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介绍一款高性比的Zigbee无线模块

01/24 15:23
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1.概述

1.1简介

SUN-JN5169系列ZigBee无线模块是我司基于NXP JN5169芯片开发的低功耗、高性能的ZigBee 模块,它提供一个完整的基于 IEEE802.15.4 标准 ISM 2.4 2.5GHz频段的应用集成方案。支FastZigBeeZNETJenNetIPZigBeePRORF4CE等协议,可快速应用于工业控制、工业数据采集、农业控制、矿区人员定位、智能家居,智能遥控器等场合。

UN-JN5169系列ZigBee模块,将完整的射频收发电路集成在一个模块上,将无线通讯产品复杂的通讯协议内嵌在内置的32biRISC高性能MCU中,化繁为简,大幅简化开 发过程,使得用户产品更快的投入市场,增加用户产品的竞争力,更好的把握住先机。

1.2产品外形

SUN-JN5169-PA-V1.0模块外形规格参数,如下示:尺寸(长×宽×高):29.4mmX15.9mm×2mm

SUN-JN5169-PA-V1.0正面图:


SUN-JN5169-PA-V1.0背面图:

1.3产品特性

SUN-JN5169-PA-V1模块产品特性参数,如下所示:

  • 低功耗:由于节点经常休眠,ZIGBEE比较省电。
  • 低成本:每个节点价格不贵,巧妙地使用了免专利费的技术。
  • 可靠:通过数据重传,CSMA-CA,校验以及自动的路由修复保证了ZIGBEE的无线通信是相对可靠的。
  • 安全:可加密。
  • 网络容量大:实际CC2530组建的网络基本能达到100个节点。
  • 短时延:设备激活快,点播中的消息确认是微秒级别。
  • 近距离:单个节点通讯范围一般是100米以内。
  • 自组织和自愈性:协调器自动建立网络,有节点故障时网络可以自我修复。

产品特性参数:

支持全球免许可ISM 2.4GHz 频段:2405~2480MHz

最大发射功率: 10dBm(不带PA),20dB(带PA)最大室外无障碍通讯距离: 500m

最大室外无障碍组网距离: 100m

接收灵敏度: -97dBm

工作温度: -40℃ ~ + 125℃

电源电压: +2.0V ~ +3.6V(推荐值+3.3/V)

待机电流:

无睡眠:10mA (Route or Coordinator)

深度睡眠电流:0.12μA (End Device)

工作电流:

35mA(TX)

25mA(RX)

支持协议:ZigBee HA/ZigBee Light Link

最大发射功率 10mW ,软件多级可调

内置 32 bit 高性能低功耗处理器

丰富的资源, 512 KB FLASH 32KB RAM

工业级标准设计,支持 40 85 ℃下 长时间使用

双天线可选( PCB/IPX ),用户可根据自身需求选择使用

1.4天线接口

内置PCB天线;同时预留有可选的外接天线接口。

1.5 应用场景

  • 智能家居以及工业传感器等;
  • 安防系统、定位系统;
  • 无线遥控,无人机
  • 无线游戏遥控器;
  • 医疗保健产品;
  • 无线语音,无线耳机;
  • 汽车行业应用。

