Zigbee模组介绍--TuYa TYZS11 Zigbee 

Zigbee模组介绍–TuYa TYZS11 Zigbee

1.产品概述

TYZS11 是由杭州涂鸦信息技术有限公司开发的一款低功耗嵌入式 Zigbee 模块。它由一颗高集成度的无线射频处理器芯片 EFR32MG13P732 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。TYZS11 内嵌低功耗的 32 位ARMCortex-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。

TYZS11 是一个FreeRTOS 平台,集成了所有Zigbee MAC 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。

TYZS11 功能原理图如图 1 所示:

图 1 TYZS11 功能原理图

1.1 特点

  • 内置低功耗 32 位ARM 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 40MHz
  • 宽工作电压:1.8V-3.8V
  • 外设:12×GPIOs, 1×UART, 1×ADC
  • Zigbee 工作特性
  • 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+19dBm 的输出功率,输出功率动态 >35dB
  • 63uA/MHz 运行时功耗;14uA 休眠电流
  • 终端设备主动配网
  • 铜柱天线 / PCB 印制天线
  • 工作温度:-40℃ to 85℃
  • 支持硬件加密,支持 AES 128/256

1.2 主要应用领域

  • 智能楼宇
  • 智慧家居/家电
  • 智能插座、智慧照明
  • 工业无线控制
  • 健康和测量
  • 资产追踪

2.模块接口

2.1尺寸封装

TYZS11 共有 3 排引脚,引脚间距为 1.0mm。

TYZS11 尺寸大小:15.3mm (W)×22mm (L) ×2mm (H) 。TYZS11 尺寸图如图 2 所示:

图 2 TYZS11 正面效果图

2.2 引脚定义

接口引脚定义如表 1 所示:

表 1 TYZS11 接口引脚排列说明

模组引脚序列号 符号 IO 类型 功能
1,2,11, 12,13,17, GND P 模块的参考地。
19,22,27
3 GPIO3 I/O 对应 IC 的PD15 管脚,做 GPIO 口使用。
4 PF3 I/O IC 的PF3 管脚,做 GPIO 口使用。
5 SWCLK I/O JLINK SWCLK 烧录管脚。 正常应用程序中可做 GPIO 使用。
6 SWDIO I/O JLINK SWDIO 烧录管脚。正常应用程序中可做 GPIO 使用。
7 ADC AI ADC端口(1),对应 IC 的PB11 管脚,12位精度的SAR 模拟数字转换器
8,18 3.3V P 模块的电源供电引脚(典型供电电压:3.3V)
9 SWO I/O 对应 IC 的PF2 管脚,做GPIO 使用;使用 JLINK 通信状态下可以作为输出管脚。
10 PF6 I/O 对应 IC 的PF6 管脚,做GPIO 口使用。
14 UART_T XD O 对应 IC 的PA0 管脚,UART0_TXD 通信口
15 UART_R XD I 对应 IC 的PA1 管脚,UART0_RXD 通信口
16 PD14 I/O 对应 IC 的PD14 管脚,做 GPIO 口使用。
20 PWM3 I/O 对应 IC 的PF4 管脚,灯驱动口;可配成 GPIO 口使用。
21 PWM2 I/O 对应 IC 的PA2,灯驱动口;可配成GPIO口使用
23 nRST I 硬件复位引脚,低电平时芯片被复位住;模块自带上电复位,用户视实际情形可不用该管脚
24 GPIO2 I/O 对应 IC PA5 管脚,可做GPIO口使用。
25 GPIO0 I/O 对应 IC PA3 管脚,可做GPIO口使用。
26 PWM1 I/O 对应IC PF5 管脚,灯驱动口;可配成 GPIO口使用。

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 只是模块硬件复位引脚,不能清除Zigbee 配网信息。

(1) : 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。

2.3 测试点定义

测试引脚定义如表 2 所示:

表 2 TYZS11 测试引脚排列说明

引脚序号 符号 IO 类型 功能
- - I 用于模块生产测试

说明:测试引脚不推荐使用。

3.电气参数

3.1 绝对电气参数

表 3 绝对参数

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

3.2 工作条件

表 4  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
VCC 工作电压 1.8 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

3.3 Zigbee发射功耗

表 5 TX 连续发送时功耗

符号 速率 发射功率 典型值 单位
IRF 250Kbps +19dBm 120 mA
IRF 250Kbps +13dBm 50 mA
IRF 250Kbps +10dBm 32 mA
IRF 250Kbps +4dBm 17 mA
IRF 250Kbps +1dBm 11.8 mA

备注:上述数据测试时,连续发数即 duty cycle=100%。

3.4 Zigbee接收功耗

表 6 RX 连续接收时功耗

符号 速率 典型值 单位
IRF 250Kbps 8 mA

备注:在UART 处于active 状态时,接收电流为 14mA。

3.5 工作模式下功耗

表 7 TYZS11 工作电流

工作模式 工作状态,Ta=25℃ 平均值 最大值 单位
快连配网状态 模块处于快连配网状态 10 40 mA
网络连接状态 模块处于联网工作状态 3 5 mA
深度睡眠模式 深度睡眠模式,保留 64KB Flash 1.4 3 uA

4.射频特性

4.1 基本射频特性

表 8  射频基本特性

参数项 详细说明
工作频率 2.400~2.484GHz
物理层标准 IEEE 802.15.4
数据传输速率 250Kbps
天线类型 外置铜柱弹簧天线 / PCB 板载天线
视距传输距离 >120m

4.2 Zigbee 输出性能

表 9 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 - +19 - 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

备注:最大输出功率可达+19dBm,常规使用下功率输出可以调节,大功率输出可用于极端复杂环境下的覆盖传输,例如嵌入到墙体的或者外壳为金属的模块。

4.3 Zigbee 接收灵敏度

表 10 RX 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 - dBm

5.天线信息

5.1 天线类型

默认PCB 印制天线。同时可通过接头连接外置铜柱弹簧天线,用于复杂安装环境中的无线扩展覆盖。

5.2 降低天线干扰

在Zigbee 模块上使用铜柱天线时,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。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。在Zigbee 模块上使用铜柱天线时,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。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。

6.封装信息及生产指导

6.1 机械尺寸

图 3 TYZS11 机械尺寸图

6.2 PCB推荐封装

图 4 TYZS11 原理图引脚对应图

图 5 的详细封装尺寸示意说明进行制作。

图 5 TYZS11 封装尺寸示意图

6.3 生产指南

出厂的模块存储条件如下:

  1. 防潮袋必须存储在温度<30℃,湿度<85%RH的环境中。
  2. 干燥包装的产品,其保质期应该是从包装密封之日起6个月的时间。

注意事项:

  1. 在生产全过程中,各工位操作人员必须戴静电环,穿戴防静电服装。
  2. 操作时,严防模块沾水或污物。

6.4 推荐炉温曲线

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