智能家居网关硬件设计说明书.docx

智能家居网关硬件设计说明书版本号 A1拟 制： 谢江 审 核： 批 准： 2015年02月11日杭州篮联科技有限公司修订记录日期修订版本修改描述 作者2015-2-11A1初稿完成 谢江目 录1.概述42.功能原理42.1.电源部分52.1.1.DC3.3V电源部分52.2.WIFI部分62.2.1.WIFI-RF部分62.2.2.RESET部分72.2.3.WIFI-FLASH部分72.2.4.WIFI-时钟部分82.2.5.WIFI-串口部分82.2.6.状态指示灯92.2.7.WIFI-GPIO Control92.2.8.射频433MHZ模块部分10插 图 目 录图 1 智能家居网关原理框架图4图 2 开关电源部分原理图5图 3 DC3.3V电源部分原理图5图 4 ESP8266EX原理图6图 5 ESP8266EX WIFI部分原理图6图 6 RESET部分原理图7图 7 FLASH部分原理图7图 8 时钟部分原理图8图 9 串口部分原理图8图 10 状态指示灯部分原理图9图 11 GPIO Control部分原理图9图 12 射频433MHZ模块部分原理图10智能家居网关硬件设计-说明书1.概述 根据智能家居网关产品项目需求选用ESP8266EX WIFI MCU与SI4432 RF 433MHZ模块相结合方式来实现数据交互与控制。2.功能原理 ESP8266EX WIFI MCU支持IEEE802.11b/g/n标准，集成TCP/IP协议栈，自带PA具有最大19.5dBm的发射功率，通过GPIO口连接到SI4432 RF 433MHZ模块的SPI接口来控制数据的收发。如下为智能家居网关原理框架图。图 1 智能家居网关原理框架图2.1.电源部分电源部分采用开关电源供电，AC90264V电源通过整流后到开关电源变压器TI并输出为DC5V电源，同时设有DC5V电源测试点方便判断调试使用，U1为开关电源管理芯片完成电源的采集，比较，取样和控制。图 2 开关电源部分原理图2.1.1.DC3.3V电源部分ESP8266EX WIFI MCU和SI4432 433MHZ射频模块均采用DC3.3V电源供电。DC5V电源通过MP2012电源芯片后输出为DC3.3V电源（目前设计输出电流为1.5A）。在DC3.3V输出端加入测试点用于方便测试电源阻值与电压，同时加入红色LED用作电源状态指示。图 3 DC3.3V电源部分原理图2.2.WIFI部分 通过上层应用软件控制wifi网关的数据传输。采用物联网芯片制造商乐鑫的ESP8266EX低功耗WIFI MCU芯片。图 4 ESP8266EX原理图2.2.1.WIFI-RF部分WIFI射频信号通过ESP8266EX主芯片的pin2引脚引出到型电路的C23，首先耦合到天线扣CON_ANT1以便测试。型LC电路中的L做预留用于调谐天线匹配，射频天线采用板载型，天线阻抗控制在50,3dBm增益。图 5 ESP8266EX WIFI部分原理图2.2.2.RESET部分 ESP8266EX主芯片的pin32引脚为外部复位，采用外部单点触发复位按钮对产品进行全局复位。复位为低有效，在复位信号线上加入10K电阻上拉到3.3V，同时加入0.1uF电容用于复位延时和减少外部信号干扰。图 6 RESET部分原理图2.2.3.WIFI-FLASH部分采用兆易创新科技的GD25Q80P 8Mbit SPI FLASH芯片，预计后续内存允许可以采用4Mbit的SPI FLASH芯片。图 7 FLASH部分原理图2.2.4.WIFI-时钟部分采用26MHZ时钟源精度要求为10ppm以内，时钟的输入和输出加入10pF谐振电容。时钟的输入输出pin脚分别连接到ESP8266EX芯片的pin27&pin28引脚中。图 8 时钟部分原理图2.2.5.WIFI-串口部分 ESP8266EX WIFI MCU的pin25&pin26引脚为UART异步串行接口，通过电阻R24&R26连接到4P*2.54mm间距排针中方便软件下载和调试。图 9 串口部分原理图2.2.6.状态指示灯 ESP8266EX的pin8 GPIO16引脚用于控制显示状态指示灯，作为状态指示使用指示灯的颜色采用蓝色LED发光二极管，信号通过限流电阻R34连接的LED D7的阳极，阴极接地。图 10 状态指示灯部分原理图2.2.7.WIFI-GPIO ControlESP8266EX WIFI MCU的pin14&pin15引脚为GPIO0&GPIO2通过电阻R31&R32连接到4P*2.54mm排针中，可以方便外部使用跳线帽连接调试用，GPIO2可以用作flash烧写的TX使用。图 11 GPIO Control部分原理图2.2.8.射频433MHZ模块部分 射频433M