2.  封装尺寸

SUN-JN5169-PA-V1.0

尺寸(长×宽×高):29.4mmX15.9mm×2mm

3.基本操作

3.1 硬件设计

  • 推荐使用直流稳压电源对该模块进行供电,电源纹波系数尽量小,模块需可靠接地;
  • 请注意电源正负极的正确连接,如反接可能会导致模块永久性损坏;
  • 请检查供电电源,确保在推荐供电电压之间,如超过最大值会造成模块永久性损坏;
  • 请检查电源稳定性,电压不能大幅频 繁波动;
  • 在针对模块设计供电电路时,往往推荐保留 30% 以上余量,有整机利于长期稳定地工作;
  • 模块应尽量远离电源、变压器、高频走线等电磁干扰较大的部分;
  • 高频数字走线、高频模拟走线、电源走线必须避开模块下方,若实在需要经过模块下方,假设模块焊接在 Top Layer,在模块接触部分的 Top Layer 铺地铜(全部铺铜并良好接地),必须靠近模块数字部分并走线在 Bottom Layer
  • 假设模块焊接或放置在 Top Layer ,在 Bottom Layer 或者其他层随意走线也是错误的,会在不同程度影响模块的杂散以及接 收灵敏度
  • 假设模块周围有存在较大电磁干扰的器件也会极大影响模块的性能,跟据干扰的强度建议适 当远离模块,若情况允许可以做适当的隔离与屏蔽
  • 假设模块周围有存在较大电磁干扰的走线(高频数字、高频模拟、电源走线)也会极大影响模块的性能,跟据干扰的强度建议适当远离模块,若情况允许可以做适当的隔离与屏蔽
  • 通信线若使用 5V 电平,必须串联 1k 5.1k 电阻(不推荐,仍有损坏风险)
  • 尽量远离部分物理层亦为 2.4GHz 的 TTL 协议,例如:USB3.0
  • 天线安装结构对模块性能有较大影响,务必保证天线外露,最好垂直向上。 当模块安装于机壳内部时,可使用优质的天线延长线,将天线延伸至机壳外 部
  • 天线切不可安装于金属 壳内部,将导致传输距离极大削弱。
  • Zigbee 模组上使用PCB 板载天线时,为确保ZIgbee 性能的最优化,建议模组天线部分和其他金属件距离至少在15mm 以上。用户PCB 板在天线区域勿走线甚至覆铜,以免影响天线性能。

参考资料:

NXP ZigBee JN516x 硬件参考设计简介-谷动谷力 (sunsili.com)

基于JN5169 Zigbee转接板开发板介绍-谷动谷力 (sunsili.com)

下载应用原理图、PCB、 库文件

SUN-JN5169-PA-V1.0 Zigbee模块 原理图 PCB 库文件下载-谷动谷力 (sunsili.com)

3.2 软件设计

开发说明请参阅:

NXP Zigbee JN516X JN517x JN518X 用vsCode studio 环境开发编译-谷动谷力 (sunsili.com)

【ZigBee 系列】NXP JN516x 低功耗睡眠唤醒流程-谷动谷力 (sunsili.com)

【ZigBee 系列】|NXP-JN5169 ZigBee 3.0 开发环境搭建及编译-谷动谷力 (sunsili.com)

更多开发说明参看合辑:

zigbee - 合辑 - 谷动谷力 (sunsili.com)

4.  常见问题

4.1  传输距离不理想

  • 当存在直线通信障碍时,通信距离会相应的衰减
  • 温度、湿度,同频干扰,会导致通信丢包率提高
  • 地面吸收、反射无线电波,靠近地面测试效果较差
  • 海水具有极强的吸收无线电波能力,故海边测试效果差
  • 天线附近有金属物体,或放置于金属壳内,信号衰减会非常严重
  • 功率寄存器设置错误、空中速率设置过高(空中速率越高,距离越近)
  • 室温下电源低压低于推荐值,电压越低发功率越小
  • 使用天线与模块匹配程度较差或天线本身品质问题。

4.2 模块易损坏

  • 请检查供电电源,确保在推荐供电电压之间,如超过最大值会造成模块永久性损坏
  • 请检查电源稳定性,电压不能大幅频繁波动
  • 请 确保 安装使用过程防静电操作,高频器件静电敏感性
  • 请确保 安装使用过程湿度不宜过高,部分元件为湿度敏感器件
  • 如果没有特殊需求不建议在过高、过低温度下使用。

4.3 误码率太高

  • 附近有同频信号干扰, 远离干扰源或者修改频率、信道避开 干扰;
  • 电源不理想也可能造成乱码,务必保证电源的可靠性;
  • 延长线、馈线品质差或太长,也会造成误码率偏高 。

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