一、模塊介紹
二、1.1 特點簡介
E30-T100S2 是一款基于 Silicon Labs 公司原裝進口 SI4438 射頻芯片的貼片型無線串口模塊（UART），半雙工，收發(fā)一體，透明傳輸方式，發(fā)射功率 100mW，工作在 425~450.5MHz 頻段（默認 433MHz），TTL 電平輸出，兼容 3.3V 與 5V 的 IO 口電壓，具有空中喚醒功能（超低功耗）。
模塊具有軟件 FEC 前向糾錯算法，其編碼效率較高，糾錯能力強，在突發(fā)干擾的情況下，能主動糾正被干擾的數據包，大大提高可靠性和傳輸距離。在沒有 FEC 的情況下，這種數據包只能被丟棄。
模塊具有數據加密和壓縮功能。模塊在空中傳輸的數據，具有隨機性，通過嚴密的加解密算法，使得數據截獲失去意義。而數據壓縮功能有概率減小傳輸時間，減小受干擾的概率，提高可靠性和傳輸效率。
序號 | 產品特點 | 特點描述 |
1 |
超低功耗 | 即空中喚醒功能，特別適用于電池供電的應用方式： 當模塊處于省電模式下即模式 2 時，配置模塊的接收響應延時時間可調節(jié)模塊的整機功耗，模塊 可配置的最大接收響應延時為 2000ms，在此配置下模塊的平均電流約 30uA。 |
2 |
定點發(fā)射 | 支持地址功能，主機可發(fā)射數據到任意地址、任意信道的模塊，達到組網、中繼等應用方式： 例如：模塊 A 需要向模塊 B（地址為 0x00 01，信道為 0x80）發(fā)射數據 AA BB CC， 其通信格式為：00 01 80 AA BB CC， 其中 00 01 為模塊 B 地址，80 為模塊 B 信道， 則模塊 B 可以收到 AA BB CC（其它模塊不接收數據）。 |
3 |
廣播監(jiān)聽 | 將模塊地址設置為 0xFFFF： 可以監(jiān)聽相同信道上的所以模塊的數據傳輸； 發(fā)送的數據，可以被相同信道上任意地址的模塊收到，從而起到廣播和監(jiān)聽的作用。 |
4 |
前向糾錯 | 模塊具有軟件 FEC 前向糾錯算法： 其編碼效率較高，糾錯能力強，在突發(fā)干擾的情況下，能主動糾正被干擾的數據包，大大提高可 靠性和傳輸距離；在沒有 FEC 的情況下，這種數據包只能被丟棄。 |
5 |
休眠功能 | 當模塊處于休眠模式下即模式 3 時，無線接收關閉單片機處于休眠狀態(tài)； 此時整機功耗約幾 uA，在此模式下模塊仍然可接收 MCU 發(fā)過來的配置數據（更改模塊參數）。 |
6 |
適用環(huán)境 | 433M 頻率相比 2.4G 擁有一定的穿透繞射能力，但是空中速率不如 2.4G； E30-T100S2 適用于空曠環(huán)境或有少量障礙物的工業(yè)環(huán)境、生活環(huán)境。 |
更多功能介紹請查看相關應用文檔 | ||
1.2 電氣參數
序號 | 參數名稱 | 參數值 | 描述 |
1 | 模塊尺寸 | 17 * 30mm | 不含天線 |
2 | 平均重量 | 2.3g | 不含天線 |
3 | 工作頻段 | 425~450.5MHz | 默認 433MHz，信道數 256，建議 433±5MHz |
4 | 生產工藝 | 無鉛工藝，機貼 | 無線類產品必須機貼方能保證批量一致性和可靠性 |
5 | 接口方式 | 1 * 7 * 2.00mm | 貼片 |
6 | 供電電壓 | 2.1~ 5.5V DC | 注意：高于 5.5V 電壓，將導致模塊永久損毀 |
7 | 通信電平 | 3.3V | 推薦使用 3.3V，可以兼容至最高 5.2V |
8 | 實測距離 | 2000m | 晴朗空曠，最大功率，天線增益 5dBi，高度大于 2m，1k 空中速率 |
9 | 發(fā)射功率 | 20dBm | 約 100mW ，4 級可調（20、17、14、10dBm）， |
10 | 空中速率 | 1kbps | 8 級可調（1、2、5、8、10、15、20、25kbps） |
11 | 休眠電流 | 2.0uA | 模式 3（M0=1，M1=1） |
12 | 發(fā)射電流 | 89mA@20dBm | 供電能力必須大于 200mA |
