亿佰特EFR32 24GHz ZigBee多功能SoC 无线模块E180ZG120A使用手册Word下载.docx
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6.5.1指令规则13
6.5.2读取指令集14
6.5.2配置指令集16
6.5.3网络操作指令集17
6.6HEX参数说明17
6.6.1系统发送模式17
6.6.2接收数据输出方式17
6.6.3网络节点类型18
6.6.4网络状态18
6.6.5网络PAN_ID18
6.6.6网络短地址：
18
6.6.7MAC地址18
6.6.8父节点网络短地址18
6.6.9父节点MAC地址18
6.6.10网络组号18
6.6.11网络信道19
6.6.12发送功率19
6.6.13串口波特率19
更改串口通信的波特率配置，需要重启设备，更改后的波特率才生效。
19
6.6.14休眠时间19
6.6.15父节点保存时间19
6.6.16集中式网络开放时间19
6.6.17父节点丢失后网络重连的周期19
6.6.18尝试重连的最大次数19
6.6.19无线远程配置ID19
6.6.20用户gpio参数20
6.6.21用户pwm参数20
6.6.22用户adc参数21
6.6.23配置所有网络参数21
6.6.24读取所有网络参数21
6.6.25父节点的终端数量21
6.6.26父节点的终端明细表21
第七章快速入门22
7.1快速建立一个ZigBee网络22
7.2快速加入一个ZigBee网络25
7.3ZigBee网络通信测试26
7.3.1单播测试26
7.3.1.1终端和协调器之间相互以短地址形式单播26
7.3.1.2终端和协调器之间相互以长地址形式单播27
7.3.2组播测试29
7.3.3广播测试30
第八章二次开发设计参考32
8.1机械尺寸和引脚定义32
8.2模块原理图34
8.3开发使用34
8.4硬件设计34
8.5软件编写35
第九章常见问题35
9.1传输距离不理想35
9.2模块易损坏36
9.3误码率太高36
修订历史37
关于我们37
第一章概述
1.1产品简介
E180-ZG120A是基于SiliconLabsEFR32MG1B系列无线SOC设计生产的一款小体积、低功耗、高可靠性、工作在2.4GHz频段的ZIGBEE模块，芯片自带高性能32-bitARMCortex-M4内核，内部集成功率放大器，发射功率最高可达到20dBm。
EFR32是非常有潜力成为未来智能家具、物联网改造、工业自动化首选的无线微控制器，其网络特性符合ZIGBEE3.0标准，并提供一个完整的基于IEEE802.15.4标准ISM频段的应用集成方案。
产品经过系列权威射频仪器的检验和认证，并结合多年的市场经验和该行业用户的实际需求，将无线产品极复杂的通讯协议集成到内置的SoC中，支持串口透明传输模式，并集成快捷易用的自组网功能，提供多路可配置的AD、IO、PWM接口，化繁为简，大幅简化无线产品复杂的开发过程，使您的产品以更低的成本快速投入市场。
1.2功能特点
●集中式网络管理:
ZIGBEE3.0安全标准集中式入网机制，数据安全、可靠；
●GreenPower:
ZIGBEE3.0电源管理机制，整个网络功耗更低，节点功耗uA级；
●互通性：
符合zigbee3.0标准网络机制，可支持ZHA、ZLL等网络协议；
●大容量：
256K容量的flash，32K容量的RAM，网络节点可以扩展到100以上；
●角色切换：
用户可通过串口指令让设备在协调器，路由器，终端和休眠终端的四种类型中任意切换；
●TOUCHLINK:
模块支持ZLL协议中的TOUCHLINK网络协议,主要应用于灯控领域，简化了ZigBee的网络形式，不需要协调器也可以建立简单稳定的ZigBee网络；
●支持多种网络拓扑：
点对点，星型网，MESH网；
●网络自愈：
网络中间节点丢失，其他网络自动加入或保持原网络；
●自动路由：
模块支持网络路由功能；
●地址搜索：
用户可根据已加入网络节点的MAC地址（唯一的，固定的）查找出相应的短地址，同时也可以根据节点的短地址查找网络中每个节点相应的长地址；
●数据安全：
集成ZIGBEE3.0安全通讯标准，网络含有多级安全密匙；
●串口配置：
模块内置串口指令，用户可通过出串口指令配置（查看）模块的参数及功能；
●网络PAN_ID更改：
网络PAN_ID的任意切换，用户可自定义PAN_ID加入相应网络或者将自动选择PAN_ID加入网络；
●网络开放时间可配置，可配置持续一段时间打开网络，此期间符合ZigBee3.0标准的设备可以加入网络，过了这段时间后网络将关闭，任何设备无法加入。
也可以配置永久打开，任何ZigBee3.0标准设备可以加入；
●GPIO控制：
