ZigBee无线模块使用介绍.doc

菲利科电子技术有限公司近程无线通信工业单元产品技术手册ZigBee无线组网数传单元FK21ZC-C5天津菲利科电子技术有限公司ZigBee无线组网数传增强型单元型号：FK21ZC-C5天津菲利科电子技术有限公司版本 V 1.0 天津菲利科电子技术有限公司 产品技术手册重要声明：版权本技术手册说明书包含的所有内容均受版权法保护，未经天津菲利科电子技术有限公司书面授权，任何组织和个人不得对本说明书全部或部分内容进行改编复制或转载。文档修订记录序号修订内容修订时间版本号1发布2010-12-121.0备注：1、概述21.1产品简介21.2产品与版本特性21.3应用领域21.4主要性能与技术参数32、接口说明43、组网及寻址方式53.1工作模式53.2请求入网操作53.3入网管理63.4寻址方式64、工作模式及AT指令系统74.1工作模式的切换7 4.1.1AT指令模式切换到其他模式7 4.1.2帧格式模式切换到其他模式7 4.1.3透传模式切换到其他模式7 4.1.4采用切换按键进行切换74.2AT指令模式7 4.2.1进入AT指令模式的方法7 4.2.2AT指令格式8 4.2.3AT指令的返回结果8 4.2.4AT命令参考表94.3帧格式模式11 4.3.1帧的类型12 4.3.2进入帧格式模式14 4.3.3帧格式配置144.4透传模式15 4.4.1绑定透传模式15 4.4.2总线透传模式17 4.4.3全网透传模式175、售后服务186、联系我们181、 概述1.1 产品简介欢迎您使用天津菲利科电子技术有限公司为您提供的型号为FK21ZC-C5的近程无线组网Zigbee通信单元。使用本模块单元，您不再需要面对复杂的无线通信协议与数据封包解包，只需通过传送数据内容到设备就可以发送到中心控制，接收发送数据完全透明。使用本工业手机集成到您的产品与系统当中进行产品与项目开发，会让您的产品模块化清析，稳定性能提升，同时缩短您产品的开发周期，降低开发成本与风险，有利于产品的快速成型上市及其后继的生产维护工作。1.2 产品与版本特性n 2.0间距排针；n 可直接当芯片使用；n 支持标准串行接口方式；n 优异的EMC性能和高度的稳定性。1.3 应用领域n 手持工业通信设备n 近程数据传输与采集n 近程工业控制与监测n 近程数据通信与组网n 智能家居n 楼宇控制n 医疗服务n 智能交通n 环境监测系统1.4 主要性能与技术参数性能与技术参数表产品型号FK21ZC-C3项目属性内容主体特性通信频段双频2.4GMHZ综合功能自动组网数据传输模式透明传输、帧格式传输控制指令AT命令集控制室内通信距离30m室外通信距离100m数据特征波特率可选：9600、19200、38400、115200输出功率模块输出功率可变输出功率 高达4.5 dBm接收灵敏度接收灵敏度-97 dBm -88 dBm电气特性输入电压3.3V睡眠电流消耗70 uA通信电流消耗20mA 35mA 掉电电流消耗0.6A接口特性电源接口-通信接口串行异步天线接口50欧姆天线连接器物理性能环境温度40C to +125C模块尺寸30mm X 22.5mm X 8.5mm （长X宽X高）备注：2、 接口说明管脚次序如下：DB9接口232信号对应表DB9规格9针母头（孔式）编号12345678910 GND VCC-GND-ReSet - -编号11121314151617181920-RXDTXDCTSRTS-备注：12345678910201918171615141312113、 组网及寻址方式为了方便网络的管理，本zigbee模块在协议栈的基础上添加了自己的组网方式，通过本组网方式可以方便数据及AT命令的传送，灵活管理入网设备，并可以防止其他网络的设备侵入本网络，也可以防止本网络的设备加入其他网络。本组网方式为入网的设备分配了自己定义的16位地址，在这里我们称此地址为设备地址。3.1 工作模式网络中的每个设备都有三种工作模式，分别为AT指令模式、帧格式模式和透传模式。AT指令模式主要用于配置Zigbee网络的参数及运行方式；帧格式模式用于以特定帧格式的形式传输数据或AT命令；透传模式主要用于以透明方式传输数据，透传模式又分为绑定透传、总线式透传和全网透传三种透传模式。