ZS13S 模组规格书

ZS13S 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
EFR32MG21A020F768IM32-B 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

ZS13S 内嵌低功耗的 32 位 ARM Cortex-M33 内核、768 KByte 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。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，ARM Cortex-M33 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 80MHz
• 宽工作电压：2.0 V–3.8 V
• 外设：17×GPIOs、1×UART、1×ADC,1xnRST
• 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
  • 最大 +20dBm 的输出功率
  • 60μA/MHz 运行时功耗，5μA 休眠电流
  • 铜柱天线 / 预留 Ipex 接头可搭配高增益外置天线
  • 工作温度：-20℃ 到 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

版本更新说明

更新日期	更新内容	更新后版本
2020-06-06	新建文档	V1.0.0
2022-08-01	更新烘烤参数	V1.0.1

模组接口

尺寸封装

• ZS13S 共有 3 排引脚，引脚间距为 1.27mm。

• ZS13S 尺寸大小：15 ±0.35mm (W)×18 ±0.35mm (L) ×2 ± 0.15mm (H)，单个 pin 脚的焊盘大小为1.5mm*0.7mm。ZS13S 尺寸图如图所示：

  

引脚定义

引脚序号	符号	IO 类型	功能
1	GND	P	模组的参考地。
2	NC	/	悬空
3	NC	/	悬空
4	NC	/	悬空
5	PA03	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PA03（pin20）
6	PA04	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PA04（pin21）
7	PD04	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PD04（pin28）
8	PD03	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PD03（pin29）
9	PD02	I/O	做 GPIO口 使用，对应 IC 的 PD02（pin30）
10	PD01	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PD01（pin31）
11	PD00	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PD00（pin32）
12	ADC	AI	ADC，12 位精度的 SAR 模拟数字转换器，对应 IC PC01 管脚
13	PA00	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PA00（pin17）
14	PB00	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PB00（pin16）
15	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
16	TXD	O	UART0_TXD，对应 IC 的 PA05 管脚
17	RXD	I	UART0_RXD，对应 IC 的 PA06 管脚
18	SWCLK	I/O	JLINK SWCLK 烧录管脚。 对应 IC 的 PA01 管脚，正常应用程序中可做 GPIO 使用
19	SWDIO	I/O	JLINK SWDIO 烧录管脚。 对应 IC 的 PA02 管脚，正常应用程序中可做 GPIO 使用
20	PC00	I/O	做 GPIO 使用，对应 IC 的 PC00（pin1）
21	PC02	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PC02（pin3）
22	NC	/	悬空
23	PB01	I/O	做 GPIO 口使用，对应 IC 的 PB01（pin15）
24	NC	/	悬空
25	PC03	I/O	做 GPIO 使用，对应 IC 的 PC03（pin4）
26	PC04	I/O	做 GPIO 使用，对应 IC 的 PC04（pin5）
27	PC05	I/O	做 GPIO 使用，对应 IC 的 PC05（pin6）
28	GND	P	模组的参考地。
29	3.3V	P	模组的电源供电引脚（典型供电电压：3.3V）
30	3.3V	P	模组的电源供电引脚（典型供电电压：3.3V）