13 | 接收電流 | 16mA | 模式 0、模式 1 |
14 | 通信接口 | UART 串口 | 8N1、8E1、8O1，從 1200 ~ 115200 共 8 種波特率 |
15 | 驅動方式 | UART 串口 | 可設置成推挽/上拉、漏極開路 |
16 | 發(fā)射長度 | 緩存 512 字節(jié) | 內部自動分包 58 字節(jié)發(fā)送 |
17 | 接收長度 | 緩存 512 字節(jié) | 內部自動分包 58 字節(jié)發(fā)送 |
18 | 模塊地址 | 可配置 65536 個地址 | 便于組網，支持定點傳輸、廣播傳輸 |
19 | 空中喚醒 | 支持 | 最低平均功耗約 30uA（適用于電池供電的應用方式） |
20 | RSSI 支持 | 內置智能化處理 | 無需關心 |
21 | 天線接口 | IPEX/彈簧/外部 | 50Ω特性阻抗 |
22 | 工作溫度 | -40 ~ +85℃ | 工業(yè)級 |
23 | 工作濕度 | 10% ~ 90% | 相對濕度，無冷凝 |
24 | 儲存溫度 | -40 ~ +125℃ | 工業(yè)級 |
25 | 接收靈敏度 | -121dbm@1kbps | 接收靈敏度和串口波特率、延遲時間無關 |
1.3 系列產品
產品型號 | 接口 | 頻率 （Hz） | 功率 （dBm） | 距離 （km） | 空中速率 （bps） | 產品尺寸 （mm） | 封裝形式 |
E30-T10S2 | UART | 433M | 10 | 1.0 | 1k~25k | 17*30 | 貼片 |
E30-TTL-100 | UART | 433M | 20 | 2.0 | 1k~25k | 21*36 | 直插 |
E30-T100S2 | UART | 433M | 20 | 2.0 | 1k~25k | 17*30 | 貼片 |
E30 系列的各個型號可以互通，大小功率可以搭配使用 | |||||||
1.4 常見問題
序號 | 問題 | 描述 |
1 | 空中速率 | 建議盡可能使用低速，空中速率越高，通信距離越近，丟包率也會越高。 |
2 | 天線選擇 | 天線和模塊必須頻率匹配，增益越高越好，駐波比越小越好，建議優(yōu)先選擇吸盤天線。 |
3 | 出現亂碼 | 一種原因是串口波特率不匹配，另一種原因是電源供電能力不足。 |
4 | 延遲過高 | 關閉收發(fā)兩端的 FEC 糾錯功能、提高空中速率都可以減小延遲。 |
5 | 接收響應時間 | 只在模式 2（省電模式）下有效，時間設定越長功耗越低，接收延遲也會越高。 |
二． 功能簡述
2.1 引腳定義
引腳序號 | 引腳名稱 | 引腳方向 | 引腳用途 |
1 | M0 | 輸入 （極弱上拉） | 和 M1 配合，決定模塊的 4 種工作模式。 （不可懸空，如不使用可接地） |
2 | M1 | 輸入 （極弱上拉） | 和 M0 配合，決定模塊的 4 種工作模式。 （不可懸空，如不使用可接地） |
3 | RXD | 輸入 | TTL 串口輸入，連接到外部 TXD 輸出引腳； 可配置為漏極開路或上拉輸入，詳見參數設置。 |
4 | TXD | 輸出 | TTL 串口輸出，連接到外部 RXD 輸入引腳； 可配置為漏極開路或推挽輸出，詳見參數設置。 |
5 |
AUX |
輸出 | 用于指示模塊工作狀態(tài)； 用戶喚醒外部MCU，上電自檢初始化期間輸出低電平； 可配置為漏極開路輸出，或推挽輸出，詳見參數設置。 （可以懸空） |
6 | VCC |
| 模塊電源正參考， 電壓范圍：2.1V ~ 5.5V DC |
7 | GND |
| 模塊地線 |
8 | 固定孔 |
| 固定孔 |
9 | 固定孔 |
| 固定孔 |
10 | 固定孔 |
| 固定孔 |
2.2 連接單片機
序號 | 模塊與單片機簡要連接說明（上圖以 STM8L 單片機為例） |
1 | 無線串口模塊為 TTL 電平，請與 TTL 電平的 MCU 連接。 |
2 | 某些 5V 單片機，可能需要在模塊的 TXD 和 AUX 腳加 4~10K 上拉電阻。 |