AT指令模式帧格式模 式透传模式绑定透传总线透 传全网透 传图1 工作模式示意图对于协调器，如果处于AT指令模式，入网或非入网的子设备均可加入该协调器；如果处于非AT指令模式，则只有入网的子设备才能加入该协调器。3.2 请求入网操作网络的管理和维护由协调器承担，路由或终端可以通过一定方式向协调器请求加入网络，入网操作具体方法如下：1) 首先开启协调器，设置协调器进入AT指令模式；2) 子设备上电后先让其自动加入该协调器，然后短按模式键，这样子设备会向协调器发起入网请求；3) 协调器收到此请求后，会检查该子设备的MAC地址是否已经保存，若没有则将该子设备的MAC地址保存到存储区第一个未被占用的存储单元中，该存储单元序号作为该子设备在自定义网络中的设备地址；4) 当该子设备成功加入协调器后，协调器会向该子设备发送回复消息；5) 该子设备收到此回复消息后，会保存网络PANID。当子设备没有加入协调时，信号灯会均匀闪烁；当加入某协调器后，该信号灯会以心跳式闪烁；当成功加入自定义网络后，信号灯会常亮。3.3 入网管理当协调器工作在非AT指令模式时，只有入网的子设备才能加入协调器。子设备加入协调器时，协调器检查其MAC地址是否已保存，若没有，则将其从网络中自动移除。入网的子设备上电后，首先进行搜网，查找是否有与自己保存的PANID相同的网络ID，若相应协调器的PANID和子设备自己保存的PANID不相同，则不会加入此协调器。只有协调器的网络ID和子设备保存的PANID相同时，才会加入。3.4 寻址方式自定义网络的各子设备的地址是申请入网时，按存储单元的序号进行分配的，整个网络的管理、数据传送、AT命令执行等均使用该地址。该网络最大支持256个设备，则子设备的地址范围为0x0001 0x00ff,0x0000为协调器的地址。本网络支持一些特殊地址，如：l 0xffff 广播地址，将数据或AT命令广播到所有设备；l 0xfffe 绑定地址，只发送给绑定设备；l 0xfffd 标识为自己，只发给自己。4、 工作模式及AT指令系统4.1 工作模式的切换4.1.1 AT指令模式切换到其他模式采用AT命令：AT+MODE=x,x表示模式类型x = 0 -AT指令模式 1 -帧格式模式 2 -绑定透传模式 3 -总线式透传模式 4 全网透传模式4.1.2 帧格式模式切换到其他模式帧格式可内嵌AT指令，采用的AT命令和1相同4.1.3 透传模式切换到其他模式在透传模式（如绑定、总线或全网透传）下，若从串口接收到以下字符串，会切换到其他模式。 “+”+回车 -切换到AT模式 “-”+回车 切换到帧格式模式4.1.4 采用切换按键进行切换本模式配有一模式切换按键，当长按此按键5s后，会自动切换到AT指令模式4.2 AT指令模式为了方便配置管理Zigbee模块，专门设计了一套AT命令系统。在该模式下，串口接收到的字符按AT指令进行处理，指令中可以带有目的设备地址参数，这样通过一个设备就可以配置网络中任何其他设备。4.2.1 进入AT指令模式的方法l 长按按键2五秒l 若在透传模式下，往串口发送“+”+回车l 若在帧格式模式下，在帧中内嵌AT命令AT+MODE=04.2.2 AT指令格式AT+NAME：dstaddr = para1,para2,paran 回车注：中是可选的参数l “AT+” AT指令的开头，必须包含；l “NAME” AT指令的名称，如“MODE”设置通道模式，必须包含；l “dstaddr” AT指令的目的地址，标识指令发送的目的地址,16进制表示。该参数可选，若没有此参数，则命令默认发给自己；l “paran” AT指令的参数，若参数为数据则用16进制表示，但没有”0x”开头，该参数根据命令的功能可选；l 回车 AT指令的结束标识，必须包含 例如：AT+MODE=0 回车 将自己设置为AT指令模式AT+MODE:0001=0 回车 将地址为0x0001的设备设置为AT指令模式AT+MODE:ffff=0 回车 将全网所有设备设置为AT指令模式AT+MODE:fffd=0 回车 将自己设置为AT指令模式，0xfffd标识自己4.2.3 AT指令的返回结果AT指令执行完后，会返回执行的状态，此状态再按一定的格式通过串口上报给用户，发起AT命令的设备所处的工作模式决定了返回状态上报的格式。