亿佰特433MHz 贴片型无线模块E49400T20S使用手册.docx
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亿佰特433MHz贴片型无线模块E49400T20S使用手册
第一章概述
1.1简介
E49-400T20S是一款超高性价比无线数传模块,它具有4种工作模式。
各种传输方式各具特点,可分别适用于多种应用场景。
E49-400T20S能完美支持工业级应用,出厂经过严格的测试,确保其工业可靠性和批量一致性。
E49-400T20S支持最大20dBm发射功率,用户可设置更低输出功率,从而节省功耗,模块工作在433MHz频段,TTL电平输出,兼容3.3V的IO口电压。
模块具有数据加密功能。
模块在空中传输的数据,具有随机性,通过严密的加解密算法,使得数据截获失去意义,减小受干扰的概率,提高可靠性和传输效率。
并且是一款低成本的无线串口收发模块。
1.2特点功能
●实测通信距离可达1km;
●最大发射功率100mW,软件多级可调;
●支持全球免许可ISM433MHz频段;
●支持1.2Kbps~200Kbps的数据传输速率;
●支持低功耗模式,适用于电池应用;
●支持先进的超窄带GFSK调制方式;
●支持2.6V~5.5V供电;
●工业级标准设计,支持-40~85°C长时间使用;
●支持邮票孔与IPEX接口,用户可根据自身需求选择使用。
1.3应用场景
●可穿戴式设备;
●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。
第二章规格参数
2.1极限参数
主要参数
性能
备注
最小值
最大值
电源电压(V)
0
5.5
超过5.5V永久烧毁模块
阻塞功率(dBm)
-
10
近距离使用烧毁概率较小
工作温度(℃)
-40
80
2.2工作参数
主要参数
性能
备注
最小值
典型值
最大值
工作电压(V)
2.6
5
5.5
通信电平(V)
3.3
使用5VTTL有风险烧毁
工作温度(℃)
-40
-
80
工业级设计
工作频段(MHz)
410
433
510
支持ISM频段
功耗
发射电流(mA)
91
瞬时功耗
接收电流(mA)
12
休眠电流(μA)
0.7
软件关断
最大发射功率(dBm)
-
-
20.0
接收灵敏度(dBm)
-116
-118
-119
空中速率为1.2kbps
空中速率(bps)
1.2k
2.4k
200k
用户编程控制
主要参数
描述
备注
参考距离
1000m
晴朗空旷环境,天线增益5dBi,天线高度2.5米,空中速率1.2kbps
分包方式
54Btye
单包最大容量,超出后自动分包。
缓存容量
500Btye
调制方式
GFSK
通信接口
UART串口
封装方式
贴片式
接口方式
1.27mm
外形尺寸
26*16mm
天线接口
IPEX/邮票孔
等效阻抗约50欧姆
第三章尺寸与引脚定义
引脚序号
引脚名称
引脚方向
引脚用途
1
GND
模块地线
2
GND
模块地线
3
GND
模块地线
4
GND
模块地线
5
M0
输入(极弱上拉)
和M1配合,决定模块的4种工作模式。
(可悬空,模块内部含上拉电阻)
6
M1
输入(极弱上拉)
和M0配合,决定模块的4种工作模式。
(可悬空,模块内部含上拉电阻)
7
RXD
输入
TTL串口输入,连接到外部TXD输出引脚;
8
TXD
输出
TTL串口输出,连接到外部RXD输入引脚;
9
AUX
输出
用于指示模块工作状态;用户唤醒外部MCU,上电自检初始化期间输出低电平
10
VCC
模块电源正参考,电压范围:
2.6V~5.5VDC
11
GND
模块地线
12
NC
13
GND
模块地线
14
NC
15
NC
16
NC
17
NC
18
NC
19
GND
模块地线
20
GND
模块地线
21
ANT
天线
22
GND
模块地线
第四章推荐连线图
序号
模块与单片机简要连接说明(上图以STM8L单片机为例)
1
无线串口模块为TTL电平,请与TTL电平的MCU连接。
2
某些5V单片机,可能需要在模块的TXD和AUX脚加4~10K上拉电阻。
第五章功能详解
5.1模块复位
模块上电后,AUX将立即输出低电平,并进行硬件自检,以及按照用户参数进行工作方式设置。
在此过程中,AUX保持低电平,完毕后AUX输出高电平,并按照M1、M0组合而成的工作模式开始正常工作。
所以,用户需要等待AUX上升沿,作为模块正常工作的起点。
5.2AUX详解
AUX用于无线收发缓冲指示和自检指示。
它指示模块是否有数据尚未通过无线发射出去,或已经收到无线数据是否尚未通过串口全部发出,或模块正在初始化自检过程中。
5.2.1无线接收指示
模块接收到有效的无线数据后,会立即拉低AUX,并启动串口输出数据,数据输出完成后,在拉高AUX。
5.2.2无线发射指示