本地/远程的GPIO电平控制，4个IO可选择；
●PWM控制：
本地/远程的PWM控制，5路PWM通道供用户选择；
●ADC控制：
本地/远程的ADC读取，5路ADC通道供用户选择；
●一键恢复波特率：
如果用户忘记或不知波特率的情况下，可使用该功能，恢复默认波特率为115200；
●串口接收唤醒：
支持串口接收唤醒功能，当模块处于休眠状态下当接收到一帧大于等于25个字节的数据时将被唤醒，此数据为唤醒帧用于唤醒模块将不会被当做数据处理；
●模块复位：
用户可通过串口命令对模块进行复位操作；
●恢复出厂设置：
用户可通过串口命令对模块进行出厂设置的恢复；
●空中配置：
用户可使用空中配置指令远程配置网络中的其他设备。
1.3设备类型介绍
在ZigBee网络中存在三种逻辑设备类型：
Coordinator（协调器），Router（路由器），End-Device（非休眠终端）和Sleep-End-Device（休眠终端）。
ZigBee网络由一个Coordinator以及多个Router和多个End_Device组成（其终端节点可分为休眠终端和非休眠终端）。
1.3.1非休眠终端
终端设备的主要任务是发送和接收消息，不允许其它节点与终端设备相连。
非休眠终端，一直处于工作状态，任意时刻都可以接收和发送数据，此设备类型待机电流大概为4mA左右，用于对功耗要求不高的场景。
1.3.2休眠终端
休眠终端，当没有数据收发时，则进入休眠状态，休眠电流低至2.5uA左右。
当需要发送无线数据或进行指令操作时，需先通过串口发送唤醒帧，长度需要大于等于25个字节（建议用“FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF”25个字节的“FF”唤醒），唤醒时间持续1000ms，期间内可以处理串口数据（配置命令、有效负载），当成功接收到一帧串口数据后，唤醒超时计数器将被刷新，唤醒持续时间再往后推移1000ms,否则设备将重新进入休眠；
当需要接收数据时，是通过周期性的唤醒来接收数据，唤醒周期设置的越长接收就越延迟，唤醒周期设置必须小于30秒。
若只需上传数据则可以把唤醒周期设置大于30秒或更长来降低功耗（默认为5分钟）比如电池供电的传感器。
1.3.3路由器
允许其它节点与路由设备相连，以扩大网络的覆盖范围，其主要任务为转发报文，起到中继路由作用，并具备终端设备的所有功能。
如果一个节点通往另一个节点存在多条路径时，当其中一条路径出现故障，网络会自动调整到其它最优的路径进行传输，以确保数据到达。
路由器可以建立自己的网络，也可以加入别人的网，路由器一直处于活动状态，因此它必须使用主电源供电。
1.3.4协调器
具备建立和管理网络的作用，控制着是否允许其它节点加入网络中，存储网络信息，并具备路由设备的所有功能，其主要任务为管理网络，记录子节点信息，转发报文，同时，协调器需要对请求入网的终端权限鉴别。
1.4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；
●高级抄表架构（AMI）；
●汽车行业应用；
●楼宇自动化解决方案；
●农业大棚自动化应用。
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）
3.8
超过3.8V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
+85
工业级
2.2工作参数
典型值
工作电压（V）
1.95
3.3
3.7
≥3.3V可保证输出功率
通信电平（V）
使用5VTTL有风险烧毁
工业级设计
工作频段（MHz）
2400
2480
支持ISM频段
功耗
发射电流（mA）
135
瞬时功耗
接收电流（mA）
11.6
休眠电流（μA）
2.5
软件关断
最大发射功率（dBm）
19.6
20.0
20.5
RF发射功率最大可达到20dBm
空中速率（bps）
250kbps
ZigBee标准协议规定空速为250kbps
描述
参考距离
1000m
两点之间（zigbee网络支持路由多跳功能，可通过增加路由器达到延长传输距离的目的）。
晶振频率
38.4MHz
支持协议
Zigbee3.0
标准的ZigBee3.0协议
封装方式
贴片式
接口方式
1.27mm
邮票孔
IC全称
EFR32MG1B232F256GM48
FLASH
256KB
RAM
32KB
内核
Cortex-M4
外形尺寸
17.5*28.7mm
天线接口
PCB/IPEX
等效阻抗约50Ω
第三章机械尺寸与引脚定义
引脚序号
引脚名称
引脚方向
引脚用途
1
GND
输入/输出
地线，连接到电源参考地
2
3
VCC
输入
模块电源正参考电，电压范围
4
5
PD10
预留
6
PD11
7
PD12
8
PD13