只有在AT指令模式和帧格式模式下会通过串口上报指令的执行状态，因为也只有在这两种状态下才会执行AT指令。在AT指令模式下，若AT指令执行正确，会通过串口上报“OK”字符串；若执行错误，会上报“ERROR：”+错误码。在帧格式模式下，执行的状态按一定帧格式上报给用户，具体的格式在数据帧模式部分详细介绍。错误码表示错误的类型，如下：0x0001 参数错误0x0002 格式错误0x0004 发送失败0x0008 子设备不存在0x0010 保存失败0x0020 空间已满0x0040 操作失败0x0080 对应设备已存在0x0100 没有回车符0x0200 目的地址不正确 （个别AT指令不识别目的地址0xfffd、0xffff等）4.2.4 AT命令参考表指令名称目的地址参数默认功能控制指令（OPT）OPTMOD支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：10：AT模式1：帧模式2：绑定透传模式3：总线透传模式4：全网透传模式1设置设备的工作模式OPTCFG支持0xffff（全网）、0xfffe（绑定设备）、0xfffd（本机）或某个设备地址无无确认地址对应的设备，对应设备收到后灯会闪烁OPTRST支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址无无重启对应的设备OPTDEL支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址无无将对应设备从网络删除OPTWRT支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址将数据保存到flashOPTDEF回复出场设置参数指令“SET”“GET”SETJON只能发给协调器无无允许子设备加入协调器GETJON只能发给协调器无无不允许子设备加入协调器SETTFM支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：4，分别为帧格式、帧头、帧尾、发送帧是否需要回复（1）帧格式：具体详见帧格式模块（2）帧头、尾：定义帧头、尾 （3）返回状态7F、7E、E7、0设置通过串口往zigbee模块发送帧的格式GETTFMSETRFM支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：3，分别为帧格式、帧头、帧尾、发送帧是否需要回复（1）帧格式：具体详见帧格式模块（2）帧头、尾：定义帧头、尾 7F、7E、E7设置zigbee无线接收到的数据通过串口上报给用户的格式GETRFM支持0xfffd（本机）或某个设备地址无无返回对应设备设置的帧格式参数SETBUD支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：10 - 9600;1- 19200;2 - 38400;3 57600;4 - 1152000设置对应设备的波特率GETBUD支持0xfffd（本机）或某个设备地址无无获取指定设备的波特率参数SETSRP设置串行口参数B,J,S,TGETSRP设置串行口参数B,J,S,TSETCHN支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1参数范围：11-2611设置设备的网络信道GETCHN支持0xfffd（本机）或某个设备地址无无获取指定设备的网络信息SETPAN支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1参数范围：0x00-0xfffe0x1111设置网络的PANIDGETPAN支持0xfffd（本机）或某个设备地址无无获取网络的PANIDSETADD支持0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1参数范围：0x00-0xff默认自动分配地址设置指定设备的设备地址GETADD支持0xfffd（本机）或某个设备地址SETNME支