E50TTL100串口型无线模块用户手册V17.doc
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1、超低功耗、超强穿透 无线串口模块(148 - 173.5MHz) E50-TTL-100 用户手册 V1.7使用该模块前请务必仔细阅读本手册1. 模块简介三2. 名词约定三3. 模块使用注意四4. 引脚详解四4.1. 引脚定义四4.2. 供电要求(重要)五4.3. 模块复位五4.4. AUX详解六5. 工作模式七5.1. 模式切换七5.2. 一般模式(模式0)八5.3. 唤醒模式(模式1)八5.4. 省电模式(模式2)九5.5. 休眠及设置模式(模式3)九6. 工作参数设置九6.1. 工作参数设置十6.2. 工作参数读取十二6.3. 指定发射模式十二6.4. 广播发送与数据监听十三6.5. 版
2、本号读取十三6.6. 复位指令十三6.7. 电压读取十三7. 快速测试与设置十三7.1. 配套USB-TTL(型号E15-USB-T2)十三7.2. 驱动安装十四7.3. 模块通信测试十七7.4. 参数设置跳线选择十八8. 模块操作流程图十八9. 模块电气参数十九10. 无线组网应用二十10.1. 点对点传输二十10.2. 星形网络架构二十一10.3. 其他组网传输二十三11. 常见问题二十三12. 结语二十五1. 模块简介E50-TTL-100是一款100mW的无线传输模块,工作在148-173.5MHz频段,使用串口进行数据收发,降低了无线应用的门槛。它具有功率密度集中,传输距离远,抗干扰
3、能力强的优势。尤其是其穿透绕射能力,大大强于其他频段。模块具有软件FEC前向纠错算法,其编码效率较高,纠错能力强,在突发干扰的情况下,能主动纠正被干扰的数据包,大大提高可靠性和传输距离。在没有FEC的情况下,这种数据包只能被丢弃。模块具有数据加密和压缩功能。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。而数据压缩功能有概率减小传输时间,减小受干扰的概率,提高可靠性和传输效率。模块可以工作在1.9 - 3.6V,满足电池供电需求,可以定制3.0 - 6.0V版本。模块具有四种工作模式,并可以在运行时自由切换,在省电模式下,消耗电流仅仅几十uA,非常适合超低功耗应用
4、。典型应用:模块特点: 无线抄表 2000米传输距离 无线传感 8种波特率 智能家居 -119dBm接收灵敏度 工业遥控、遥测 超低接收功耗(最低30uA) 智能楼宇、智能建筑 4种工作模式 高压线监测 休眠电流仅1.7uA 环境工程 空中唤醒功能 高速公路 频率148 - 173.5M,256个信道 小型气象站 双256Bytes环形缓冲器 自动化数据采集 多种功率等级(最大100mW) 消费电子 高效的加密算法、纠错功能 智能机器人 内置看门狗,永不死机 路灯控制 软件FEC纠错,数据压缩 其他无线传输应用 支持电压读取功能2. 模块使用注意l 高频模拟器件具有静电敏感特性,请尽可能避免人
5、体接触模块上的电子元件。我司生产过程全部按照较高的防静电标准执行。l 焊接时,电烙铁需要良好接地,烙铁温度不能高于350,且持续接触时间不能超过3秒,批量生产时需要求生产人员佩戴已接地的有线静电手环。l 电源品质对模块性能影响较大,请保证模块供电电源具有较小纹波,务必避免电源频繁大幅度抖动。l 模块地线使用单点接地方式,推荐使用0欧电阻,或者电感,与其他部分电路参考地分开。l 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,甚至将无线信号完全屏蔽。l 同一产品内部若存在其他频段无线设备,由
6、于谐波干扰的可能性,请尽可能加大与本模块之间的直线距离,并尽可能使用金属材料将二者分开。l 若本模块所在之电路板附近存在晶振,请尽可能加大与晶振之间的直线距离,晶振尽可能采用带金属壳封装的石英晶体,晶振布线应该采用“铺地”的方式进行包裹。l 供电及通信电平,不得超出本文所描述之范围,否则,将导致永久性损坏。3. 模块简介3.1. 引脚定义 引脚序号引脚名称引脚方向引脚用途1M0输入(极弱上拉)和M1配合,决定模块的4种工作模式,不可悬空2M1输入(极弱上拉)和M0配合,决定模块的4种工作模式,不可悬空3RXD输入TTL串口输入,连接到外部TXD输出引脚。可配置为漏极开路或上拉输入,详见参数设置