TOUCHLINK引脚，该引脚持续拉低大于3000ms,将发起一个ZLL网络的建立或加入请求
9
PD14
WAKE引脚主要用于对休眠终端唤醒使用，上电时为高电平，当外部将该引脚拉低时，休眠的终端设备将被唤醒
PD15
输出
AUX引脚指示当前设备工作状态，当引脚为低电平时，指示设备繁忙，高电平指示设备空闲
11
PA0（TX）
串口发送端口TX
12
PA1（RX）
串口接收端口RX
13
PA2
14
PA3
15
PA4
16
PA5
17
PB11
工作模式切换引脚，当拉低时间大于500ms时工作模式切换。
18
PB12
UART_BAUD_RESET引脚用于设备波特率复位，上电默认高电平，任何模式下，该引脚拉低1000ms以上模块串口参数将恢复默认的115200
19
PB13
ACK引脚用于指示上一次用户数据发送状态，启动发送前该引脚拉低，发送成功后引脚拉高
20
21
PB14（GPIO0）
GPIO输入/输出端口0
22
PB15（GPIO1）
GPIO输入/输出端口1
23
24
25
26
PC6（GPIO2）
GPIO输入/输出端口2
27
PC7（GPIO3）
GPIO输入/输出端口3
28
PC8（ADC1）
ADC检测端口1
29
PC9（ADC2）
ADC检测端口2
30
PC10（ADC3）
ADC检测端口3
31
PC11（ADC4）
ADC检测端口4
32
SWCLK
DBG_SWCLKTCK
33
SWDIO
DBG_SWDIOTMS
34
PF2（PWM0）
PWM输出端口0
35
PF3（PWM1）
PWM输出端口1
36
PF4（PWM2）
PWM输出端口2
37
PF5（PWM3）
PWM输出端口3
38
PF6（PWM4）
PWM输出端口4
39
PF7
LINK引脚指示模块当前网络状态，输出高电平表已加入网络
40
RESETN
复位引脚
41
42
第四章工作模式
4.1传输模式
当模块进入传输模式后，串口接收到的任何数据都将被无线发送出去，传输模式就是网络节点间进行无线通信，其通信的方式包括单播、广播、组播等。
4.2配置模式
当模块进入配置模式后，串口接收的数据都默认为配置指令，对设备进行功能配置和操作，在配置模式下，模块串口收到的数据均认为是HEX指令。
4.3模式切换
4.3.1指令切换
模块上电初始化默认为传输模式。
在传输模式下，当模块串口接收到“2A2D2E”字符后则进入配置模式，进入配置模式成功后返回“7A7D7E”字符。
在配置模式下，当模块串口接收到“2F2C2B”字符时则模块退出配置模式，进入传输模式，进入传输模式成功后返回“7F7C7B”字符。
4.3.2引脚切换
工作模式切换引脚PB11,内部配置上拉电阻输入模式，上电默认高电平，在任何模式下当模式切换引脚PB11被拉低时间大于500ms时，则模块工作模式切换，具体如下图所示：
第五章收发方式
5.1数据发送的方式
模块的数据发送方式包括单播、广播、组播等3种方式。
5.1.1广播模式
广播模式下，发送设备将串口接收到的数据发送给网络中的每一个节点（也包括自己），网络中所有的非休眠设备都将接收数据。
5.1.2组播模式
组播模式下，首先对网络中的设备设定组号（进行分组），发送设备必须指定发送的目标组号（把数据发给哪一个组），然后发送设备将串口收到的数据发送到网络中，网络中具有相同组号的设备将接收到数据。
5.1.3单播模式
点播模式下，网络中的设备通过网络地址进行点对点的通信，发送设备把接收到的串口数据发送给目标地址设备，并且目标地址设备收到数据后可以回一个ACK给发送设备表示已经收到数据。
5.2接收数据的输出方式
接收数据输出方式是指，当模块接收到无线数据后，串口输出数据的方式；
5.2.1透明输出
若配置设备的输出模式为透明输出，则模块接收到无线数据后将原始数据通过串口输出；
5.2.2数据+短地址
当设备的输出模式为数据+短地址时，模块接收到无线数据后，串口将输出原始数据+发送设备的短地址；
5.2.3数据+长地址
当设备的输出模式为数据+长地址时，模块接收到无线数据后，串口将输出原始数据+发送设备的长地址；
5.2.4数据+RSSI
当设备的输出模式为数据+RSSI，模块接收到无线数据后，串口将输出原始数据+接收到该数据包的RSSI值；
5.2.5数据+短地址+RSSI
当设备的输出模式为数据+短地址+RSSI，模块接收到无线数据后，串口将输出原始数据+发送设备的短地址+接收到该数据包的RSSI值；
5.2.6数据+长地址+RSSI
当设备的输出模式为数据+长地址+RSSI，模块接收到无线数据后，串口将输出原始数据+发送设备的长地址+接收到该数据包的RSSI值；
注：
发送方单包支持最大数据包长72字节
第六章应用功能和指令配置
6.1功能引脚
6.1.1LINK详解