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1设备的别名“newdev”设置指定设备的别名GETNME支持0xfffd（本机）或某个设备地址获取设备的别名SETPWR支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址设置发射功率GETPWR支持0xfffd（本机）或某个设备地址获取发射功率指令名称目的地址参数默认功能绑定操作指令“BID”BIDAEM支持0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1被绑定设备的设备地址必须带参数为指定设备添加绑定设备BIDDEM支持0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1被绑定设备的设备地址必须带参数删除指定设备中的绑定设备BIDDAL支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址无无删除指定设备中的全部绑定设备BIDINF获取绑定设备地址快通操作指令“FTH”FTHAEM支持0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1快速通道设备地址必须带参数为指定设备添加快速通道设备FTHDEM支持0xfffd（本机）或某个设备地址参数个数：1快速通道设备地址必须带参数删除指定设备中的快速通道设备FTHDAL支持0xffff（全网）、0xfffd（本机）或某个设备地址无无删除指定设备中的全部快速通道设备FTHINF获取快通设备地址信息输出调试指令“PNT”PNTDEV支持0xfffd（本机）或某个设备地址无无获取指定设备的信息：设备地址、MAC地址和别名PNTBID打印绑定设备信息PNTFTH打印快通设备信息主动上报指令“REP”REPJON特殊“CAP”CAPALL获取基本信息CAPJON获取当前入网设备CAPBIF获取设备的基本信息（这些信息是不可修改的）测试指令TSTRTN支持0xffff，0xfffd，0xfffe向目标设备发送数据，目标设备收到数据后将其返回TSTSND支持0xffff，0xfffd，0xfffe向目标设备发送数据，目标设备收到数据后直接显示 不公开指令REPLNK下位机上报和上位机连接成功4.3 帧格式模式在该模式下，串口需按一定的帧格式收发数据，数据帧的格式及帧头和帧尾均可由用户进行配置和定义。帧的全部格式如下：帧头类型地址数据长度数据校验帧尾bit0bit1bit2bit3bit4bit5bit6帧中各位的功能为：l 帧头 标识帧的开始l 类型 标识帧传送数据的类型l 地址 标识该帧发送的目的地址，或者接收数据源地址，该地址支持特殊地址， 如：0xffff 全网广播发送；0xfffe 只发送到绑定设备；0xfffd 发送到自己。l 数据长度 数据区的长度l 数据 存放数据、AT指令或执行状态l 校验 整个帧各位的校验值（不包含校验自己）l 帧尾 标识帧的结束在该帧中，每个格式对应一位。对应位若为0，则不包含该格式；若为1，则包含此格式。如01111111b 表示帧包含上述所有格式，00011100b 表示帧只包含目的地址、数据长度和数据三个格式数据区必须包含，其他位可有可无。若没有类型位，则默认为发送的是数据；若没有目的地址，则默认发给自己。4.3.1 帧的类型按帧中传送的内容可以分为数据发送帧、数据接收帧、数据发送回复帧、AT命令帧、AT命令回复帧等，可由帧中类型位进行区分。按帧传送的方向可以分为下行帧和上行帧，下行帧是用户通过串口向zigbee模块发送的帧；上行帧是zigbee模块通过串口向用户发送的帧。数据发送帧和AT命令帧属于下行帧；数据接收帧、数据发送回复帧、AT命令回复帧属于上行帧。在帧中的类型位标识帧内容类型：l 0x01 - 数据发送帧l 0x02 - 数据接收帧l 0x03 - 数据发送回复帧l 0x04 - AT命令帧l 0x05 - AT命令回复帧1、数据发送帧该帧用于通过串口从上位机或MCU向zigbee模式发送数据，zigbee从此帧中解析出数据后通过无线方式发送到目的设备。