2.3 模塊復位
序號 | 模塊復位描述 |
1 | 模塊上電后，AUX ?將立即輸出低電平，并進行硬件自檢，以及按照用戶參數進行工作方式設置。在此過程中， AUX 保持低電平，完畢后 AUX 輸出高電平，并按照 M1、M0 組合而成的工作模式開始正常工作。所以，用戶 需要等待 AUX 上升沿，作為模塊正常工作的起點。 |
2.4 AUX 詳解
AUX 用于無線收發(fā)緩沖指示和自檢指示。
它指示模塊是否有數據尚未通過無線發(fā)射出去，或已經收到無線數據是否尚未通過串口全部發(fā)出，或模塊正在初始化自檢過程中。
序號 | 功能詳解 |
1 | 【串口數據輸出指示】用于喚醒休眠中的外部MCU
|
2 | 【無線發(fā)射指示】 緩沖區(qū)空：內部 512 字節(jié)緩沖區(qū)的數據，都被寫入到無線芯片（自動分包）。當 AUX=1 時用戶連續(xù)發(fā)起小于512 字節(jié)的數據，不會溢出。當 AUX=0 時緩沖區(qū)不為空：內部 512 字節(jié)緩沖區(qū)的數據，尚未全部寫入到無線芯片并開啟發(fā)射，此時模塊有可能在等待用戶數據結束超時，或正在進行無線分包發(fā)射。【注意】：AUX=1 時并不代表模塊全部串口數據均通過無線發(fā)射完畢，也可能最后一包數據正在發(fā)射中。 |
3 | 【模塊正在配置過程中】僅在復位和退出休眠模式的時候
|
序號 | AUX 注意事項 |
1 | 上述功能 1 和功能 2，輸出低電平優(yōu)先，即：滿足任何一個輸出低電平條件，AUX 就輸出低電平； 當所有低電平條件均不滿足時，AUX 輸出高電平。 |
2 | 當 AUX 輸出低電平時，表示模塊繁忙，此時不會進行工作模式檢測； 當模塊 AUX 輸出高電平后 1ms 內，將完成模式切換工作。 |
3 | 用戶切換到新的工作模式后，至少需要在 AUX 上升沿 2ms 后，模塊才會真正進入該模式； 如果 AUX 一直處于高電平，那么模式切換將立即生效。 |
4 | 用戶從模式 3（休眠模式）進入到其他模式或在復位過程中，模塊會重新設置用戶參數，期間 AUX 輸出 低電平。 |
三． 工作模式
模塊有四種工作模式，由引腳 M0、M1 設置；詳細情況如下表所示：
模式（0-3） | M0 | M1 | 模式介紹 | 備注 |
0 一般模式 | 0 | 0 | 串口打開，無線打開，透明傳輸 | 接收方必須是模式 0、1 |
1 喚醒模式 |
1 |
0 | 串口打開，無線打開； 和模式 0 唯一區(qū)別：數據包發(fā)射前，自動增加喚醒碼， 這樣才能喚醒工作在模式 2 的接收方 | 接收方可以是模式 0 接收方可以是模式 1 接收方可以是模式 2 |
2 省電模式 | 0 | 1 | 串口接收關閉，無線處于空中喚醒模式，收到無線數 據后，打開串口發(fā)出數據。 | 發(fā)射方必須模式 1 該模式下不能發(fā)射 |
3 休眠模式 | 1 | 1 | 模塊進入休眠，可以接收參數設置命令 | 詳見工作參數詳解 |
3.1 模式切換
序號 | 備注 |
1 | 用戶可以將 M1、M0 進行高低電平組合，確定模塊工作模式。可使用 MCU 的 2 個GPIO 來控制模式切換； 當改變 M1、M0 后：若模塊空閑，1ms 后，即可按照新的模式開始工作； 若模塊有串口數據尚未通過無線發(fā)射完畢，則發(fā)射完畢后，才能進入新的工作模式； 若模塊收到無線數據后并通過串口向外發(fā)出數據，則需要發(fā)完后才能進入新的工作模式； 所以模式切換只能在 AUX 輸出 1 的時候有效，否則會延遲切換。 |
2 | 例如：在模式 0 或模式 1 下，用戶連續(xù)輸入大量數據，并同時進行模式切換，此時的切換模式操作是無效的； 模塊會將所有用戶數據處理完畢后，才進行新的模式檢測； 所以一般建議為：檢測 AUX 引腳輸出狀態(tài)，等待 AUX 輸出高電平后 2ms 再進行切換。 |
