E73-2G4M04S1D это модуль Bluetooth, основанный на SoC-чипе nRF51822 компании NORDIC Semiconductor (существуют и модули на других чипах, см. таблицу [6]). nRF51822 содержит на кристалле на высокопроизводительное ядро ARM CORTEX-M0 и RF-трансивер Bluetooth 4.2 [2]. На кристалле также имеется богатый набор аппаратных периферийных устройств, таких как UART, I2C, SPI, ADC, DMA, PWM и т. д. Модуль выводит на свои контакты почти все ножки портов GPIO в удобном для подключения виде. На печатной плате модуля разведена антенна, и также имеется миниатюрный коннектор типа IPEX для подключения внешней антенны. Тактируется устройство от высокоточного генератора 32 МГц, с незначительным уходом частоты в зависимости от изменения температуры. Перед использованием модуль следует запрограммировать.
Функциональные возможности модуля E73-2G4M04S1D:
• Расстояние передачи данных до 100 м. • Максимальная мощность передатчика 2.5 мВт, мощность можно подстраивать программно. • Поддерживается спецификация Bluetooth 4.2 b Bluetooth 5.0. • Имеется встроенный генератор тактов 32.768 кГц. • Поддерживается глобальный, не требующий лицензирования радиодиапазон ISM 2.4 ГГц. • Память программ 256KB FLASH, 16KB RAM. • Поддерживается напряжение питания в диапазоне 2.0V .. 3.6V, наилучшие параметры наблюдаются при питании напряжением 3.3V и выше. • Рабочий диапазон температур -40 .. 85 °C. • Можно выбрать либо встроенную антенну на печатной плате, либо внешнюю, подключаемую через разъем IPEX (выбирается перепайкой конденсатора, см. далее).
Примечание: незнакомые термины и аббревиатуры см. в Словарике [3].
Области применения:
• Умный дом, беспроводные датчики. • Системы безопасности и позиционирования. • Беспроводное управление. • Беспроводные игровые контроллеры. • Изделия для контроля за состоянием пациента. • Беспроводные гарнитуры и клавиатуры. • Индустриальные автономные приложения.
Напряжение, превышающее 3.6V, может необратимо повредить устройство.
Блокирующая мощность
-
10 dBm
Вероятность перегорания невелика, если модули используются на небольшом расстоянии друг от друга.
Рабочая температура, °C
-40
+85
Таблица 2. Рабочие параметры.
Параметр
min
Typ
MAX
Примечание
Напряжение питания
1.8V
3.3V
3.6V
Напряжение 3.3V - 3.6V обеспечивает максимальную выходную мощность.
Уровень коммутации
3.0V
Для уровней 5V TTL существует риск повреждения устройства.
Рабочая температура, °C
-40
+85
Рабочая частота, МГц
2379
2430
2496
Поддерживается диапазон ISM.
Потребляемый ток
Передача, mA
14
Мгновенное значение тока потребления.
Прием, mA
12
Сон, мкА
1
Программа не выполняется.
Максимальная выходная мощность, dBm
3.8
4
4.3
Порог чувствительности, dBm
-95.4
-96.0
-96.8
Скорость передачи данных по радио 1 Mbps.
Таблица 3. Физические параметры модуля.
Параметр
Значение
Примечание
Расстояние для передачи данных
100 м
Проверялось на открытом пространстве, усиление антенны 5 dBi, высота антенны 2.5 м, скорость передачи данных 1 Mbps.
Частота основного кварца
16 МГц
Частота кварца RTC
32.768 кГц
Контактные площадки корпуса
SMD
Шаг контактных площадок
1.27 мм
Тип SoC
nRF51822-QFAA/QFN48
FLASH
256 кБайт
RAM
16 кБайт
Ядро
ARM Cortex-M0
Размер корпуса
17.5 x 28.7 мм
Антенна
PCB или IPEX
Эквивалентное сопротивление 50 Ом.
Если необходима работа с уровнями логики 5V, то необходимо применять преобразователи уровня, либо как минимум последовательно с выводами модуля необходимо включать резисторы 1k .. 5.1k. Вариант согласования уровней с помощью резисторов допустим, но все равно есть риск повреждения модуля и паразитного повышенного питания через выводы GPIO.
[Размеры E73-2G4M04S1D модуля и расположение выводов]
Рис. 1. Размеры модуля, цоколевка.
Таблица 4. Назначение выводов модуля.
№
Имя
Напр.
