WAM-424XSS 제품사진 EM Tech 대전대덕구대화동 289-1 공구상가 5 동 227 호 TEL: (042) 623-4470 http:// - 1 -
1. 주요기능및규격 공통 HDLC 프로토콜내장 Digital AFSK(MSK) 변복조방식모듈 ID(Identify) 설정기능 UART 통신 3V/5V I/F 가능, 1200 ~ 38400bps TCXO( 온도보상크리스탈 ) 사용모듈전원 On/Off 단자지원자동모드전환기능동작모드 ( 상태 ) 확인용 LED: 2EA 장착 Narrow Band (Occupied bandwidth : < 8.5KHz, 변조 < ±2.5KHz) 송신버퍼 : 256Byte, 수신버퍼 : 256Byte 단일 3.3V~ 9.0V 전원송신모드 : < 50mA 수신모드 : < 35mA Half Duplex Communication RF Data Rate : 1200 bps Dimension: 33.02mm x 58.42mm (connector 제외 ) 송신부 송신출력 : 10mW (10dBm) Deviation: < ±2.5kHz 인접채널전력 (ACP): > 48dBc @424.8500MHz 2 차, 3 차하모닉 : > 50dBc @424.8500MHz 수신부 에러검출 / 보정기능내장수신감도 : -124dBm (Typ) 용도 원격검침및제어방범및화재경보시스템출입문관리 / 통제빌딩환경컨트롤 / 모니터링컴퓨터및전자기기의데이터전송 Ordering Information Model Frequency Band Type Connector Speed WAM- 424 X S S 419MHz(China) 424MHz(Korea) 429MHz(Japan) 433MHz(Europe) 447MHz(Korea) X: Transceiver S: SMA Connector W: 방수형 Connector S: 1200 ~ 38400 bps - 2 -
2. 블록도및핀설명 WAM-4xxXSS 모델의권장사용전원은 3.3V~9.0V(Low-Dropout Regulator 가내장 ) 이며, MCU 는 ATmega8L 를사용, CC1020 RF transceiver chip 을사용하고있고, UART 통신은 3V 나 5V 통신이가능하도록되어있고, 저잡음증폭기 LNA 와 RF Switch 등으로구성이되어있다. Control Signal 전원 :3.3V ~ 9.0V LDO 3V0 ANTENNA (Serial I/F) UART I/F (3V/5V) MCU (ATmega8L) Transceiver (CC1020) RF Switch LNA AFSK Mod TCXO (WAM-4xxXSS 내부) Figure 1. WAM-4xxXSS 의블록도 ( SMA 커넥터제외 ) Figure 2. WAM-4xxXSS Dimension - 3 -
2.1. Pin 설명 WAM-4xxXSS 는 10pin x 2 로구성이되어있다. 연결 Pin No Name I/O Description 필수선택 1 BS2 I⑴ 시리얼 Data Rate 설정용 O 2 BS1 I⑴ 참조 : EEPR/DIP, CS4~1 & BS2~1 핀 O 3 RxD I O UART 통신관련 4 TxD O O 참조 : 시리얼통신 (UART) I/F 요약도 5 TxPU I O 6 RSSI O 수신모드시 RSSI 출력 O 7 brst I Reset(Low Active) 신호 3.0V 에 100Kohm Pull-Up 이되어있다. O 8 GND Ground Ground O 9 V+ Power 3.3V ~ 9.0V Power ( 내부 LDO) O 10 On/Off I 모듈전원 On/Off 제어신호 V+ 에 4.7Kohm Pull-Up 이되어있다. O 11 NC No Internal connection Open 12 NC No Internal connection Open 13 EEPR/DIP I⑴ 참조 : EEPR/DIP, CS4~1 & BS2~1 핀 O 14 CS1 I⑴ O 15 CS2 I⑴ RF 채널설정용 O 16 CS3 I⑴ 참조 : EEPR/DIP, CS4~1 & BS2~1 핀 O 17 CS4 I⑴ O 1)GND 연결 -> 설정모드동작 18 bcfg I⑴ 2)Open -> 송 / 수신모드동작 O 19 RfRxD(test) O 테스트용도로사용 20 RfClk(test) O I⑴: 모듈내부의전원 (3.0V) 에 20~50Kohm 의 Pull-Up 이되어있다. Open 사용하지않는핀은 Open 상태로놓으면된다. 전원 (2 line) 과 UART 통신 (3 line) 연결만으로데이터통신이가능하다. Table 1. WAM-4xxXSS 핀설명 - 4 -
