ZigBee 网关方案硬件设计

更新时间:2021-09-29 02:31:25下载pdf

本文介绍了 Zigbee 模组在做网关方案对接开发时需要了解的相关信息。

适用范围

本文适用的 Zigbee 模组型号如下:

模组型号 输入电压(TYP) 连续发送典型电流值(250Kbps@19dBm) 连续接收典型电流值(250Kbps) 深度睡眠状态典型电流值
TYZS5 3.3V 118mA 8mA 5uA
TYZS3 3.3V 120mA 8mA 5uA
TYZS13 3.3V 120mA 8mA 5uA

用户可以基于此开发满足自己需求的嵌入式 Zigbee 产品(比如网关)。更多详情,请参考相应的规格书。

典型应用图

  • 模组与 3.3V_MCU 配合处理模式

    ZigBee 网关方案硬件设计

  • 模组引脚对应表

    模组型号 TXD RXD CTS RTS nRST REQUSET GRANT PRIORITY
    TYZS5 UART_TX(PA0) UART_RX(PA1) PWM1(PA4) PWM2(PA3) nRST - - -
    TYZS3 UART_TX(PA0) UART_RX(PA1) PWM3(PF4) PWM2(PA2) nRST ADC(PB11) GPIO0(PA3) SWO(PF2)
    TYZS13 UART_TX(PA0) UART_RX(PA1) PWM3(PF4) PWM2(PA2) nRST ADC(PB11) GPIO0(PA3) SWO(PF2)

    说明:TYZS5 暂不支持 PTA 的功能。
    PTA管脚需要放置1.5K下拉电阻。

设计说明

  • 模组电源相关:

    模组型号 最大发射功耗(250Kbps@19dBm) 接收功耗(250Kbps)
    TYZS5 118mA 8mA
    TYZS3 120mA 8mA
    TYZS13 120mA 8mA
    • 参考上表模组的最大发射功耗, 建议给模组 3.3V 的供电电流大于 200mA,且外部滤波电容总容量大于10uF。
    • 模组电源输入引脚的滤波电容在 PCB Layout 时尽量靠近电源引脚。
  • 模组射频相关:

    • ZYZS13 模组可搭配铜柱天线穿过通孔焊接接入,也可通过带 Ipex 接头的外置天线用于较复杂安装环境中的扩展覆盖。
    • 在 Zigbee 模组上使用铜柱天线时,为确保无线性能的最优,建议模组天线部分和其他金属件的距离至少在 15mm 以上。建议转接板对应天线区域镂空处理效果最佳。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。
  • 天线净空说明

    • 天线辐射方向外壳不可使用金属材质、或在塑料壳体表面使用含有金属成分的喷漆和镀层,天线周围避免使用金属螺丝、金属铆钉或其他金属器件影响天线的辐射。
    • 顶盖到天线的距离会影响天线的性能,外壳距离天线越远,性能影响越小。
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    • 上下壳到天线的距离会影响天线的性能,外壳距离天线越远,性能影响越小。
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    • 模组尽量远离喇叭、电源开关、摄像头、HDMI、USB 等其他高速信号设备,避免引起干扰。
    • 天线附近避免金属遮挡,如有同频信号干扰需充分评估保证隔离度。
  • 天线放置方式

    • 水平放置
      模组建议放置在底板边缘,天线朝外,模组 GND 与底板 GND 平齐,并且充分连接。
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    • 嵌入放置
      模组嵌入底板上,在底板上开槽,开槽深度要与模组 GND 齐平或更深一点,开槽宽度距离模组板边要间隔 ≥15mm。
      如果开槽宽度继续加宽,性能相应提高,但相较于水平放置模式相对弱些。
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    • 垂直放置
      模组垂直插入底板卡槽内,天线朝上,模组 GND 与底板 GND 充分连接。理想情况下,天线周围净空 ≥15mm。
    • 默认 PCB 板载天线接入。
    • 在 Zigbee 模组上使用 PCB 板载天线时,为确保无线性能的最优,建议模块天线部分和其他金属件的距离至少在 15mm 以上。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。建议天线区域的转接板镂空处理。