SX1278扩频技术433M无线模块.doc

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1、泾需脇廻APC340sx1278 433M无线扩频模块VER 1.20APC340是高度集成低功耗半双 工无线数据传输模块，其嵌入高速低 功耗单片机和咼性能扩频射频芯片 SX1276/8，同时采用高效的循环交织 纠检错编码，抗干扰和灵敏度均处于 行业最领先水平，APC340提供了多个 频道选择，可在线修改串口速率，收 发频率，发射功率，射频速率等各种 参数。APC340工作电压为2.1-3.6V，可 定制3.5-5.5V工作电压，在接收状态下 仅消耗13mA。APC340有四种工作模 式，各模式之间可任意切换，在应用：无线水气热表抄表 极远距离数据通讯 无线传感器网络 无线自动化数据采集 野外

2、数据遥控、遥测 各种变送器，流量计智能仪表 楼宇小区自动化与安防 矿山石油设备控制通讯 环境、节能、温度监测 电气电力设备1SEC周期轮询唤醒省电模式 (Polli ng mode)下，接收仅仅消耗几十uA，一节 3.6V/3.6AH时的锂亚电池可工作数 年，非常适合电池供电的系统。特点：3000米传输距离(0.81Kbps) 工作频率 433MHz, 470MHz， 868MHz，915MHz可选 -132dBm810bps超 高灵敏度 最大100mW发射功率LoRa扩频调制方式零等待唤醒，具有空中唤醒功能 高效的循环交织纠错编码四种工作模式，待机电流2.5uA 内置看门狗，保证长期可靠运行

3、第1页共15页2014-02-10APPCONFA TFHNOLOGIESAPC340APC340是新一代的多通道嵌入式无线数传模块，可设置多个频道，步进为 1KHz，发射功率最大100mW，体积32.1mmx18.3mmx 6.0mm,很方便客户嵌入 系统之内，APC340具有较低的功耗，非常适合于电池供电系统。APC340采用了扩频调制和高效的纠错编码，其编码增益较传统的调制方式 （如FSK, GFSK以及PSK）高出近10dBm,抗干扰和灵敏度都处于行业最先进水平。 同时编码也包含可靠检错能力，能够自动滤除错误及虚假信息，真正实现了透明 的连接，在同等的发射功率下是传统的模块近一倍的距离

4、。所以APC340适合于极其恶劣的环境和对距离有苛刻要求的场合。APC340内设双256Bytes大容量缓冲区，在缓冲区为空的状态下，用户可以 1 次传输256Bytes的数据，当设置空中波特率大于串口波特率时，可1次传输无限长度的数据，同时APC340提供标准的UART/TTL接口，七种速率和三种接口校 验方式。APC340外部接口采用透明数据传输方式，能适应标准或非标准的用户 协议，所收的数据就是所发的数据。设置模块采用串口设置模块参数，具有丰富便捷的软件编程设置选项， 包括 频点，空中速率，以及串口速率，校验方式，等都可设置，设置方式有二种方式， 一是通过本公司提供的设置软件 RF-Ma

5、gic利用PC串口即可，二是动态在线设 置，用串口发命令动态修改，具体方法参见 APC340的参数设置章节。引脚定义：APC340模块共有9个接脚，具体定义如下表:APC340引脚定义引脚定义方向说明1GND-地0V2VCC-3.5-5.5V，可定制 2.1-3.6V3SET_A输入（有弱上拉）参数设置A，上拉电阻约47K4RXD输入（有弱上拉）UART输入口，TTL电平，上拉电阻约47K5TXD输出UART输出口，TTL电平第3页共15页2014-02-10APPCONr TECHNOLOGIESAPC3406AUX输出数据输入输出指示7SET_B输入（极弱上拉）参数设置B，上拉电阻约10M

6、8NC-接地或悬空9NC-接地或悬空表一 APC340引脚定义表产品尺寸:32,1mm2.54mmMtU RFIC29.4mm ANTHISpin第#页共15页2014-02-10APC340APPCONPA TFrHNOLOGIES图一产品尺寸图工作模式：典型的无线收发机编码如下图PREAMBLE（前导码）SYNCWORD（同步码）DATA +CRC with FEC（数据+CRC检错 具有 前向纠错）前导码的作用是使目的接收机时钟与发射机同步，正常模式下前导码长度 一般为8符号位即可，如工作在省电模式时序下，前导码还有唤醒接收机的功能， 此时发射机必须发送较长的前导码将省电模式下的接收机唤