LINK引脚指示模块当前网络状态，设备入网成功后当前引脚拉高，当设备没有网络或父节点丢失时此引脚拉低，外部设备可通过该引脚电平查询设备网络状态，协调器模式下，该引脚指示模块是否正常建立网络；
6.1.2WAKE详解
WAKE引脚主要用于对休眠终端唤醒使用，上电时为高电平，当外部将该引脚拉低时，休眠的终端设备将被唤醒；
非休眠设备，该引脚无意义；
6.1.3AUX详解
AUX引脚指示当前设备工作状态，当引脚为低电平时，指示设备繁忙；
高电平指示设备空闲；
当设备收到数据时，模块将AUX引脚将拉低2~4ms后，串口开始输出数据，用于唤醒外部控制设备；
6.1.4ACK详解
ACK引脚用于指示上一次用户数据发送状态，启动发送前该引脚拉低，发送成功后引脚拉高，用户可通过该引脚状态判断数据是否成功到达。
该引脚功能无法指示协调器发送广播消息。
6.1.5TOUCHLINK详解
TOUCHLINK引脚，该引脚持续拉低大于3000ms,将发起一个ZLL网络的建立或加入请求。
ZLL的touchlink协议包含一个发起者和目标者，发起者一般是终端和休眠终端，目标者一般是路由器，当touchlink引脚持续拉低3000ms以上，发起者将向目标者发起一个网络建立或加入的请求。
6.1.6UART_BAUD_RESET详解
UART_BAUD_RESET引脚用于设备波特率复位，上电默认高电平，任何模式下，该引脚拉低1000ms以上模块串口参数将恢复默认的115200、8N1。
功能引脚
引脚端口
LINK
WAKE
AUX
ACK
TOUCHLINK
UART_BAUD_RESET
6.2无线远程配置功能
模块支持远程配置功能，用两个字节的无线配置ID默认为A88A来标识，用户可修改模块的远程配置ID，当模块接收到无线空中数据的前两个字节为无线配置ID时，模块则判断数据包为远程配置命令，执行对应命令的操作，该数据包不会通过串口输出。
6.3touchlink功能应用
6.3.1touchlink介绍
touchlink属于ZigBeeLightLink（ZLL）协议中的标准组网机制，touchlink即接触式连接，当两个模块在一定的范围内靠近时，通过按键或指令方式启动touchlink，则两模块之间建立一个ZigBee通信网络。
ZLL协议的touchlink定义了一个发起者和目标者。
发起者的主要职责是发起touchlink流程，通常情况下终端设备会被定义成发起者。
目标者的职责是等待附近的touchlink请求，若得知发起者没有网络存在，则目标者需要建立一个新的网络，若发起者有网络存在，则目标者加入到发起者的网络，通常情况下路由器会被定义成目标者。
在典型的灯控应用领域，遥控器就是终端发起者，灯就是路由器目标者。
6.3.2建立一个touchlink网络具体步骤
（1）首先，发起者（终端设备）在发起一个touchlink网络前，若之前有加入过其他网络，必须先清除掉之前网络的信息，让网络状态处于无网络状态。
（2）其次，发起者（终端设备）发起touchlink扫描请求，来发现周围存在的目标者（路由器），扫描过程中被扫描者尽量靠近发起者，其他设备尽量远离扫描区域（扫描信号的阈值为-40dBm,即大于-40dBm信号强度的设备将被扫描到）,若扫描到两个以上的目标者设备会影响touchlink的成功率。
（3）其次，发起者扫描到目标设备后，若自己是首次发起touchlink，则向目标者发起新建网络的请求；
若自己之前touchlink成功过，则向目标者发起加入到它的touchlink网络的请求。
（4）最后，目标者响应发起者的请求，新建网络或加入到touchlink网络。
经过以上步骤一个新的ZLLtouchlink网络已经完成，网络中只可能存在一个发起者，其他节点都是目标者。
发起者在touchlink之前首先要清除掉之前的加入过的网络，touchlink的过程中一次只靠近一个设备其他设备尽量远离。
touchlink网络可以不需要协调器只需要终端和路由器，这样网络更加简单方便，在灯控领域中得到广泛的应用。
6.4功能参数说明
模块提供了丰富的可配置的参数，可根据实际的应用需求灵活运用，以构建不同形式的网络。
配置信息
属性
参数范围
功能说明
PANID
读/写
0x0000～0xFFFF
PANID为ZIGBEE的网络标识符，用于判断自身所属的网络的标识。
同一个网络中的设备所有的设备PANID必须相同，当终端或路由器配置为0xFFFF，可加入相同信道已存在的任意网络中；
本地网络地址
读
用于区分网络中各个节点，每个设备在同一网络中，本地网络地址必须是唯一的，未加入网络时，设备的网络地址为0xFFFF，加入后，设备短地址
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