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:
- 防潮袋必须存储在温度<30℃，湿度<85%RH的环境中。
- 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:
- 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。
- 操作时，严防模块沾水或污物。
6.4 推荐炉温曲线