7、醒进入正常的工作 状态。如设置接收机1秒钟唤醒一次，那么接收机每间隔1秒钟唤醒一次搜索前导 码（tw），持续长度一般为不到2个符号位。而发射机首先发射1秒以上的前导码再 发射后面得同步码等，这意味着接收机在唤醒的周期，只要信道中发现前导码， 在正常情况下都能够可成功检测到并唤醒接收，示意图见图四。APC340有四种工作模式，分别为：1）正常模式，2）唤醒模式，3）省电模 式，4）休眠模式，这四种工作模式是由SET_A和SET_B的电平决定的。一）正常模式（模式 1）： SET_A = 0，SET_B = 0 。A）发送：当模块RXD脚输入第一个字节后，模块置低AUX，并且开始判断 SET_B的

8、电平，RXD脚接收完最后一个字节后，等待2-3Bytes时间，如没有数据 输入，则模块置高AUX脚并切换到发射状态，然后发送前导码，同步码和数据， 发送结束后，并根据SET_A和SET_B的电平转入相应的状态状态。处于该模式下模块发送数据时并没有发送较长的前导码，所以要求接收方必 须处于模式1或模式2,即持续接收状态。B）接收：串口打开，模块处于持续接收状态，如模块从当前信道中接收到 数据后，经过解交织纠错检错确认数据无误时，置低 AUX并立刻从串口输出数 据，串口发送结束后重新置高AUX。正常模式收发时序，请参见图二。第5页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIES

9、APC340TSjc PzcceasingRF SATARW F5KR.E1 t-S* AnjjnL t.E:aPlF r-ocfliva |noljbo|AF riC01.v0 (riDXflQkCART RKD IMPLJT DS：UbY 2-lbyoRF receive良F reoBive lnolse|iART TXT OUTPUTRF TRANSMIT第#页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIESAPC340第#页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIESAPC340图二：正常模式收发时序图有些情况，用户需要连续多包无线发射，空中

10、尽量少得间隔，这时可以利用AUX脚，当RXD脚接收到数据后AUX脚会变低，在开始发射时AUX重新变高, 此时用户可以再次通过RXD脚发送第二包数据，模块会在无线发送第一包数据之 后，不会等待2-3Bytes时间，而是立刻将缓冲区的数据发走，时序见图三。二）唤醒模式（模式 2）： SET_A = 0，SET_B = 1。A）发送：当模块RXD脚输入第一个字节后，模块置低AUX，并且开始判断 SET_B的电平，RXD脚接收完最后一个字节后，等待2-3Bytes时间，如没有数据 输入，则模块置高AUX脚并切换到发射状态，然后发送前导码长度为一个唤醒周期（如1秒）加上同步码等，发送结束后根据SET_A

11、和SET_B的电平转入相应的状 态，发射示意图见图四。处于该模式下模块发送数据时发送了较长的前导码，所以接收方处于模式 1， 模式2或模式3均能够接收到数据。B）接收：串口打开，模块处于持续接收状态，如模块从当前信道中接收到 数据后，经过解交织纠错检错确认数据无误时，置低 AUX并立刻从串口输出数 据，发送结束后重新置高AUX。与模式1不同的是模块在模式2状态下接收时， 每当接收到一包数据都会在数据的最后补上一个字节接收场强（RSSI），详细说明见应用方式章节。三）省电模式（模式3）： SET_A = 1，SET_B = 0。串口处于关闭状态，接收机在一个唤醒周期（如1秒）后打开并搜索信道中是

12、否 有前导码，如没有则立刻休眠状态等待下一个唤醒周期再被唤醒，如有前导码则继续接收，同时监控前导码并等待同步码到来后，将数据接收下来。经过解交织 纠错检错确认数据无误时，置低AUX以唤醒下位机，等待5ms后打开串口并输出 数据。串口输出结束后，关闭串口，置高 AUX，如模式设置没有改变则再次进 入立刻休眠状态等待下一个唤醒周期。该模式的接收示意图见图四。UART INPUTRXOPINTransmitter work in mode 2AUXPINAUXPINTXDPINReceiver work lin mode 3第7页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIESA

13、PC340第#页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIESAPC340图四：发射处于模式2状态，接收处于模式3状态示意图第#页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIESAPC340第9页共15页2014-02-10APPCONf TECHNOLOGIESAPC340四）休眠模式（模式4）： SET_A = 1 , SET_B = 1 。串口处于关闭状态，对外接口电平保持，模块处于休眠状态。此模式下， 模 块的射频电路，CPU主时钟与外设均被软件关闭，但watchdog和低频时钟仍在工 作，并周期唤醒CPU极短的时间，以便清除watchdog定

