Nigbee

Nigbee开发平台使用说明书2015年11月1日目录1Nigbee介绍....................................................................................12产品特点...........................................................................................3应用领域...........................................................................................4Nigbee模块与协议...........................................4.1Nigbee概述...............................................................................4.2NigBee的技术特点...................................................................4.3Nigbee组成及自组网................................................................5管脚描述...........................................……………………………..6外观尺寸..............................................................................................7通讯格式..............................................................................................8操作流程..............................................................................................1产品介绍nigbee是一款集成了32位MCU的低成本，高集成度的2.4GHZ的无线自组网透传模块，片上集成发射机，接收机，频率综合器，GFSK调制解调器。发射机支持自动跳频，接收机采用数字扩展及自动跳频通信机制，在复杂环境和强干扰条件下，可以达到优良的收发性能。nigbees传输GFSK信号，发射功率最大可以到6.6dBm。接收机采用低中频结构，接收灵敏度可以达到-96dBm@62.5Kbps。数字信道能量检测可以随时监控信道质量。开发平台主要由Nigbee模块、RS-232模块供电底板以及天线等配件组成。2产品特点Nigbee模块是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、MCU、RF和自组网协议等的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。模块结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型32位MCU、2KBSRAM、16KAPROM。模具有不同的低功耗运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统，且模式切换时间极短。特点见下表单元特点说明真正的片上Soc•片内集成M0微控制器+2.4GHzRF收发器+大量片内外设•电源电压范围宽（2.0～5.5V）；•6mm×6mm的QFN48封装•只需极少的外接元件M0微控制器•ARM-M0CPU，精简指令集，频率22M，单指令周期。•16K/32Flash•2-KBSRAM，具备在各种供电方式下的数据保持能力•支持外部中断响应RF收发器•高效2.4GHz的RF收发器•极高的接收灵敏度和抗干扰性能（-97dBm）•可编程的输出功率高达5dBm•适合系统配置符合世界范围的无线电频率法规•自动跳频机制片内外设•具有5路输入和可配置分辨率的10位ADC，温度传感器，电池电压测量功能等。•1路IIC•1个支持多种串行通信协议的强大USART•17个通用I/O引脚•看门狗定时器•6路独立PWM•自定义20种常规设备。•无线/串口升级功能•7+6channel跳频•内置自组网功能•自变数据率1Mbps/~62.5Kbps•超低功耗待机15uA•支持6连跳传输•点对点传输距离200米主芯片QFN6*6封装ParameterSymbolMINTYPMAXUnitsTestConditionandNotes工作电压直流工作电压2.55.5VDC`工作电流11226mAIdlemode工作电流IDD_IDLE3mASleepmode工作电流IDD_SLP10uA数字输入高电平电压VIH0.8VDD_IN1.2VDD_INV低电平电压VIL00.8V输入电容C_IN10pF输入漏电I_LEAK_IN10uA数字输出ParameterSymbolMINTYPMAXUnisTestConditionandNotesReceiveSectionMeasuredusing50Ohmbalun.ForBER≤0.1%:接收灵敏度-96dBmFECoff.最大输入功率-201dBm数据率Tsus抗干扰特性ForBER≤0.1%带外干扰OBB_1-10dBm30MHzto2000MHz.Desiredsig.-67dBm,BER≤0.1%.OBB_2-27dBm2000MHzto2400MHzOBB_3-27dBm2500MHzto3000MHzOBB_4-10dBm3000MHzto12.75GHzTransmitSectionMeasuredusing50Ohmbalun3:输出功率发射功率PAV5dBmdBm二次谐波-50dBmConductedtoANTpin.三次谐波-50dBmConductedtoANTpin.