3 | 當模塊從其他模式被切換到休眠模式時，如果有數據尚未處理完畢； 模塊會將這些數據（包括收和發(fā)）處理完畢后，才能進入休眠模式。這個特征可以用于快速休眠，從而節(jié)省功耗； 例如：發(fā)射模塊工作在模式 0，用戶發(fā)起串口數據“12345”，然后不必等待 AUX 引腳空閑（高電平），可以直接切換到休眠模式，并將用戶主 MCU 立即休眠，模塊會自動將用戶數據全部通過無線發(fā)出后，1ms 內自動進入休眠； 從而節(jié)省MCU 的工作時間，降低功耗。 |
4 | 同理，任何模式切換，都可以利用這個特征，模塊處理完當前模式事件后，在 1ms 內，會自動進入新的模式； 從而省去了用戶查詢 AUX 的工作，且能達到快速切換的目的； 例如從發(fā)射模式切換到接收模式； 用戶MCU 也可以在模式切換前提前進入休眠，使用外部中斷功能來獲取 AUX 變化，從而進行模式切換。 |
5 | 此操作方式是非常靈活而高效的，完全按照用戶 MCU 的操作方便性而設計，并可以盡可能降低整個系統(tǒng)的工作 負荷，提高系統(tǒng)效率，降低功耗。 |
3.2 一般模式（模式 0）
類型 | 當 M0 = 0，M1 = 0 時，模塊工作在模式 0 |
發(fā)射 | 模塊接收來自串口的用戶數據，模塊發(fā)射無線數據包長度為 58 字節(jié)，當用戶輸入數據量達到 58 字節(jié)時，模塊將啟動無線發(fā)射，此時用戶可以繼續(xù)輸入需要發(fā)射的數據； 當用戶需要傳輸的字節(jié)小于 58 字節(jié)時，模塊等待 3 字節(jié)時間，若無用戶數據繼續(xù)輸入，則認為數據終止，此時模塊將所有數據包經過無線發(fā)出； 當模塊收到第一個用戶數據后，將 AUX 輸出低電平，當模塊把所有數據都放入到 RF 芯片并啟動發(fā)射后，AUX 輸出高電平； 此時，表明最后一包無線數據已經啟動發(fā)射，用戶可以繼續(xù)輸入長達 512 字節(jié)的數據； 通過模式 0 發(fā)出的數據包，只能被處于模式 0、模式 1 的接收模塊收到。 |
接收 | 模塊一直打開無線接收功能，可以接收來自模式 0、模式 1 發(fā)出的數據包； 收到數據包后，模塊 AUX 輸出低電平，并延遲 5ms 后，開始將無線數據通過串口 TXD 引腳發(fā)出，所有無線數 據都通過串口輸出后，模塊將 AUX 輸出高電平。 |
3.3 喚醒模式（模式 1）
類型 | 當 M0 = 1，M1 = 0 時，模塊工作在模式 1 |
發(fā)射 | 模塊啟動數據包發(fā)射的條件與 AUX 功能都等同于模式 0； 唯一不同的是：模塊會在每個數據包前自動添加喚醒碼，喚醒碼的長度取決于用戶參數中設置的喚醒時間； 喚醒碼的目的是用于喚醒工作在模式 2 的接收模塊； 所以，模式 1 發(fā)射的數據可以被模式 0、1、2 收到。 |
接收 | 等同于模式 0。 |
3.4 省電模式（模式 2）
類型 | 當 M0 = 0，M1 = 1 時，模塊工作在模式 2 |
發(fā)射 | 模塊處于休眠狀態(tài)，串口被關閉，無法接收來自外部 MCU 的串口數據，所以該模式不具有無線發(fā)射功能。 |
接收 | 在模式 2 下，要求發(fā)射方必須工作在模式 1； 定時監(jiān)聽喚醒碼，一旦收到有效的喚醒碼后，模塊將持續(xù)處于接收狀態(tài)，并等待整個有效數據包接收完畢； 然后 AUX 輸出低電平，延遲 5ms 后，打開串口將收到的無線數據通過 TXD 發(fā)出，完畢后將 AUX 輸出高電平； 無線模塊繼續(xù)進入“休眠 - 監(jiān)聽”的工作狀態(tài)（polling）； 通過設置不同的喚醒時間，模塊具有不同的接收響應延遲（最長 2s）和平均功耗（最小 30uA）； 用戶需要在通訊延遲時間和平均功耗之間取得一個平衡點。 |
3.5 休眠模式（模式 3）
類型 | 當 M0 = 1，M1 = 1 時，模塊工作在模式 3 |
發(fā)射 | 無法發(fā)射無線數據。 |
接收 | 無法接收無線數據。 |
配置 | 休眠模式可以用于模塊參數設置，使用串口 9600、8N1，通過特定指令格式設置模塊工作參數。 |
