 内置 DC-DC 电路，有利于最大程度提高电源效率
  • 最大 +18dBm 的输出功率
  • 63μA/MHz 运行时功耗；3.5μA 休眠电流
  • Ipex 接头可搭配高增益外置天线
  • 工作温度：-20℃ to 85℃
  • 支持硬件加密，支持 AES 128/256

应用领域

• 智能楼宇
• 智慧家居/家电
• 智能插座、智慧灯
• 工业无线控制
• 婴儿监控器
• 网络摄像头
• 智能公交

更新说明

更新日期	更新内容	更新后版本
2021-06-04	新建文档	V1.0.0

模组接口

尺寸封装

ZS4S-IPEX 尺寸大小：20.9±0.35mm (W)×28.0±0.35mm (L) ×3.5±0.15mm (H) ，ZS4S-IPEX 尺寸如下图所示：

引脚定义

引脚序号	符号	IO类型	功能
1	nRST	I	硬件复位引脚，低电平时芯片被复位住。模组自带上电复位，用户视实际情形可不用该管脚（Pin12）
2	PB11	I/O	PTI 调试口，PTI 全称：packet trace interface，对应 PB11（Pin31）
3	SWDIO	I/O	JLINK 烧录数据通信口/ 应用程序中可以配置成 GPIO，对应 PF1（Pin2）
4	SWCLK	I/O	JLINK 烧录时钟信号/ 应用程序中可以配置成 GPIO，对应 PF0 （Pin1）
5	F_RX	I/O	生产串口 RX，对应 PF2（Pin3）
6	PF4	I/O	做 GPIO 使用，对应 PF4（Pin5）
7	F_TX	I/O	生产串口 TX， 对应 PF5（Pin6）
8	3.3V	P	模组的电源供电引脚，典型供电电压 3.3V
9	GND	P	模组的参考地
10	PA3	I/O	预留的全串口 UART RTS 信号，应用程序中也可做 GPIO 使用，对应 PA3（Pin28）
11	PB13	I/O	PTI 调试口，FRC_DFRAME。Target packet trace interface frame signal，对应 PB13（Pin33）
12	PB12	I/O	PTI 调试口，FRC_DOUT，PTI 数据信号，对应 PB12（Pin32）
13	PA2	I/O	预留 PWM 输出，也可做 GPIO 使用， 对应 PA2 （Pin27）
14	PA4	I/O	预留的全串口 UART CTS 信号，对应 PA4（Pin29）
15	RX	I/O	UART0_RXD 串口接收，接外部上位机的 UART_TX，对应 PA1（Pin26）
16	TX	I/O	UART0_TXD 串口发送，接外部上位机的 UART_RX，对应 PA0（Pin25）

电气参数

绝对电气参数

参数	描述	最小值	最大值	单位
Ts	存储温度	-50	150	℃
VCC	供电电压	-0.3	3.8	V
静电释放电压（人体模型）	TAMB-25℃	-	2.5	KV
静电释放电压（机器模型）	TAMB-25℃	-	0.5	KV

工作条件

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
Ta	工作温度	-40	-	85	℃
VCC	工作电压	2.4	3.3	3.8	V
VIL	IO 低电平输入	-0.3	-	VCC*0.25	V
VIH	IO 高电平输入	VCC*0.75	-	VCC	V
VOL	IO 低电平输出	-	-	VCC*0.1	V
VOH	IO 高电平输出	VCC*0.8	-	VCC	V
Imax	IO 驱动电流	-	-	12	mA

Zigbee 发射功耗

符号	速率	发射功率	典型值	单位
IRF	250Kbps	+18dBm	140	mA
IRF	250Kbps	+13dBm	55	mA
IRF	250Kbps	+10dBm	41.5	mA
IRF	250Kbps	+0dBm	21	mA

Zigbee 接收功耗

符号	速率	典型值	单位
IRF	250Kbps	8	mA

工作模式下功耗

工作模式	工作状态，Ta=25℃	平均值	最大值	单位
快连配网状态	模组处于快连配网状态	12	38	mA
网络连接状态	模组处于联网工作状态	13	70	mA
网络连接状态	模组处于联网空闲状态	12	14	mA
深度睡眠模式	深度睡眠模式，保留 64KB Flash	5	-	uA

射频特征

基本射频特征

参数项	详细说明
工作评率	2.400~2.484GHz
物理层标准	IEEE 802.15.4
数据传输速率	250Kbps
天线类型	FPC 天线
视距传输距离	＞ 120m

Zigbee 输出性能

参数项	最小值	典型值	最大值	单位
最大输出功率	-	+18	-	dBm
最小输出功率	-	-30	-	dBm
输出功率调节步进	-	0.5	1	dB
频率误差	-15	-	+15	ppm
输出频谱临道抑制度		-31		dBc

Zigbee 接收灵敏度

参数项	最小值	典型值	最大值	单位
PER<10%，RX 灵敏度，250Kbps@OQPSK	-102	-101	-100	dBm

天线信息

天线类型

ZS4S-IPEX 采用外置 FPC 天线。
客户可以选择涂鸦库内的天线，例如：1.17.01.00219

降低天线干扰

为确保无线性能的最优，用户 PCB 板在天线区域周边勿走线和勿覆铜，以免影响天线辐射性能，建议模组天线部分和其他金属件的距离至少 15mm 以上。

封装信息及生产指导

机械尺寸

PCB 尺寸大小：20.9±0.35mm (W)×28.0±0.35mm (L) ×0.8±0.1mm (H)。

侧视图

PCB封装图-SMT

生产指南

1. 涂鸦出厂的贴片封装模组建议使用 SMT 机器贴片，拆开包装后建议在 24 小时内完成焊接。如果拆封后未使用完，建议放置在湿度不超过 10%RH 的干燥柜内，或重新进行真空包装并记录暴露时间。总暴露时间不超过 168 小时。