14、时器和检查模块状态，这 种模式下平均耗电仅仅约2.5uA。此外，模块的设置是休眠模式完成的，具体过程见 参数设置的章节。应用方式：APC340的四种模式是通过SET_A，SET_B的高低电平转换的，四种模式可 以任意转换，模块与下位机的连接图见图五。APC340的SET_A和SET_B有弱上拉电阻，但在正常工作时不能悬空，必须有明确的电平，否则可能造成模块工作 不稳定。VQCAntennaMODULE用户的上位机可以直接与APC340相连，但是一定要注意接口电平必须与 APC340相近，一般不要误差超过土 0.3V，否则会导致有较大的灌电流或拉电流。 比如APC340的供电是3.3V，那么用户

15、的MCU供电应该在3.0-3.6V范围内。GPIOTXDRXD EXTINTGP1O Ml图五：模块与下位机的连接图APC340休眠模式是通过用软件方式实现的，休眠时模块的接口均保持相应 的电平，并且能快速切换各种状态，从休眠至唤醒仅仅需要20uS，这意味模块在 休眠状态时，置低SET_A脚后20uS就可以通过UART 口输入数据至模块。需注意的是模块在接收或发送过程中， 即使设置模块至模式3或4,模块也要 将接收或发送过程执行完毕再进入省电模式或休眠模式，利用这个特点，当模块第#页共15页2014-02-10APPCONFA TFHNOLOGIESAPC340处于模式3或模块4状态，用户在置

16、低SET_A脚使模块唤醒并通过RXD输入数据， 模块在接收到第一个字节后，立刻将 AUX置低（见图二），并且判断SET_B脚的 电平，若高则在发射数据前发送较长的前导码用于唤醒对方的接收机，若低发送正常的前导码。用户如需在发射后将模块休眠，可在 AUX为低后，置高SET_A 脚休眠，而不必等到模块将数据无线发送完毕， 模块在数据发送结束后会自动检 测SET_A脚，如为高则立刻进入休眠状态。APC340具有收发2个256Bytes缓冲区，在UART 口接收到数后，两个条件将 促使APC340开始无线发送数据：一）RXD脚收到数据后，等待2-3个字节的时间 都没有收到数据，例如用9600bpS勺串

17、口波特率，2-3个字节的时间大约为2-3ms， 二） RXD脚收到的数据大与或等于99个字节（用户可定制字节长度），此时APC340 会将接收缓冲器的99字节的数据立刻编码发送，此时RXD脚依然可以接收串口数 据。99字节的数据发送结束后，如接收缓冲器里有数据，APC340不管有多少数据，会将余下的数据一起发送。如前文所述，在APC340发送数据时，SET_A是为低电平的，SET_B的电平 决定了是否发送较长的前导码用于唤醒对方的接收机。在正常接收时，SET_A是为低电平的，而SET_B的电平决定决定是否输出场 强，如果SET_B为低，模块正常接收，女口 SET_B为高，模块将在输出的每一包数

18、 据后增加一个字节的场强信息，场强的表示为：RSSI dBm = -137 + RSSI_value需特别注意的是，APC340对于较大的数据是切包发送的，如接收端输出场 强，则会在每个小包后加一个场强字节。在电池供电的电路中，正常可将从模块（如水气表）设置在模式3上，当主模 块（如采集器或收抄机）在模式2下发送数据，从模块唤醒后接收数据，完成后利 用AUX脚将下位机MCU唤醒，再将数据输出，MCU接收到数据后，可将从模块 切换至模式1，应答主模块。如主模块收到应答后也可被切换至模式 1，这时主从 模块均处于正常模式下，可以实现高速数据传输。如主模块收到应答后，后续无数据交换可将从机再次切换至

19、模式3处于省电模式下，等待下一次的唤醒，而主 模块可以切换至模式4休眠状态。因为省电是通过周期性唤醒休眠再唤醒实现的，所以在省电模式下的功耗 与唤醒周期和每次唤醒搜索前导码的时间（tw），以及休眠的静态功耗有关。唤醒 周期用户可以在线设置范围是50ms至5s.每次搜索前导码时间与射频传输的速 率有关，射频传输的速率也是可设的，在4.56Kbps速率的速率下唤醒搜索前导码 时间平均约为2.1ms。在省电模式下电池的使用寿命可以通过以下公式算出：使用寿命=电池容量mAH(搜索前导码时间/(唤醒周期+搜索前导码时间)*接收电流+休眠电流例如：电池是 3.6V/3.6AH ER18505锂亚离子电池，