注意 | 當從休眠模式進入到其他模式，模塊會重新配置參數，配置過程中，AUX 保持低電平； 完畢后輸出高電平，所以建議用戶檢測 AUX 上升沿。 |
3.6 快速通信測試
步驟 | 具體操作 |
1 | 將 USB 測試板（E15-USB-T2）插上電腦，確保驅動已經安裝正確； 插上USB 測試板上的模式選擇跳線（即 M1=0，M0=0）。 |
2 | 選擇 3.3V 或 5V 供電均可（模塊支持 2.1~5.5V）。 |
3 | 運行“串口調試助手”軟件，并選擇正確的串口號，觀察發(fā)送窗口和對應的接收窗口。 |
四． 指令格式
休眠模式（模式 3：M0=1，M1=1）下，支持的指令列表如下（設置時，只支持9600，8N1 格式）：
序號 | 指令格式 | 詳細說明 |
1 | C0+工作參數 | 16 進制格式發(fā)送C0+5 字節(jié)工作參數，共 6 字節(jié)，必須連續(xù)發(fā)送（掉電保存） |
2 | C1+C1+C1 | 16 進制格式發(fā)送三個 C1，模塊返回已保存的參數，必須連續(xù)發(fā)送。 |
3 | C2+工作參數 | 16 進制格式發(fā)送C2+5 字節(jié)工作參數，共 6 字節(jié)，必須連續(xù)發(fā)送（掉電不保存） |
4 | C3+C3+C3 | 16 進制格式發(fā)送三個 C3，模塊返回版本信息，必須連續(xù)發(fā)送。 |
5 | C4+C4+C4 | 16 進制格式發(fā)送三個 C4，模塊將產生一次復位，必須連續(xù)發(fā)送。 |
4.1 出廠默認參數
型號 | 出廠默認參數值：C0 00 00 18 50 44 | ||||||
模塊型號 | 頻率 | 地址 | 信道 | 空中速率 | 波特率 | 串口格式 | 發(fā)射功率 |
E30-T100S2 | 433MHz | 0x0000 | 0x50 | 1kbps | 9600 | 8N1 | 100mW |
4.2 工作參數讀取
指令格式 | 詳細說明 |
C1+C1+C1 | 在休眠模式下（M0=1，M1=1），向模塊串口發(fā)出命令（HEX 格式）：C1 C1 C1， 模塊會返回當前的配置參數，比如：C0 00 00 18 50 44。 |
4.3 版本號讀取
指令格式 | 詳細說明 |
C3+C3+C3 | 在休眠模式下（M0=1，M1=1），向模塊串口發(fā)出命令（HEX 格式）：C3 C3 C3， 模塊會返回當前的配置參數，比如：C3 30 xx yy； 此處的 30 代表模塊型號（E30 系列），xx 就是版本號，yy 代指模塊其他特性。 |
4.4 復位指令
指令格式 | 詳細說明 |
C4+C4+C4 | 在休眠模式下（M0=1，M1=1），向模塊串口發(fā)出命令（HEX 格式）：C4 C4 C4， 模塊將產生一次復位； 復位過程中，模塊進行自檢，AUX 輸出低電平，復位完畢后，AUX 輸出高電平，模塊開始 正常工作。此時，可以進行模式切換或發(fā)起下一條指令。 |
五． 參數配置
步驟 | 操作 | 詳細說明 |
1 | 安裝驅動 | 請先安裝資料包中USB 轉接板驅動程序（CP2102）。 |
2 | 拔下跳線 | 拔掉USB 轉接板上 M0、M1 處的跳線帽，如下圖所示；電源跳線帽選 3.3V 或 5V 皆可。 |
3 | 連接模塊 | 將模塊插入轉接板的 7PIN 座，天線端向外；然后將轉接板插入電腦USB 口。 |
4 | 打開串口 | 打開我司的參數配置軟件，選擇相應的串口號然后點擊“打開串口”； |
5 | 進入界面 | 點擊“讀取模塊參數”，界面如下圖所示； 如果讀取失敗，請檢查模塊是否處于模式 3，或是否已安裝轉接板驅動程序。 |
6 | 寫入參數 | 根據需要更改相應配置，請調整需要修改的參數；點擊“寫入”按鈕，把新參數寫入到模塊。 |
7 | 完成操作 | 如果需要重新配置請按“第五步”操作；如果配置完成請先點擊“關閉串口”然后取下模塊。 |
8 | 命令配置 | 單片機可使用命令配置模塊參數，具體配置詳見上文《指令格式-參數設置指令》。 |
