ZigBee 网关方案硬件设计

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：

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。

• TYZS5 模组规格书
• TYZS3 模组规格书
• TYZS13 模组规格书

典型应用图

• 模组与 3.3V_MCU 配合处理模式

  

• 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。
    
  • 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。
    
  • 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。
    
  • 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。
    
  • 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。