2.2. V+, GND & On/Off 전원입력 (V+) 은 3.3V ~ 9.0V 사용을권장한다. 모듈내부에서는 3.0V 출력의 Low-Dropout Regulator LP2985 를사용하여모듈내에서는 3.0V 를사용하고있다. Pin 10(On/Off) 는 LDO 의출력을제어하는신호로모듈내에서 R1(4.7Kohm) 이 V+ 에연결이되어있다. On/Off 핀 (Turn-On Time: <40ms) 을사용하여외부에서전원을 On / Off 시키는용도로사용이가능하며, 건전지를사용하는 Application 에서유용하게사용할수있다. Pin 10(On/Off) 를사용하지않는경우는 Open 시켜주면된다. Figure 3. Power 입력라인요약도 2.3. brst(pin 7) brst 신호는모듈을리셋시키는단자로 Low Active 신호이며, 모듈내에 POR(Power On Reset) 기능이있어반듯이사용할필요는없다. 필요에따라서사용하는경우에는 Reset(GND), Run(Open) 을시켜주면된다. brst 는모듈내에서 100Kohm 저항으로 3.0V 에 Pull-up 이되어있다. 2.4. bcfg(pin 18) 설정모드를동작시키기위한제어신호로사용한다. bcfg 가 GND 에연결이된상태에서전원이인가되면설정모드가동작이된다. 송 / 수신모드동작을위해서는 Open 상태로해주면된다. 참조 :3. WAM-4xxXS 의동작모드 - 5 -
2.5. EEPR/DIP, CS4~1 & BS2~1 핀 WAM-4xxXSS 모듈은 EEPR/DIP(Pin 13) 단자가 High(Open) 되어있는경우에는모듈의 EEPROM 에저장된설정값을사용해서 UART 와 RF 채널을초기화하고, EEPR/DIP 단자가 Low(GND) 인경우에는 UART 의데이터속도를 BS2~1 값으로 RF 주파수는 CS4~1 값으로설정하는방식이있다. Pin 13 (EEPR/DIP) 모듈초기화단계에서 EEPROM 설명 에저장된설정값으로시리얼포트 (1200~38400bps, 패리티비트사용가능 ) 와 RF 주파수를초기화시킨다. 제품 High 출하시 EEPROM 초기설정값은 ID: 999, UART: 9600bps 8-N-1, RF 채널 : 424.8000MHz 이다. ( BS2~1 와 CS4~1 단자는사용하지않는다.) 모듈초기화단계에서 BS2~1 과 CS4~1 단자의입력에따라서시리얼포트와 RF 주파수를초기화시킨다. BS2(Pin 1) BS1(Pin 2) 포트설정값 Low High High 9600bps, 8-N-1 High Low 4800bps, 8-N-1 Low High 2400bps, 8-N-1 Low Low 1200bps, 8-N-1 Pin17(CS4) Pin16(CS3) Pin15(CS2) Pin14(CS1) RF 주파수 Low Low Low Low 424.7000 MHz Low Low Low High 424.7125 MHz Low Low High Low 424.7250 MHz Low Low High High 424.7375 MHz Low High Low Low 424.7500 MHz Low High Low High 424.7625 MHz Low High High Low 424.7750 MHz Low High High High 424.7875 MHz High Low Low Low 424.8000 MHz High Low Low High 424.8250 MHz High Low High Low 424.8500 MHz High Low High High 424.8750 MHz High High Low Low 424.9000 MHz High High Low High 424.9250 MHz High High High Low 424.9500 MHz High High High High 424.8000 MHz High(Open) 상태 :( 모듈내부 3.0V,pull-up(20~50KΩ)), Low 상태 : GND 연결 Table 2. SW 설정정보 - 6 -
