智能家居網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)說明書

1、智能家居網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)說明書版本號 A1擬 制： 謝江 審 核： 批 準(zhǔn)： 2015年02月11日杭州籃聯(lián)科技有限公司修訂記錄日期修訂版本修改描述 作者2015-2-11A1初稿完成 謝江目 錄1.概述42.功能原理42.1.電源部分5電源部分5部分6部分6部分7部分7時(shí)鐘部分8串口部分82.2.6.狀態(tài)指示燈92.2.7.WIFI-GPIO Control92.2.8.射頻433MHZ模塊部分10插 圖 目 錄圖 1 智能家居網(wǎng)關(guān)原理框架圖4圖 2 開關(guān)電源部分原理圖5圖 3 DC3.3V電源部分原理圖5圖 4 ESP8266EX原理圖6圖 5 ESP8266EX WIFI部分原理圖6圖 6

2、RESET部分原理圖7圖 7 FLASH部分原理圖7圖 8 時(shí)鐘部分原理圖8圖 9 串口部分原理圖8圖 10 狀態(tài)指示燈部分原理圖9圖 11 GPIO Control部分原理圖9圖 12 射頻433MHZ模塊部分原理圖10智能家居網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)-說明書1.概述 根據(jù)智能家居網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品項(xiàng)目需求選用ESP8266EX WIFI MCU與SI4432 RF 433MHZ模塊相結(jié)合方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互與控制。2.功能原理 ESP8266EX WIFI MCU支持IEEE802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，集成TCP/IP協(xié)議棧，自帶PA具有最大19.5dBm的發(fā)射功率，通過GPIO口連接到SI4432 RF 433

3、MHZ模塊的SPI接口來控制數(shù)據(jù)的收發(fā)。如下為智能家居網(wǎng)關(guān)原理框架圖。圖 1 智能家居網(wǎng)關(guān)原理框架圖2.1.電源部分電源部分采用開關(guān)電源供電，AC90264V電源通過整流后到開關(guān)電源變壓器TI并輸出為DC5V電源，同時(shí)設(shè)有DC5V電源測試點(diǎn)方便判斷調(diào)試使用，U1為開關(guān)電源管理芯片完成電源的采集，比較，取樣和控制。圖 2 開關(guān)電源部分原理圖.DC3.3V電源部分ESP8266EX WIFI MCU和SI4432 433MHZ射頻模塊均采用DC3.3V電源供電。DC5V電源通過MP2012電源芯片后輸出為DC3.3V電源（目前設(shè)計(jì)輸出電流為1.5A）。在DC3.3V輸出端加入測試點(diǎn)用于方便測試電源

4、阻值與電壓，同時(shí)加入紅色LED用作電源狀態(tài)指示。圖 3 DC3.3V電源部分原理圖2.2.WIFI部分 通過上層應(yīng)用軟件控制wifi網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸。采用物聯(lián)網(wǎng)芯片制造商樂鑫的ESP8266EX低功耗WIFI MCU芯片。圖 4 ESP8266EX原理圖.WIFI-RF部分WIFI射頻信號通過ESP8266EX主芯片的pin2引腳引出到型電路的C23，首先耦合到天線扣CON_ANT1以便測試。型LC電路中的L做預(yù)留用于調(diào)諧天線匹配，射頻天線采用板載型，天線阻抗控制在50,3dBm增益。圖 5 ESP8266EX WIFI部分原理圖2.2.2.RESET部分 ESP8266EX主芯片的pin32引

5、腳為外部復(fù)位，采用外部單點(diǎn)觸發(fā)復(fù)位按鈕對產(chǎn)品進(jìn)行全局復(fù)位。復(fù)位為低有效，在復(fù)位信號線上加入10K電阻上拉到3.3V，同時(shí)加入0.1uF電容用于復(fù)位延時(shí)和減少外部信號干擾。圖 6 RESET部分原理圖2.2.3.WIFI-FLASH部分采用兆易創(chuàng)新科技的GD25Q80P 8Mbit SPI FLASH芯片，預(yù)計(jì)后續(xù)內(nèi)存允許可以采用4Mbit的SPI FLASH芯片。圖 7 FLASH部分原理圖.WIFI-時(shí)鐘部分采用26MHZ時(shí)鐘源精度要求為±10ppm以內(nèi)，時(shí)鐘的輸入和輸出加入10pF諧振電容。時(shí)鐘的輸入輸出pin腳分別連接到ESP8266EX芯片的pin27&pin28引腳

6、中。圖 8 時(shí)鐘部分原理圖.WIFI-串口部分 ESP8266EX WIFI MCU的pin25&pin26引腳為UART異步串行接口，通過電阻R24&R26連接到4P*2.54mm間距排針中方便軟件下載和調(diào)試。圖 9 串口部分原理圖2.2.6.狀態(tài)指示燈 ESP8266EX的pin8 GPIO16引腳用于控制顯示狀態(tài)指示燈，作為狀態(tài)指示使用指示燈的顏色采用藍(lán)色LED發(fā)光二極管，信號通過限流電阻R34連接的LED D7的陽極，陰極接地。圖 10 狀態(tài)指示燈部分原理圖2.2.7.WIFI-GPIO ControlESP8266EX WIFI MCU的pin14&pin15引腳為GPIO0&GPIO2通過電阻R31&R32連接到4P*2.54mm排針中，可以方便外部使用跳線帽連接調(diào)試用，GPIO2可以用作flash燒寫的TX使用。圖 11 GPIO Control部分原理圖.射頻433MHZ模塊部分