20、APC340接收电流为13mA，休眠电流2.5uA。射频传输速率4.56Kbps,唤醒周期为1SEC,那么电池 使用寿命是：=3600mAH121037Hour 13.81Year(2.1ms/(1000ms+2.1ms)*13.0mA+ 0.0025mA考虑到电池的自放电，不同电流下的容量差异，温度以及客户端MCU的休眠功耗和正常的使用，1节3.6V/3.6AH ER18505锂亚离子电池正常情况下有超过 几年的使用寿命。这里要注意，锂亚离子电池虽然有自放电比较低，容量大等优 点，但是一般的锂亚离子电池都有钝化现象， 表现为在小电流下放电下内阻会逐 渐增大，所以必要时需并联低泄漏电流的超级电

21、容 (supercapacitor)如0.47F/5V， 以降低内阻，提高瞬间供电能力。省电模式的工作方式非常适合水气热表抄表，数据采集系统等使用不是太 频繁但要求用电池长期工作的场合。参数设置：APC340使用相当的灵活，可以根据用户的需求设置不同的选项。第11页共15页2014-02-10VI 黯輙APC340收发频率无线速率串口速率发射长度设置串口状态栏无线功率唤醒周期串口校验空中延时写操作读操作软件说明-图六：RF-Magic设置软件用户可以对串口参数，串口效验，收发频率，空中速率，输出功率进行设 置，设置的方法有二种方式。一是本公司开发设置收发模块的软件RF-Magic见图 六，通过

22、PC修改。用RF-Magic软件设置是通过模块的UART/TTL 口完成的（4， 5PIN），所以必须接UART to RS232接口转换板在连接到PC完成设置，或使用本 公司提供的串口转换板和USB转换板，见图七。设置方法是，首先连接好通讯线， 打开RF-Magic打开软件，然后打开模块电源，最后插入模块到测试板，此时，软件的状态栏应显示FoundDevice（发现模块），这时就可以进行相应的读写操作。第#页共15页2014-02-10APC340APPCONTW吧耳NOUX5IESPC_ - 图七：软件设置接线图二是通过在线进行修改。在线软件设置也是通过模块的UART 口完成的（4, 5P

23、IN）完成的。当模块上电500ms后，模块即可正常工作。设置时，首先应将模块 其他模式（如模式1, 2，3）切换至模式4, APC340进入休眠模式，约10ms后，可 以进行设置。当串口的输入口（RXD）输入设置命令后能将模块重新唤醒，此时无 论UART 口是何状态，模块自动将UART 口转变为9600bps,无效验模式。设置命 令如正确则应答响应命令，此后模块自动复位重新初始化，500ms后模块即可在设置的参数上运行。如果输入设置命令有误，模块将不做任何应答，但仍能引起 一次复位和重新初始化，用户可以利用特点，在模块长期休眠后或需要重新启动 时复位模块。APC340&置采用HEX码，波特率为

24、9600,无效验模式，设置命令有二条， 格式如下：1）读设置命令：0xFF, 0x56, 0xAE, 0x35, 0xA9, 0x55, 0xF0。应答：0x24,模块型号，版本号，频率，空中速率，发射功率，串口 速率，串口效验，唤醒时间。2）写设置命令：0xFF, 0x56, 0xAE, 0x35, 0xA9, 0x55, 0x90频率，空中速 率，发射功率，串口速率，串口效验，唤醒时间应答：0x24,模块型号，版本号，频率，空中速率，发射功率，串口 速率，串口效验，唤醒时间其中参数表示用 HEX表示，方法如表二：第13页共15页2014-02-10参数表示方法参数字节数说明模块型号1APC

25、340型号代码为十进制的14,模块型号固化在FLASH 内不可设置版本号1当前版本，范围0-255,版本号固化在FLASH内不可设置频率3单位 KHz，如 433.920MHz用表示为 0x06, 0x9F, 0x00空中速率10.81K, 1.46K, 2.6K, 4.56K, 9.11K, 18.23Kbps表示为 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05发射功率10至7。表示为0x00至0x07。设置每增加1发射功率增加约3dBm，最大设置为7,发射功率约为20dBm串口速率11200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 5760

26、0, 115200bps 表示为 0x00, 0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07串口效验10x00为无效验，0x01为奇校验，0x02为偶校验唤醒时间150ms, 100ms, 200ms, 400ms, 600ms, 1s, 1.5s, 2s, 2.5s,3s, 4s, 5s 表示为 0x00 至 0x0b表二模块的参数设置表如将模块设置为，频率433.92MHz,空中速率4.56Kbps,发射功率100mW, 串口速率9600bps,无效验，唤醒时间1S。写设置为：0xFF, 0x56，0xAE，0x35, 0xA9，0x55, 0x90，0x