7、4TXD输出TTL串口输出,连接到外部RXD输入引脚。可配置为漏极开路或推挽输出,详见参数设置5AUX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,可配置为漏极开路输出,或推挽输出,详见参数设置6VCC模块电源正参考,电压范围:2.0V - 3.6VDC7GND模块地线3.2. 供电要求(重要)模块供电电压为1.9V - 3.6V 直流,要求电源的电流供给能力不小于200MA。模块发射时,由于电流突变,可能会导致电源产生较大纹波。此时,用户的外部电路必须要有纹波抑制能力。用户可以使用型滤波器,即:电容+电感的方式,但是要防止自激。电源问题在使用低静态电流、低压差的
8、LDO时,需要尤其注意,因为常见的LDO纹波抑制比较差。而使用普通线性稳压器,或静态电流较大的稳压器,或DCDC直流转换器的时,情况会乐观得多。此处特地提出电源问题,希望用户能引起足够重视。 良好的电源品质是无线模块稳定工作的前提,并有效提升模块传输距离、接收灵敏度以及使用寿命。在使用LDO时,可以使用电解电容或钽电容,来替换瓷片电容,从而加大等效电阻,达到抑制自激的目的。3.3. 天线要求(重要)目前,国内市场的天线品质参差不齐,我司经过专业仪器测试,市面90%的天线达不到要求。主要表现为天线谐振点偏移太大,导致中心频点的驻波比较大,最终导致的结果是辐射到空中的电磁波减少,从而影响发射距离和
9、接收灵敏度,无法发挥模块的优秀性能。请注意:请务必选择优质天线,让天线厂家提供测试报告或自行使用矢量网络分析仪进行测试。我司天线供应商经过多方位选择而来,可以较大程度发挥模块性能。3.4. 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,作为模块工作起点。3.5. AUX详解AUX用于无线发射指示和串口输出指示。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。 在以下三种情况下
10、,满足任意1个条件,AUX输出低电平:1、 用户通过串口向模块发起的数据,尚未完全写入到无线芯片。2、 无线模块收到的无线数据,尚未全部通过串口发出给用户。3、 模块正在复位过程中,尚未自检完毕,或尚未初始化完毕。在以下条件都满足时,AUX输出低电平:用户数据已经全部写入到无线芯片,并已经启动发射,而且,模块目前没有收到无线数据,不需要向用户输出串口数据。l 功能1:串口发射指示(可用于唤醒休眠中的外部MCU)l 功能2:无线发射指示n 缓冲区空:内部256字节缓冲区的数据,都被写入到无线芯片。当AUX=1时用户连续发起小于256字节的数据,都不会溢出。n 缓冲区不为空:内部256字节缓冲区的
11、数据,尚未全部写入到无线芯片并开启发射,此时模块有可能在等待用户数据结束超时,或正在进行无线分包发射。n 注意:AUX为高,并不代表模块全部串口数据均通过无线发射完毕,也可能最后一包数据正在发射中。l 功能3:模块正在配置过程中(仅在复位和退出休眠模式的时候)注意事项:1、 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。2、 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1ms内,将完成模式切换工作。3、 所以,用户切换到新的工作模式后,至少需要在AUX上升沿后2ms
12、,模块才会真正进入该模式。4、 用户从SLEEP模式进入到正常工作模式,或在复位过程,模块会重新设置用户参数,配置过程中,AUX输出低电平。4. 工作模式以下表格为M1、M0输入状态和对应模式的简介。模式(0-3)M1M0模式介绍备注0 一般模式00串口打开,无线打开,透明传输接收方必须模式0、11 唤醒模式01串口打开,无线打开,和模式0唯一区别:数据包发射前,增加唤醒信号,这样才能唤醒工作在模式2的接收方接收方可以模式0、1、22 省电模式10串口接收关闭,无线处于空中唤醒模式,收到数据后,打开串口发出。1、 发射方必须模式12、 该模式不能发射3 休眠模式11模块进入休眠,可以接收参数设
13、置命令详见工作参数设置4.1. 模式切换用户可以将M1、M0进行高低电平组合,确定模块工作模式。建议2个GPIO来控制进行模式切换,运行时可以任意切换。当改变M1、M0后:若模块空闲,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。若模块仍有数据没有通过串口发出,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或模式1下,用户连续输入大量数据,并同时进行模式切换,此时的切换操作是无效的。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