说明：P 表示电源引脚，I/O 表示输入输出引脚，AI 表示模拟输入引脚。nRST 只是模组硬件复位引脚，不能清除 Zigbee 配网信息。

该引脚只可作 ADC 口，不可用作普通 IO 口，不使用时，需悬空处理。作为 ADC 输入口时，输入电压范围限定为 0-AVDD，可由软件配置。

ZS13S 做网关模组应用时，相应管脚接法定义如下：

模组丝印名称	对应网关功能管脚	对应内部 IC 引脚号	功能备注
PA03	UART_CTS	PA03	用于网关上的协调器默认必须接硬件流控，波特率为 115200，该管脚接 MCU 的 UART_RTS。
PA04	UART_RTS	PA04	用于网关上的协调器默认必须接硬件流控，波特率为 115200，该管脚接 MCU 的 UART_CTS。
PD00	UART_TX	PD00	该管脚接 MCU 的 UART_RX。
PD01	UART_RX	PD01	该管脚接 MCU 的 UART_TX。
RST	RST	RST	该管脚接 MCU 的 GPIO 口，且 GPIO 口默认为高电平。
PC00	REQUEST	PC00	需要放置 1.5K 下拉电阻（必选）。如果主控带 PTA，则接 MCU 的 STATE。如果不带，则 1.5K 下拉接地。（此步骤可选）
PB01	GRANT	PB01	PTA 管脚需要放置 1.5K 下拉电阻（必选）。如果主控带 PTA，则接 MCU 的 ACT。如果不带，则 1.5K 下拉接地。（此步骤可选）
PB00	PRIORITY	PB00	需要放置 1.5K 下拉电阻（必选）。如果主控带 PTA，则接 MCU 的 PRI。如果不带，则 1.5K 下拉接地。（此步骤可选）
PC02	Shared_REQ	PC02	需要放置 1.5K 下拉电阻（必选）。有蓝牙功能，则接 BT 的 Shared_REQ。如果没有功能，则 1.5K 下拉接地。（此步骤可选）
PA00	RX_ACT	PA00	需要放置 1.5K 下拉电阻（必选）。有蓝牙功能，则接 BT 的 RX_ACT。如果没有功能，则 1.5K 下拉接地。（此步骤可选）

• 下拉电阻 1.5K 必须接，无论是否对接模块。

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	℃
VBAT	供电电压	2.0	3.8	V
静电释放电压（人体模型）	TAMB-25℃	-	2	KV
静电释放电压（机器模型）	TAMB-25℃	-	0.5	KV

正常工作条件

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
Ta	工作温度	-40	-	85	℃
VBAT	供电电压	3.0	3.3	3.6	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

连续发射和接收时功耗

工作状态	模式	速率	发射功率/接收	平均值	峰值(典型值)	单位
发射	-	250Kbps	+20dBm	181	183	mA
发射	-	250Kbps	+11dBm	66	67.5	mA
发射	-	250Kbps	+0dBm	26	27	mA
接收	-	250Kbps	连续接收	10	12	mA
接收	-	250Kbps	连续接收	10	12	mA
接收	-	250Kbps	连续接收	10	12	mA

工作电流

工作模式	工作状态，Ta=25℃,配网功率设置11dbm	平均值	最大值(典型值)	单位
快连配网状态	模组处于快连配网状态	15.6	79	mA
网络连接状态	模组处于联网空闲状态	11	13	mA
网络连接状态	模组处于联网工作状态	12	81.5	mA
深度睡眠模式	深度睡眠模式，保留 64KB Flash	5	-	μA

射频参数

基本射频特性

参数项	详细说明
工作频率	2.405~2.480GHz
Zigbee标准	IEEE 802.15.4
数据传输速率	250Kbps
天线类型	铜柱天线 / 带 Ipex 接头的外置天线

发射性能

TX 连续发送性能

参数项	最小值	典型值	最大值	单位
最大输出功率(250Kbps)	-	20	-	dBm
最小输出功率(250Kbps)	-	-30	-	dBm
输出功率调节步进	-	0.5	1	dBm
输出频谱临道抑制度	-	-31	-	dBc
频率误差	-15	-	15	ppm

接收性能

RX 灵敏度

参数项	最小值	典型值	最大值	单位
PER<8%，RX 灵敏度(250Kbps)	-102	-101	-99	dBm

天线信息

天线类型

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。

IPEX 座子的尺寸如下：

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

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。

封装信息及生产指导

机械尺寸

PCB 尺寸大小：15 ±0.35mm (W)×18 ±0.35mm (L) ×1 ± 0.1mm (H)。

原理图封装

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 40℃，小于等于 5%RH。托盘包装 125℃，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 168 小时，托盘包装 12 小时。
   • 报警温度设定：卷盘包装 50℃，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，不建议使用波峰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很可能受潮，进行高温焊接时可能导致器件失效或焊接不良。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

  注意：以上推荐曲线以 SAC305 合金焊膏为例。其他合金焊膏请按焊膏规格书推荐炉温曲线设置。

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（pcs）	每箱包装卷盘数（盘）
ZS13S	6400	载带卷盘	1600	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 a minimum distance of 20cm between the radiator and your body.

Important Note

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

The RF module is considered as a limited modular transmitter according to FCC rules. Even though the RF module gets an FCC ID, the host product manufacturer can not use the FCC ID on the final product directly. In these circumstances, the host product manufacturer integrator will be responsible for re-evaluating the end product (including the transmitter) and obtaining the FCC authorization by a Class II permissive change application or a new application.

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 the 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.