调制特性最大频偏00001111pattern∆f1avg280kHz01010101pattern∆f2max225kHz带内辐射2MHz频偏IBS_2-40dBm3MHz频偏IBS_3-60dBm带外辐射OBS_O_1-60-36dBm30MHz~1GHzOBS_O_2-45-30dBm1GHz~12.75GHz,excludesdesiredsignalandharmonics.OBS_O_3-60-47dBm1.8GHz~1.9GHzOBS_O_4-65-47dBm5.15GHz~5.3GHzPLL锁定范围FLOCK23662516MHz发射接收机频偏--ppmSameasXTALpinsfrequencytolerance信道宽度1MHz单边带相位噪声≤-95dBc/Hz550kHzoffset≤-115dBc/Hz2MHzoffsetPLL稳定时间THOP75150uSSettletowithin30kHzoffinalvalue.辐射OBS_1-75-57dBm30MHz~1GHzIDLEstate,SynthesizerandVCOON.OBS_2-68-47dBm1GHz~12.75GHz高电平电压VOH0.8VDD_INVDD_INV低电平电压VOL0.4V输出电容C_OUT10pF输出漏电I_LEAK_OUT10uA收发器特性工作频率F_OP24002482MHz天线端口差异(Z0=50Ω)VSWR_I2:1VSWRReceivemode.VSWR_O2:1VSWRTransmitmode.3应用领域NigBee的应用领域，包括：（1）远程控制、遥控等；（2）消费型电子（3）家庭控制，如智能家居等（4）计量和智能能源，如三表计量。（5）楼宇自动化，智能小区（6）医疗（7）智能、精准农业，如现代农业大棚等。（8）更多领域。4Nigbee模块与组网协议4.1Nigbee概述水波在扩散时会通过波纹一层一层的传输能量，这种传输方式称为扩散式传输，Nigbee信息传输方式借鉴水纹式传播和两点间直线传输的方式进行指令数据的快速传输，支持接力传输功能目前可扩展至6层。（单指令执行时间200ms内）简单的说，Nigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络Nigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的200m到几公里等。Nigbee是一个由可多到500个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台(如需密集型网络可实现定制型，最多可实现60000个模块自动组网)，在整个网络范围内，每一个Nigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的200m无限扩展。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Nigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Nigbee“基站”却不到100元人民币。每个Nigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。4.2NigBee的技术特点NigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)分别具有最高1Mbps、512Kbps、125Kbps和62.5Kbps的自动切换传输速率，它的传输距离在10-200m的范围内。作为一种无线通信技术，NigBee具有如下特点：(1)低功耗:由于NigBee的传输速率低,发射功率仅为2mW。据估算，NigBee低功耗设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。(2)时延短:以300个模块为例自动组网时间在15s内，单指令数据传输时间200ms以内（系统会自动优化传输时间，使效率达到极致）。(3)网络容量大：一个网型结构的(简易型)Nigbee网络最多可以容纳120个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多200个NigBee网络,而且网络组成灵活。(4)可靠:采取了碰撞避免策略，同时采用有效抗干扰的跳频机制，有效的避免通道拥堵和干扰造成的系统失灵，同时发送的指令数据会以指定接收设备反馈确认信号为完成标志，传输过程中系统自带重复机制。(5)安全：NigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能和16bits数据双重校验功能以确保数据的准确性。4.3Nigbee组成及自组网NigBee网络系统主要有：子节点、主机节点两种类型的功能块组成。用户可以根据自己的需求配置模块，方便的实现传感器网络无线化、网络化、规模化的演示，进行观测和再次开发。1．主机节点：通过计算机发送的指令，来发送或接收子节点数据，并将接收到的数据发送给计算机。2．子节点：在主机节点不能和其它的子节点通信时，子节点作为一种中介使主机节点和其它子节点通信，实现路由通信功能，同时子节点具有对设备的控制和数据的采集，包括传感器数据、按键开关等数据。NigBee技术采用的自组织网技术，通过彼此自动组网，很快就可以形成一个互联互通的NigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过自动网络优化，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。采用自组织网络有很多优点，网状网通信实际上就是多通道通信，在实际工业现场，由于各种原因，往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一样，可能因为车祸，道路维修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时由于我们有多个通道，车辆（相当于我们的控制数据）仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。5.管脚描述Table1.管脚描述PinNoPinNameTypeDescription1VDD1PWR电源3.6-5.5V2VDD2PWR电源2.5-3.6V3GPIO0I/O通用数字I/O管脚4GPIO1I/O通用数字I/O管脚INIT5GPIO2I/O通用数字I/O管脚PWM单元的输出PWM06GPIO3I/O通用数字I/