2.6. 시리얼통신 (UART) I/F 요약도 WAM-4xxXSS 모듈의통신 (UART) 라인 TxD 와 RxD 는 3~5V 인터페이스가가능하도록설계가되어있다. TxD 출력은 Open Drain 출력에 Pin5(TxPU:3~5.0V) 이모듈내부의 Pull-up 저항 (R2: 4.7Kohm) 에연결이되어있으며, R3(510 ohm) 저항은사용자의실수로잘못연결한경우에모듈을보호하기위한저항이다. RxD 라인의최대입력전압 (SN74LVC2G07 규격참조 ) 은 5.5V 이며, R1 저항 100K 는 RxD 가 open 된경우입력이 High 가되도록 TxPU 단자에연결이되어있다. TxPU(Pin 5) 에 3~5V 을연결해야통신이가능하다. 1)TxD 출력이 High(3V), Low(GND) 를사용하는경우 => TxPU 에 3V 연결 2)TxD 출력이 High(5V), Low(GND) 를사용하는경우 => TxPU 에 5V 연결 Figure 4. UART 통신라인요약도 Table 3. SN74LVC2G07 의인터페이스규격 - 7 -
2.7. RSSI 출력 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 는수신기의사용주파수의수신강도를나타내며, RSSI 출력값은 -65~-130dBm 까지선형에가깝게나타난다. 입력 (dbm) RSSI 출력 (mv) -60 2309-65 2285-70 2016-75 1840-80 1649-85 1515-90 1342-95 1179-100 1033-105 885-110 747-115 614-120 431-125 275-130 145 mv 2500 RSSI 출력 2000 1500 1000 500 0-130 -120-110 -100-90 -80-70 -60 입력 (dbm) RSSI 출력값은모듈 10 개의평균값이다. -101dBm(2uV) 입력은 1000±70(2.2dB)mV 가출력 Table 4. RSSI 출력값 - 8 -
3. WAM-4xxXSS 의동작모드 WAM-4xxXSS 의동작은 2 개의 LED 의상태로동작모드를알수있으며, 모드에따라 LED 의상태는아래의표와같다. 녹색 LED 적색 LED 설명 초기화모드 Off Off 1) POR(Power On Reset) 2) brst 단자 (Pin: 7) 이용 Reset 시모듈 Reset 후모듈을초기화시키는모드 설정모드 On On EEPROM 에설정값을 Read/Write 하는모드 수신모드 On Off 데이터를수신중인상태 송신모드 Off On 데이터를송신중인상태 Table 5. WAM-4xxXSS 의동작모드 3.1. 초기화모드초기화모드는 POR(Power On Reset) 이나 brst 단자 (Pin: 7) 로 Reset 를시킨경우 MCU 와 CC1020 를초기화시키는모드이다. 초기화가정상적으로완료가되면데이터를수신하는수신모드로자동전환이된다. 3.2. 수신모드 RF 로수신받은데이터를무선모듈의 TxD 단자 (Pin: 4) 로출력하는상태 3.3. 송신모드 무선모듈의 RxD 단자 (Pin: 3) 로받은데이터를 RF 로송신하는상태 3.4. 설정모드모듈의 bcfg(pin: 18) 를 GND 에연결시킨상태에서전원을인가를하면 EEPROM 에설정값을 Read/Write 할수있는설정모드로동작된다. EEPROM 에설정할수있는값은모듈의 ID, Serial Port 초기화관련정보와 RF 채널정보가있다. 반드시전원을인가전에 bcfg 를 GND 로연결후전원을인가해야설정모드로동작하며, 일반동작상태에서 GND 로연결이되어도설정모드로전환이되지않는다. - 9 -
3.4.1. 설정모드통신프로토콜 WAM-4xxXSS 가설정모드로동작이되면모듈내의녹색 LED 와적색 LED 가모두가 On 상태로되며, 시리얼통신을 9600bps 8-N-1 로초기화시킨상태에서명령을대기하게된다. 통신프로토콜은하이퍼터미널프로그램등을이용할수있도록텍스트형태로명령을주고받도록되어있다. 모듈의버전정보와설정값을요청하는명령, 시리얼포트설정관련명령, ID 설정관련명령, RF 채널설정관련명령으로되어있다. 명령의시작은 $ 로시작되고응답의경우는 % 로시작되며, 명령과응답의끝은 Enter(CR=0x0D) 로되어있다. 3.4.1.1. 모듈버전및설정값요청명령 명령응답설명 [Enter] %Ok 시리얼포트확인용도 $?[Enter] 버전문자열 %ID[000~999][Enter] %CH[00~15][Enter] %SP[1~6][N,O,E][Enter] 모듈버전과 EEPROM 에설정된모든 값을응답한다. 3.4.1.2. ID 설정관련명령 모듈의 ID 값은 000 ~ 999 값을사용할수있으며, ID 가서로다른모듈간의통신은할수 없다. 명령 응답 설명 $ID?[Enter] %ID[000~999][Enter] 설정된 ID 값을요청하는명령 $ID[000~999][Enter] %Ok[Enter] 모듈의 ID 를설정하는명령 예 ) $ID123[Enter] %Ok <= ID 를 123 으로설정명령 <= Ok 응답 $ID?[Enter] %ID123[Enter] <= 설정된 ID 요청명령 <= ID 값 123 응답 - 10 -