   • SMT 贴片所需仪器或设备：
     • 贴片机
     • SPI
     • 回流焊
     • 炉温测试仪
     • AOI
   • 烘烤所需仪器或设备：
     • 柜式烘烤箱
     • 防静电耐高温托盘
     • 防静电耐高温手套

2. 涂鸦出厂的模组存储条件如下：

   • 防潮袋必须储存在温度 ＜40℃、湿度 ＜90%RH 的环境中。

   • 干燥包装的产品，保质期为从包装密封之日起 12 个月的时间。

   • 密封包装内装有湿度指示卡：

     

3. 涂鸦出厂的模组当出现可能受潮的情况下需要进行烘烤：

   • 拆封前发现真空包装袋破损。
   • 拆封后发现包装袋内没有湿度指示卡。
   • 拆封后如果湿度指示卡读取到 10% 及以上色环变为粉色。
   • 拆封后总暴露时间超过 168 小时。
   • 从首次密封包装之日起超过 12 个月。

4. 烘烤参数如下：

   • 烘烤温度：卷盘包装 60℃，湿度小于等于 5%RH；托盘包装 125℃，湿度小于等于 5%RH（耐高温托盘非吸塑盒拖盘）
   • 烘烤时间：卷盘包装 48 小时，托盘包装12小时。
   • 报警温度设定：卷盘包装 65℃，托盘包装 135℃。
   • 自然条件下冷却到 36℃ 以下后，即可进行生产。
   • 若烘烤后暴露时间大于168小时没有使用完，请再次进行烘烤。
   • 如果暴露时间超过 168 小时未经过烘烤，不建议使用回流焊接工艺焊接此批次模组，因模组为 3 级湿敏器件，超过允许的暴露时间产品可能受潮，进行高温焊接时可能会导致器件失效或焊接不良。

5. 在整个生产过程中，请对模组进行静电放电（ESD）保护。

6. 为了确保产品合格率，建议使用 SPI 和 AOI 测试设备来监控锡膏印刷和贴装品质。

推荐炉温曲线

请根据回流焊曲线图进行温度设定，峰值温度 245℃，回流焊温度曲线如下图所示：

• A：温度轴
• B：时间轴
• C：合金液相线温度：217-220℃
• D：升温斜率：1-3℃/S
• E：恒温时间：60-120S；恒温温度：150-200℃
• F：液相线以上时间：50-70S
• G：峰值温度：235-245℃
• H：降温斜率：1-4℃/S

储存条件

模组 MOQ 与包装信息

产品型号	MOQ（pcs）	出货包装方式	每个卷盘存放模组数	每箱包装卷盘数
ZS4S-IPEX	2800	载带卷盘	700	4

附录：声明

FCC Caution: Any changes or modifications not expressly approved by the party responsible for compliance could void the user’s authority to operate this 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.

Note: 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.

Radiation Exposure Statement

This equipment complies with FCC radiation exposure limits set forth for an uncontrolled rolled environment. This equipment should be installed and operated with minimum distance 20cm between the radiator and your body.

Important Note

This radio module must not installed to co-locate and operating simultaneously with other radios in host system except in accordance with FCC multi-transmitter product procedures. Additional testing and equipment authorization may be required to operating simultaneously with other radio.

The availability of some specific channels and/or operational frequency bands are country dependent and are firmware programmed at the factory to match the intended destination. The firmware setting is not accessible by the end user.

The host product manufacturer is responsible for compliance to any other FCC rules that apply to the host not covered by the modular transmitter grant of certification. The final host product still requires Part 15 Subpart B compliance testing with the modular transmitter installed.

The end user manual shall include all required regulatory information/warning as shown in this manual, including: This product must be installed and operated with a minimum distance of 20 cm between the radiat.r and user body.

This device has got an FCC ID: 2ANDL-ZS4S-IPEX.The final end product must be labeled in a visible area with the following: “Contains Transmitter Module FCC ID: 2ANDL-ZS4S-IPEX”.

This device is intended only for OEM integrators under the following conditions:

1. The antenna must be installed such that 20cm is maintained between the antenna and users, and

2. The transmitter module may not be co-located with any other transmitter or antenna.

As long as 2 conditions above are met, further transmitter test will not be required. However, the OEM integrator is still responsible for testing their end-product for any additional compliance requirements required with this module installed.

Declaration of Conformity European notice

Hereby, Hangzhou Tuya Information Technology Co., Ltd declares that this module product is in compliance with essential requirements and other relevant provisions of Directive 2014/53/EU,2011/65/EU.A copy of the Declaration of conformity can be found at https://www.tuya.com

This product must not be disposed of as normal household waste, in accordance with EU directive for waste electrical and electronic equipment (WEEE- 2012/19/EU). Instead, it should be disposed of by returning it to the point of sale, or to a municipal recycling collection point.

The device could be used with a separation distance of 20cm to the human body.