Описание
1
P0.21
Вход/Выход
MCU GPIO
2
P0.22
Вход/Выход
MCU GPIO
3
P0.23
Вход/Выход
MCU GPIO
4
P0.24
Вход/Выход
MCU GPIO
5
P0.25
Вход/Выход
MCU GPIO
6
P0.28
Вход/Выход
MCU GPIO
7
P0.29
Вход/Выход
MCU GPIO
8
P0.30
Вход/Выход
MCU GPIO
9
P0.0
Вход/Выход
MCU GPIO
10
P0.1
Вход/Выход
MCU GPIO
11
VCC
Напряжение питания
12
GND
Земля, общий провод для всех сигналов
13
14
P0.2
0.9V цифровой контроллер питания
15
P0.3
Вход/Выход
MCU GPIO
16
P0.4
Вход/Выход
MCU GPIO
17
P0.5
Вход/Выход
MCU GPIO
18
P0.6
Вход/Выход
MCU GPIO
19
P0.7
Вход/Выход
MCU GPIO
20
P0.8
Вход/Выход
MCU GPIO
21
P0.9
Вход/Выход
MCU GPIO
22
P0.10
Вход/Выход
MCU GPIO
23
P0.11
Вход/Выход
MCU GPIO
24
GND
Земля, общий провод для всех сигналов
25
26
P0.12
Вход/Выход
MCU GPIO
27
P0.13
Вход/Выход
MCU GPIO
28
P0.14
Вход/Выход
MCU GPIO
29
P0.15
Вход/Выход
MCU GPIO
30
P0.16
Вход/Выход
MCU GPIO
31
SWDIO/ nRESET
Вход/Выход
Последовательные данные для отладки и программирования. Сброс MCU, активный уровень лог. 0.
32
SWDCLK
Вход
Сигнал тактов для отладки и программирования.
33
P0.17
Вход/Выход
MCU GPIO
34
P0.18
Вход/Выход
MCU GPIO
35
P0.19
Вход/Выход
MCU GPIO
36
P0.20
Вход/Выход
MCU GPIO
[Программирование E73-2G4M04S1D]
Поскольку модуль построен на чипе nRF52832, то он программируется точно так же, как и обычный чип nRF52832. Для этого можно использовать программатор J-Link, работающий через интерфейс SWD (рекомендуется J-LINK-V8). Если у Вас J-Link лицензионный, то в качестве утилиты программирования может выступать официальный софт nRFgo Studio.
Со старыми моделями модулей существует проблема, из-за которой они не могут быть запрограммированы, потому что в них во время производства активирована защита от чтения/записи. Для восстановления необходимо правильно подключить модуль к J-Link и с помощью nRFgo Studio провести процедуру восстановления, как показано на скриншоте ниже:
Рис. 2. Окно на процедуру восстановления nRFgo Studio.
[Рекомендации по монтажу модуля]
Таблица 5. Температура пайки.
Функция профиля
Функция кривой
Sn-Pb
Pb-Free
Паяльная паста
Паяльная паста
Sn63/Pb37
Sn96.5/Ag3/ Cu0.5
Min температура предварительного нагрева (Tsmin）
Минимальная температура предварительного нагрева
100℃ 150℃
Max температура предварительного нагрева (Tsmax)
Максимальная температура предварительного нагрева
150℃ 200℃
Время предварительного нагрева (от Tsmin до Tsmax) (ts)
Время предварительного нагрева
60 .. 120 секунд
Средняя скорость нарастания температуры (от Tsmax до Tp)
Средняя скорость нарастания
3℃ в секунду max
Температура плавления (Liquidous Temperature, TL)
Температура жидкой фазы
183℃ 217℃
Время (tL）удержания температуры выше （TL)
Время температуры, когда припой расплавлен
60 .. 90 секунд
30 .. 90 секунд
Пиковая температура (TP)
Пиковая температура
220 .. 235℃ 230 .. 250℃
Средняя скорость охлаждения (от Tp до Tsmax)
Средняя скорость спада температуры
6℃ в секунду max
Время от 25℃ до пиковой температуры
Время от 25℃ до пиковой температуры
6 минут max
8 минут max
Рис. 3. Термопрофиль пайки.
[Варианты моделей E73-2G4M0x]
Таблица 6. Варианты модулей.
Модель
Чип
Мощность передатчика
Скорость передачи данных по радио
Корпус
Размеры, мм
Тип антенны
E73-2G4M08S1C
nRF52840
8 dBm
BLE 4.2/5.0
SMD
13.0 * 18.0
PCB/IPX
E73-2G4M04S1A
nRF52810
4 dBm
BLE 4.2
PCB/IPEX
17.5 * 28.7
E73-2G4M04S1D
nRF51822
PCB/IPX
E73-2G4M04S1B
nRF52832
BLE 4.2/5.0
[Выбор типа антенны]
Антенна играет важную роль в процессе коммуникации. В некоторых случаях применение внешней антенны будет предпочтительным. EBYTE предлагает несколько вариантов таких антенн, см. таблицу ниже.
Таблица 7. Варианты антенн.
Продукт
Тип
Интерфейс
Усиление
Размеры
Описание
TX2400-NP-5010
Гибкая антенна
IPEX
2 dBi
50 x 10 мм
Встроенная гибкая мягкая антенна FPC.
TX2400-XP-150
Антенна с присоской
SMA-J
3.5 dBi
15 см
Большое усиление, фидер 150 см.
TX2400-JK-20
Резиновая антенна
3 dBi
200 мм
Гибкая, всенаправленная.
TX2400-JK-11
2.5 dBi
110 мм
TX2400-JZ-3
2 dBi
30 мм
Очень короткая, прямая, всенаправленная.
Выбор антенны:
Выбор антенны на печатной плате
Выбор внешней антенны, подключаемой через коннектор IPEX.