模块接收到串口数据后,会立即拉低AUX,并启动无线发送数据,数据全部发送完成后,再拉高AUX。
5.2.3复位和退出休眠模式
仅在复位和退出休眠模式的时候
5.3.4AUX注意事项
上述功能1和功能2,输出低电平优先,即:
满足任何一个输出低电平条件,AUX就输出低电平;当所有低电平条件均不满足时,AUX输出高电平。
当AUX输出低电平时,表示模块繁忙,此时不会进行工作模式检测;当模块AUX输出高电平后,将完成模式切换工作。
用户从模式3(休眠模式)进入到其他模式或在复位过程中,模块会重新设置用户参数,期间AUX输出低电平。
5.3.5定点模式详解
5.3.6广播发射
5.3.7广播地址
●举例:
将模块A地址设置为0xFFFF,信道设置为0x04。
●当模块A作为发射时(相同模式,透明传输方式),0x04信道下所有的接收模块都可以收到数据,达到广播的目的。
5.3.8监听地址
●举例:
将模块A地址设置为0xFFFF,信道设置为0x04。
当模块A作为接收时,可以接收到0x04信道下所有的数据,达到监听的目的。
第六章工作模式
模块有四种工作模式,由引脚M0、M1设置;详细情况如下表所示:
模式(0-3)
M1
M0
模式介绍
备注
0传输模式
0
0
串口打开,无线打开,模块根据已设定的传输方式进行数据收发。
收发双方传输方式必须一致
1RSSI模式
0
1
无线关闭,串口打开,模块会定时100ms输出RSSI信号强度值
仅为相对强度值
2设置模式
1
0
无线关闭,可接收串口指令,见指令列表,波特率固定9600,8N1
参数配置
3休眠模式
1
1
模块进入休眠待机,串口和无线均被关闭。
超低功耗休眠
6.1模式切换
●用户可以将M0、M1进行高低电平组合,确定模块工作模式。
可使用MCU的2个GPIO来控制模式切换;当改变M0、M1后:
模块空闲,1ms后,即可按照新的模式开始工作;若模块有串口数据尚未通过无线发射完毕,则发射完毕后,才能进入新的工作模式;若模块收到无线数据后并通过串口向外发出数据,则需要发完后才能进入新的工作模式;所以模式切换只能在AUX输出1的时候有效,否则会延迟切换。
●例如:
在模式0,用户连续输入大量数据,并同时进行模式切换,此时的切换模式操作是无效的;模块会将所有用户数据处理完毕后,才进行新的模式检测;所以一般建议为:
检测AUX引脚输出状态,等待AUX输出高电平后2ms再进行切换。
●当模块从其他模式被切换到休眠模式时,如果有数据尚未处理完毕;模块会将这些数据(包括收和发)处理完毕后,才能进入休眠模式。
这个特征可以用于快速休眠,从而节省功耗;例如:
发射模块工作在模式0,用户发起串口数据“12345”,然后不必等待AUX引脚空闲(高电平),可以直接切换到休眠模式,并将用户主MCU立即休眠,模块会自动将用户数据全部通过无线发出后,1ms内自动进入休眠;从而节省MCU的工作时间,降低功耗。
●同理,任何模式切换,都可以利用这个特征,模块处理完当前模式事件后,在1ms内,会自动进入新的模式;从而省去了用户查询AUX的工作,且能达到快速切换的目的,例如从发射模式切换到设置模式;用户MCU也可以在模式切换前提前进入休眠,使用外部中断功能来获取AUX变化,从而进行模式切换。
●此操作方式是非常灵活而高效的,完全按照用户MCU的操作方便性而设计,并可以尽可能降低整个系统的工作负荷,提高系统效率,降低功耗。
6.2传输模式(模式0)
类型
当M0=0,M1=0时,模块工作在模式0
发射
模块接收来自串口的用户数据,模块发射无线数据包长度最大为54字节,当用户输入数据量达到54字节时,模块将启动无线发射,此时用户可以继续输入需要发射的数据。
当用户需要传输的字节小于54字节时,模块等待大约20ms时间,若无用户数据继续输入,则认为数据终止,此时模块将所有数据经过无线发出。
当模块收到第一个用户数据后,将AUX输出低电平,当模块把所有数据都放入到RF芯片并启动发射后,AUX输出高电平。
此时,表明最后一包无线数据已经启动发射,用户可以继续输入数据。
通过模式0发出的数据包,只能被处于模式0的接收模块收到。
接收
模块一直打开无线接收功能,可以接收来自模式0发出的数据包。
收到数据包后,模块AUX输出低电平后,开始将无线数据通过串口TXD引脚发出,所有无线数据都通过串口输出后,模块将AUX输出高电平。
6.3RSSI模式(模式1)
类型
当M0=1,M1=0时,模块工作在模式1
发射
不可进行无线发射,收到的串口数据将被丢弃。
接收
不可接收空中无线数据,仅扫描当前信道的信号强度,每100ms通过串口输出一个强度值(相对值)。
数值计算方式:
信号强度=-(256(十进制)–data(十进制))dBm
如串口输出的十六进制数值为0x91,则实际信号强度为:
-(256(十进制)–145(十进制))=-111dBm
6.4设置模式(模式2)
2.