3.4.1.3. RF 채널설정관련명령 RF 채널의설정값은 EEPR/DIP 단자가 Open 상태일때사용한다. 명령 응답 설명 $CH?[Enter] %CH[00~15][Enter] 설정된 RF 채널값을요청하는명령 $CH[00~15][Enter] %Ok[Enter] RF 채널을설정하는명령 [00 ~ 15] : RF 채널정보 00 424.7000 MHz 08 424.8000 MHz 01 424.7125 MHz 09 424.8250 MHz 02 424.7250 MHz 10 424.8500 MHz 03 424.7375 MHz 11 424.8750 MHz 04 424.7500 MHz 12 424.9000 MHz 05 424.7625 MHz 13 424.9250 MHz 06 424.7750 MHz 14 424.9500 MHz 07 424.7875 MHz 15 424.8000 MHz 예 ) $CH10[Enter] %Ok <= RF 채널을 10(424.8500MHz) 으로설정명령 <= Ok 응답 $CH?[Enter] %CH10[Enter] <= 설정된 RF 채널값요청명령 <= RF 채널 10 응답 - 11 -
3.4.1.4. 시리얼통신관련설정명령시리얼통신설정값은 EEPR/DIP 단자가 Open 상태일때사용한다. 명령응답설명 $SP?[Enter] %SP[1~6][N,O,E][Enter] 시리얼관련설정값을요청하는명령 $SP[1~6][N,O,E][Enter] %Ok[Enter] 시리얼설정값을설정하는명령 [1~6]: Baud Rate, [N,O,E]: Parity Bit 1: 1200 bps 2: 2400 bps 3: 4800 bps 4: 9600 bps 5: 19200 bps 6: 38400 bps 예 ) $SP4E[Enter] %Ok N : None Parity E: Even Parity O: Odd Parity <= 시리얼포트 9600 bps 8-E-1 로설정할경우 <= Ok 응답 $SP?[Enter] %SP4E[Enter] <= 설정된시리얼포트값요청명령 <= 설정된시리얼포트값 9600 bps 8-E-1 값응답 3.4.1.5. %Error 응답 명령이잘못된경우에는 %Error[Enter] 로응답을한다. 모든명령은대문자, 숫자, $ 와 [Enter=CR] 만을사용하며, 소문자는사용할수없다. AFSKtest 프로그램을사용하면편리하게데이터를설정할수있다. (EWKit-USB 나 EWKit-RS232 매뉴얼참조 ) - 12 -
4. RF Frame 구조 WAM-4xxXSS 모듈의 RF Frame 의시작과끝이 Flag(0x7E) 로되어있는 HDLC 프로토콜을 사용하고있으며, 아래와같은 Frame 구조를가지는통신프로토콜을처리할수있는기능을 내장하고있어, 사용자가별도의프로토콜을사용하지않아도사용이가능하다. Preamble(Flag) ID User Data CRC-16 Flag 8 bytes 16 bits 1 ~2 byte 1 ~ 128 bytes 2 bytes (0x7E) (EEPROM 설정값 ) (0x7E) 4.1. Preamble 필드, Flag 무선데이터의시작은 Flag(0x7E) 가 8 byte 가전송이되며, 데이터의끝에해당하는 Flag 는 1~2 Byte 가전송이된다. 4.2. ID(Identify) 필드 ID 필드는사용자가설정모드에서설정한값 (000 ~ 999) 를사용하며, ID 가서로다른모듈간에는통신을할수가없다. 주파수혼선이발생하는경우채널을바꾸거나 ID 를변경하여사용하면편리하다. ID 값은제품출하시 999 로되어있으며, 사용자가설정모드로동작시켜서변경을할수있도록되어있다. ID 변경에관해서는 EWKit-USB( 또는 EWKit-RS232) 매뉴얼을참조하세요. 4.3. User Data 이필드는사용자가주고 / 받고하는실제데이터로 1~128 byte 전송이된다. 송 / 수신데이터의버퍼는각각 256 Byte 로되어있다. 연속해서 256 Byte 이상의데이터를전송을하면버퍼에모두넣을수없는경우에는뒷부분데이터는전송하지못하는경우가발생할수있다. 실제사용가능최대데이터사이즈는 240 ~ 1500 Byte 이다. 왜냐하면데이터가입력이되는동안에 RF 출력으로데이터가출력이되고버퍼가비워지게되어있어 UART 속도에따라서실제전송가능최대길이는차이가있다. 4.4. CRC-16 필드 통신을하는과정에서데이터의이상유무를확인하는용도로 CRC-16 을사용하고있다. - 13 -
