智能家居网关硬件设计说明书Word格式.docx

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2015年02月11日

杭州篮联科技有限公司

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作者

2015-2-11

A1

初稿完成

目录

1.概述4

2.功能原理4

2.1.电源部分5

2.1.1.DC3.3V电源部分5

2.2.WIFI部分6

2.2.1.WIFI-RF部分6

2.2.2.RESET部分7

2.2.3.WIFI-FLASH部分7

2.2.4.WIFI-时钟部分8

2.2.5.WIFI-串口部分8

2.2.6.状态指示灯9

2.2.7.WIFI-GPIOControl9

2.2.8.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3DC3.3V电源部分原理图5

图4ESP8266EX原理图6

图5ESP8266EXWIFI部分原理图6

图6RESET部分原理图7

图7FLASH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11GPIOControl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ESP8266EXWIFIMCU与SI4432RF433MHZ模块相结合方式来实现数据交互与控制。

2.功能原理

ESP8266EXWIFIMCU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SI4432RF433MHZ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，AC90~264V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

ESP8266EXWIFIMCU和SI4432433MHZ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3DC3.3V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WIFIMCU芯片。

图4ESP8266EX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。

Π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50Ω,3dBm增益。

图5ESP8266EXWIFI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10KΩ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6RESET部分原理图

2.2.3.WIFI-FLASH部分

采用兆易创新科技的GD25Q80P8MbitSPIFLASH芯片，预计后续内存允许可以采用4Mbit的SPIFLASH芯片。

图7FLASH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

ESP8266EXWIFIMCU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pin8GPIO16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LEDD7的阳极，阴极接地。

图10状态指示灯部分原理图

2.2.7.WIFI-GPIOControl

ESP8266EXWIFIMCU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11GPIOControl部分原理图

2.2.8.射频433MHZ模块部分

射频433MHZ模块采用与ESP8266EXWIFIMCU相同电源3.3V供电，通过ESP8266EX的GPIO口来控制射频433MHZ模块的工作与数据传输。

图12射频433MHZ模块部分原理图