帧头类型目的地址数据长度数据校验帧尾可选可选必选可选必选可选可选注：这里类型为0x01。2、数据发送回复帧当zigbee通过串口接收到用户发来的数据帧，会对该帧进行解析，解析的结果状态通过该帧回复给用户。帧头类型源地址数据长度状态校验帧尾可选必选可选可选必选可选可选状态的值及含义：0x01 - 帧头不匹配0x02 - 帧数据长度和实际数据长度不匹配0x04 - 检验位不匹配0x08 - 帧尾不匹配0x10 - 目的设备不存在,或目的地址无效，如协调器不能出现0xfffe0x20 - 数据发送帧不能发给自己0x40 - 数据发送失败注：这里类型为0x03。3、数据接收帧zigbee通过无线方式接收到数据后，按一定格式进行打包成帧，通过串口传给用户，该帧为数据接收帧。帧头类型源地址数据长度数据校验帧尾可选必选可选可选必选可选可选注：这里类型为0x02。4、AT命令帧用户通过串口向zigbee发送的帧包含AT命令。帧头类型目的地址数据长度AT命令校验帧尾可选必选可选可选必选可选可选注：这里类型为0x04。若无“目的地址”项，则该AT命令帧默认自己执行。5、AT命令回复帧通过该帧返回AT命令帧命令的执行结果。帧头类型源地址数据长度AT命令结果校验帧尾可选必选可选可选必选可选可选注：这里类型为0x04。4.3.2 进入帧格式模式本zigbee模块默认工作在帧格式模式，若在其他模式想进入帧格式模式，可以通过以下方法设置：1、若在AT指令模式，可以执行以下指令AT+MODE：dstaddr=1dstaddr为对应的设备地址，参数1表示AT指令模式。2、若在透传模式通过串口向zigbee发送字符串“-”+回车,会切换到帧格式模式。4.3.3 帧格式配置上行和下行帧的全部格式均相同，默认均为01111111b，即包含所有格式。可以通过AT命令对上行和下行帧的格式、帧头、帧尾及回复灯进行分别配置。1、下行帧配置下行帧配置的AT指令为：AT+TXFRAM:dstaddr=format,start,end,rsp 回车各参数为：l dstaddr 需要配置的设备地址l format 发送帧的格式(16进制形式，不带0x前缀)l start 发送帧的帧头(16进制形式，不带0x前缀)l end 发送帧的帧尾(16进制形式，不带0x前缀)l rsp 当zigbee通过串口接收到发送帧时，是否回复确认(为字符0或1)rsp =0 不回复 rsp =1 回复如：AT+TXFRAM:000A=3F,7E,E7,1 回车该命令的功能为，配置地址为0x000A设备的下行帧；0x3F是帧格式，包含帧头、类型、数据长度、数据、校验位；0x7E是帧头；0xE7是帧尾；rsp=1,表示有回复帧。2、上行帧配置上行帧配置的AT指令为：AT+RXFRAM:dstaddr=format,start,end 回车各参数为：l dstaddr 需要配置的设备地址l format 发送帧的格式(16进制形式，不带0x前缀)l start 发送帧的帧头(16进制形式，不带0x前缀)l end 发送帧的帧尾(16进制形式，不带0x前缀)如：AT+RXFRAM:000A=3F,7E,E7 回车该命令的功能为，配置地址为0x000A设备的上行帧；0x3F是帧格式，包含帧头、类型、数据长度、数据、校验位；0x7E是帧头；0xE7是帧尾。4.4 透传模式当工作在透传模式时，串口收发的数据直接通过无线发送到目的设备，目的设备接收到后直接将数据通过串口上报给用户。透传模式分为绑定透传、总线透传和全网透传三种类型。4.4.1 绑定透传模式如下所示的网络中，设备R3、R4、R5与设备R2进行绑定，当设备R2工作在绑定透传模式下，直接将通过串口发来的数据通过无线方式传送给设备R3、R4、R5，这样MCU5通过串口直接可以获取此数据。其他设备不会收到此数据，除非与设备R2进行绑定。01001111010MCU501001111010R1R2R6R5R3CR4MCU20100111101001001111010图2 绑定透传示意图1、绑定操作要工作此模式下，首先需要为对应设备添加绑定设备，可以采用AT命令进行操作。（1）添加绑定设备AT命令： AT+BINDAE:dstaddr=bindad