3.
4.
5.
5.2
5.3
5.4
类型
当M0=0,M1=1模块工作在模式2
发射
不可进行无线发射,收到的串口数据将被丢弃。
接收
不可进行无线接收。
配置
可以用于模块参数设置,使用串口9600,8N1,通过特定指令格式设置模块工作参数
注意
当从设置模式进入到其他模式,模块会重新配置参数,配置过程中,AUX保持低电平;
完毕后输出高电平,所以建议用户检测AUX上升沿。
6.5休眠模式(模式3)
类型
当M0=1,M1=1时,模块工作在模式3
发射
无法发射无线数据。
接收
无法接收无线数据。
其他
处于超低功耗状态,模块其他所有功能均被关闭,仅能通过M1M0的状态切换退出休眠模式。
6.6快速通信测试
步骤
具体操作
1
E49-400T20S模块与E49-TBL底板连接,然后插到USB测试板(E15-USB-T2)上面,插上电脑,确保驱动已经安装正确;
插上USB测试板上的模式选择跳线帽(即M1=0,M0=0),
2
选择5V(模块支持2.6~5.5V)。
3
运行“串口调试助手”软件,并选择正确的串口号,观察发送窗口和对应的接收窗口。
第七章指令格式
命令模式(模式2:
M0=0,M1=1)下,支持的指令列表如下(设置时,只支持9600,8N1格式):
序号
指令格式
详细说明
1
C0+工作参数
16进制格式发送C0+5字节工作参数,共6字节,必须连续发送(掉电保存)
2
C1+C1+C1
16进制格式发送三个C1,模块返回已保存的参数,必须连续发送。
3
C2+工作参数
16进制格式发送C2+5字节工作参数,共6字节,必须连续发送(掉电不保存)
4
C3+C3+C3
16进制格式发送三个C3,模块返回版本信息,必须连续发送。
7.1出厂默认参数
型号
出厂默认参数值:
C00000192E00
模块型号
频率
地址
信道
空中速率
波特率
发射功率
E49-400T20S
433MHz
0x0000
0x2E
2.4kbps
9600
20
7.2工作参数读取
指令格式
详细说明
C1+C1+C1
在设置模式下(M0=0,M1=1),向模块串口发出命令(HEX格式):
C1C1C1,
模块会返回当前的配置参数,比如:
C00000182000。
7.3版本号读取
指令格式
详细说明
C3+C3+C3
在设置模式下(M0=0,M1=1),向模块串口发出命令(HEX格式):
C3C3C3,
模块会返回当前的配置参数,比如:
C349xxyy;
此处的49代表模块型号(E49系列),xx就是版本号,yy代指模块其他特性(用户可忽略)。
7.4参数设置指令
序号
名称
描述
备注
0
HEAD
固定0xC0或0xC2,表示此帧数据为控制命令
●必须为0xC0或C2
C0:
所设置的参数会掉电保存。
C2:
所设置的参数不会掉电保存。
1
ADDH
模块地址高字节(默认00H)
00H-FFH
2
ADDL
模块地址低字节(默认00H)
00H-FFH
3
SPED
速率参数,包括串口速率和空中速率
7,6:
串口校验位
00:
8N1(默认)
01:
8O1
10:
8E1
11:
8N1
-------------------------------------------------
5,4,3TTL串口速率(bps)
000:
串口波特率为1200
001:
串口波特率为2400
010:
串口波特率为4800
011:
串口波特率为9600(默认)
100:
串口波特率为19200
101:
串口波特率为38400
110:
串口波特率为57600
111:
串口波特率为115200
-------------------------------------------------
2,1,0无线空中速率(bps)
000:
空中速率为1.2k
001:
空中速率为2.4k(默认)
010:
空中速率为4.8k
011:
空中速率为9.6k
100:
空中速率为19.2k
101:
空中速率为50k
110:
空中速率为100k
111:
空中速率为200k
----------------------------------------
●通信双方波特率可以不同
●串口波特率和无线传输参数无关,不影响无线收发特性。
----------------------------------------
----------------------------------------
●空中速率越低,距离越远,抗干扰性能越强,发送时间越长。
●通信双方空中无线传输速率必须相同。
4
CHAN
7,,6,5,4,3,2,1,0通信信道
通信频率(410M+CHAN*0.5M)
(默认0x2E:
433M)
----------------------------------------
●00H-C8H,