14、输出状态,等待AUX输出高电平后等待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,才能进入到休眠,这个特征可以用于快速休眠,从而节省功耗。例如: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
15、换的目的。例如从发射模式切换到接收模式。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。E50-TTL-100模块的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。4.2. 一般模式(模式0)当M1 = 0,M0 = 0时,模块工作在模式0。在模式0下: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为58字节,当用户输入数据量达到58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58字节时,模块等待3字节时间,若无用户数
16、据继续输入,则认为数据终止,此时模块将所有数据包经过无线发出。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芯片后并启动发射后,输出高电平。此时,表明最后一包无线数据已经启动发射,用户可以继续输入长达256字节的数据。通过模式0发出的数据包,只能被处于模式0、模式1的接收模块收到。接收:模块永久打开无线接收功能,可以接收来自模式0,模式1发出的数据包。收到数据包后,模块AUX输出低电平,并延迟5ms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。4.3. 唤醒模式(模式1)当M1 = 0,M0 = 1时,模块工作在模
17、式1,在模式1下:发射:模块启动数据包发射的条件、AUX功能等同于模式0,唯一不同的是:模块会在每个数据包自动添加唤醒码,添加的唤醒码长度取决于用户参数中设置的唤醒时间。唤醒码的目的是用于唤醒工作在模式2的接收模块。所以,模式1发射的数据,可以被模式0、1、2收到。接收:等同于模式0.4.4. 省电模式(模式2)当M1 = 1,M0 = 0时,模块工作在模式2,在模式2下:发射:单片机处于休眠状态,串口被关闭,无法接收串口数据,所以该模式不具有无线发射功能。接收:在模式2下,要求发射方必须工作在模式1。无线芯片定时唤醒并监听唤醒码,一旦收到有效的唤醒码后,模块将持续处于接收模式,并等待整个有效
18、数据包接收完毕。完毕后,模块打开串口,将AUX输出低电平,并延迟5ms后,将收到的无线数据通过串口发出,完毕后将AUX输出高电平。无线模块继续进行休眠 - 监听的工作状态(polling)。通过设置不同的唤醒时间,模块具有不同的接收响应延迟(最长2s)和平均功耗(最小20uA)。用户需要在时间和功耗之间取得一个平衡点。以下表格展示了不同空中速率、不同响应时间下的均值电流(与串口波特率无关):模块出厂默认值为:1KBPS/250ms,注意:对应的发射模块必须设置相同的延迟,工作模式1。速率延迟250ms500ms750ms1000ms1250ms1500ms1750ms2000ms1KBPS1.
19、16mA0.580mA0.391mA0.295mA0.237mA0.198mA0.170mA0.120mA10KBPS179uA92uA63uA48uA39uA34uA30uA27uA20KBPS121uA63uA43uA34uA27uA24uA21uA19uA25KBPS121uA63uA43uA34uA27uA24uA21uA19uA4.5. 休眠及设置模式(模式3)当M1 = 1, M0 = 1时,模块工作在模式3,在模式3下:发射:无法发射无线数据。接收:无法接收无线数据。参数设置:休眠模式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,具体详情请见
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