27、06, 0x9F，0x00, 0x03， 0x07, 0x03, 0x00, 0x05应答：0x24, 0x0a, 0x01, 0x06, 0x9F, 0x00, 0x03, 0x07, 0x03, 0x00, 0x05APC340技术指标：APC340技术指标（测试条件：3.3V, 25C5C）工作频率410-440MHz, 470-510MHz, 855-885MHz, 900-930MHz频率步进1KHz设置步进调制方式扩频调制发射功率100mW3.3V（0-7 , 8级可调,每级递增 3dBm ,最大 100mW）接收灵敏度-132dBm0.81Kbps,-118.5dBm18.23K

28、 bps空中传输速率/（占用带宽）0.81K/(BW125K) ， 1.46K/(BW125K)， 2.6K/(BW125K)，4.56K/(BW125K)，9.11K/(BW250K)，18.23K/(BW500K)接口速率1200 -115200bps接口效验方式8N1/8E1/8O1接口缓冲空间双256Bytes工作湿度10%90% （无冷凝）工作温度-30C - 85C电源2.1 -3.6V，可定制9 3.5 -5.5V发射电流（典型值）100mA100mW谐波抑制小于等于 1GHz: -36dBm， 大于 1GHz: -30dBm持续接收电流VS 接收速率（典型值）13mA4.56K

29、bps ， 15mA18.23Kbps休眠电流2.5uA3.3V（典型值），最大 4.0uA唤醒搜索前导码时间（tw）14.6ms0.81Kbps，7.3ms1.46Kbps，3.8ms2.6Kbps，2.1ms4.56Kbps, 1.2ms9.11Kbps0.7ms18.23Kbps传输距离3000米 0.81Kbps, 2000米9.11K bps，（开阔地可视距离）设置擦写次数300K尺寸32.1mmx 18.3mm x 6.0mm天线口阻抗50欧姆APC340表三APC340技术指标APPCONAPC340的注意问题：考虑到空中传输的复杂性，无线数据传输方式固有的一些特点，应考虑以下几

30、个问题。1）APC340的组网应用APC340的通信信道是半双工的，可以完成一点对一点，一点对多点的通讯。这二种方式首先需要设1个主站，其余为从站，所有站点都必须设置一个唯一的 地址。通信的协调由主站控制，主站采用带地址码的数据帧发送数据或命令，所 第15页共15页2014-02-10泾脚潮APC340有从站全部都接收，并将接收到的地址码与本机地址码比较， 地址不同则将数据 丢掉，不做响应，若地址码相同，则将接收的数据传送出去。组网必须保证在任 何一个瞬间，同一个频点通信网中只有一个电台处于发送状态，以免相互干扰。APC340可以设置多个频道，所以可以在一个区域实现多个网络并存。2）无线通信中

31、数据的延迟由于无线通信发射端是从终端设备接收到一定数量的数据后，或等待一定的 时间没有新的数据才开始发射，无线通信发射端到无线通信接收端存在着几十到 几百毫秒延迟（具体延迟是由串口速率，空中速率以及数据包的大小决定 ），另外 从无线通信接收端到终端设备也需要一定的时间， 但同样的条件下延迟时间是固 定的。3）差错控制APC340具有较强的抗干扰能力，在编码已经包含了强大的纠检错能力。但 在极端恶劣的条件下或接收地的场强已处于 APC340接收的临界状态，难免出现 接收不到或丢包的状况。此时客户可增加对系统的链路层协议的开发，如增加类 似TCP/IP中滑动窗口及丢包重发等功能，可大大提高无线网络

32、的使用可靠性和灵 活性。4）天线的选择天线是通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标， 用户在选择天线时必须首先注重其性能。一般有两个方面，第一选择天线类型； 第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合 系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、 增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。常见问题解答:常见问题解答设备之间不能正常通讯1 两端的通讯参数不一致，如：波特率，校验不一致2.两端的频点，空中波特率不一致3.不是同一系列产品4.电源连接不正常5.模块已损坏6 模块模式设置错误7.通讯距离超过范围，或天线接触不良传输距离近1.电压超过范围2.电源纹波过大3.天线接触不良或天线类型不对4.天线过与靠近金属表面或模块接地面积太小5.接收环境恶劣，如建筑物密集，有强干扰源6.有同频干扰接收有错误数据1.接口设置不当2.接口接触不良3.接口电缆线过长4.波特率设置不对射麵C S14463S14432SS4438SX1278SX1212表四APC340常见问题解答第17页共15页2014-02-10泾脚潮APC340型号 APC320 APC250 APC330 APC340 APC240第#页共15页2014-02-10