●对应410~510MHz
5
OPTION
7,定点发送使能位(类MODBUS)
0:
透明传输模式(默认)
1:
定点传输模式
-------------------------------------------------
6,5,4,3,2保留位,写0
-------------------------------------------------
1,0发射功率(大约值)
00:
20dBm(默认)
01:
17dBm
10:
14dBm
11:
10dBm
●为1时每个用户数据帧的前3个字节作为信道、高、低地址。
发射时改变自身地址和信道,完毕后恢复原有设置。
----------------------------------------
----------------------------------------
●外部电源必须提供100mA以上电流输出能力。
并保证电源纹波小于100mV。
●不推荐使用较小功率发送,其电源利用效率不高。
举例说明(序号3“SPED”字节的含义):
该字节的二进制位
7
6
5
4
3
2
1
0
具体值(用户配置)
0
0
0
1
1
0
0
1
代表意义
串口校验位8N1
串口波特率为9600
空中速率为2.4k
对应的十六进制
1
9
第八章硬件设计
●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,若实在不得已需要经过模块下方,假设模块焊接在TopLayer,在模块接触部分的TopLayer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BottomLayer;
●假设模块焊接或放置在TopLayer,在BottomLayer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。
第九章常见问题
9.1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。
9.2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。
9.3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;
第十章焊接作业指导
10.1回流焊温度
ProfileFeature
曲线特征
Sn-PbAssembly
Pb-FreeAssembly
SolderPaste
锡膏
Sn63/Pb37
Sn96.5/Ag3/Cu0.5
PreheatTemperaturemin(Tsmin)
最小预热温度
100℃
150℃
Preheattemperaturemax(Tsmax)
最大预热温度
150℃
200℃
PreheatTime(TsmintoTsmax)(ts)
预热时间
60-120sec
60-120sec
Averageramp-uprate(TsmaxtoTp)
平均上升速率
3℃/secondmax
3℃/secondmax
LiquidousTemperature(TL)
液相温度
183℃
217℃
Time(tL)MaintainedAbove(TL)
液相线以上的时间
60-90sec
30-90sec
Peaktemperature(Tp)
峰值温度
220-235℃
230-250℃
Aveageramp-downrate(TptoTsmax)
平均下降速率
6℃/secondmax
6℃/secondmax
Time25℃topeaktemperature
25℃到峰值温度的时间
6minutesmax
8minutesmax
10.2回流焊曲线图
第十一章相关型号
产品型号
芯片方案
载波频率Hz
发射功率dBm
测试距离km
空中速率bps
封装形式
产品尺寸mm
天线形式
E49-400T20S
-
433M
20
1
1.2k~200k
贴片
26*16
IPEX/邮票孔
第十二章天线指南
12.1天线推荐
天线是通信过程中重要角色,往往劣质的天线会对通信系统造成极大的影响,故我司推荐部分天线作为配套我司无线模块且性能较为优秀且价格合理的天线。
产品型号
类型
频段Hz
接口
增益
dBi
高度
馈线
功能特点
TX433-NP-4310
柔性PCB天线
433M
SMA-J
2
43.8*9.5mm
-
内置柔性,FPC软天线
TX433-JW-5
胶棒天线
433M
SMA-J
2
50mm
-
可弯折胶棒,全向天线
TX433-JWG-7
胶棒天线
433M
SMA-J
2.5
- 配套讲稿:
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