5. 에러검출및보정처리 WAM-4xxXSS 모듈의가장특별한기능으로일반적인에러검출및보정기능이없는모듈보다는수신감도가 3~5dB 정도가향상되어미약전파 (10mW) 통신에서도장거리통신이가능하다. 실제데이터는 4-bit 단위로에러를복구 & 검출할수있는데이터 1-bit 가부가되어 5-bit 가전송이된다. 수신처리는 5-bit 단위로처리가되며, 5-bit 데이터에서 1-bit 에러가발생한경우에는 100% 복구가가능하며, 2-bit 에러가발생한경우에는 50% 이상복구가가능하며, 3-bit 이상에러가발생한경우에는복구가불가능하다. 6. 자동모드전환송수신기는수신모드상태에서시리얼로보낼데이터를받은경우에송신모드로전환이되어 Preamble(8 byte) 를전송을하고 2 byte 의 ID 를전송한다음사용자데이터가전송이되며, 전송할데이터가없는경우 CRC-16 데이터와 Flag 를전송한후자동으로수신모드로전환이된다. 현재의동작상태 ( 모드 ) 는적색과녹색 LED 로확인이가능하다. 7. AFSK 변 / 복조파형 AFSK 변조는송신데이터 (RxD Pin) 를송신기에 FM 변조를위한 Audio 신호를생성시켜주는부분으로 1200Hz(Data Low) 와 600Hz(Data High) 의사인파형을생성하여 FM 변조가되어 RF 로출력이된다. FSK 모뎀보다는 AFSK 모뎀이점유대역이적고, 노이즈특성이우수하며데이터의전송률이높다. 1200bps, RxD TxAudio AFSK 송신 ( 변조 ) 파형 AFSK 수신 ( 복조 ) 파형 Figure 5. AFSK 변조 / 복조 - 14 -
8. WAM-424XSS Transmit Spectrums 아래의스펙트럼은 WAM-424XSS 모델의출력과관련된스펙트럼들이다. AFSK 변조 Spectrum Occupied Bandwidth Adj Channel Power Channel Power Harmonic Distortion Figure 6. WAM-424XSS 주요 Spectrum - 15 -
9. WAM-424XSS 규격 항목 단위 규격 설명 사용전원 V 3.3V ~ 9.0V 권장치 소비전류 ma Tx Mode: < 50 Rx Mode: < 35 RF Data Rate bps 1200 변복조방식 AFSK(MSK) 주파수편차 ppm ±2 TCXO 사용 RF Impedance ohm 50 수신감도 dbm -124(Typ) 에러검출 / 보정기능사용 RF 출력 dbm 10 RF 주파수 MHz 424.7000 ~ 424.9500 15-채널선택가능 점유주파수대폭 KHz < 8.5 인접채널전력 (ACP) dbc > 48 Harmonics dbc > 50 2nd harmonic : 58 @424.8MHz 3rd harmonic : 60 @424.8MHz Deviation KHz < ±2.5 시리얼통신 bps 1200 ~ 38400 Parity Bit 사용가능 3V/5V 통신가능 Figure 7. WAM-424XSS Spec - 16 -
10. 관련제품및테스트프로그램 10.1. 안테나및연장케이블 무선통신에서무엇보다중요한것이안테나이다. 성능과크기및설치용이성등을 고려해서제품을사용하면된다. 참조 : 400MHz 대안테나매뉴얼 10.2. EWKit-USB/EWKit-RS232 보드 EWKit-USB(WAM-424XSS 모듈장착상태 ) EWKit-RS232(WAM-424XSS 장착상태 ) 10.2.1. EWKit-USB EWKit-USB 는 PC 의 USB port 을사용하여 WAM-4xxXSS 모듈을사용할수있도록제작된보드로모듈의전원은 USB 전원을사용함으로별도의전원을사용할필요가없다. 참조 :EWKit-USB 매뉴얼 - 17 -
10.2.2. EWKit-RS232 EWKit-RS232 는 PC 의시리얼 (COM) port 을사용하여 WAM-4xxXSS 모듈을사용할수있도록제작된보드이다. RS-232C 통신이가능한장비와장비, 장비와 PC, PC 와 PC 간의유선통신방식을무선방식으로변경하는경우에도사용할수있다. 참조 :EWKit-RS232 매뉴얼 10.3. AFSKtest.exe( 송, 수신기 Test ) AFSKtest 프로그램은무선모듈과 EWKit-USB/EWKit-RS232 등을사용해서모듈을테스트할수있는 PC 용프로그램으로, 프로그램의소스코드와실행파일은 의자료실에서최신버전을다운로드받아서사용하실수있다. AFSKtest 프로그램을실행을시키면아래와같은화면이나타난다. 사용법은 EWKit-USB 나 EWKit-RS232 매뉴얼참조 Figure 8. AFSKtest 초기화면 - 18 -