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Smart Mesh
(B5N-HN-M) Data Sheet
BLE 5.0 Module
Document No: B5N-HN-M-01-DS
Issue No: 1.0
Issue Date: 2018-09-12
경기도 성남시 분당구 판교로 255 번길 9-22 A 동 903 호 (삼평동, 우림 W-City)
TEL. 031-609-0703 FAX. 02-6499-0977
E-mail. [email protected]
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목 차
목 차 ................................................................................................................................................................................................ 2
1. Introduction ........................................................................................................................................................................ 3
1.1 관련 문서 ........................................................................................................................... 3
1.2 Main Chip Features ........................................................................................................... 5
1.3 Application ........................................................................................................................ 6
2. Module Specification ...................................................................................................................................................... 7
2.1 Module Architecture ......................................................................................................... 7
2.2 Electrical Specification ....................................................................................................... 8
2.2.1 Key Specification .................................................................................................... 8
2.2.2 Absolute Maximum Rating .................................................................................... 8
2.2.3 Recommended Operating Conditions ................................................................... 8
2.2.4 Current Consumption ............................................................................................ 8
2.3 Module information ........................................................................................................ 10
2.3.1 Block Diagram ...................................................................................................... 10
2.3.2 Pin Out ................................................................................................................. 10
2.3.3 Pin Configuration ................................................................................................. 11
2.4 Physical Dimensions ........................................................................................................ 12
3. Smart Mesh Network ................................................................................................................................................... 14
4. AT Command ................................................................................................................................................................... 16
5. Antenna Radiation Report ......................................................................................................................................... 17
6. PCB Artwork Recommendation ............................................................................................................................... 18
7. 포장 ...................................................................................................................................................................................... 19
8. Appendix 1 - Gender Board (B5N-HN-G) ........................................................................................................... 20
8.1 Pin Out ............................................................................................................................ 20
8.2 Pin Configuration ............................................................................................................ 21
8.3 Physical Dimensions ........................................................................................................ 22
9. Appendix II – Development Kit (HN-DK-01) ..................................................................................................... 23
9.1 Pin Out ............................................................................................................................ 23
9.2 Pin Configuration ............................................................................................................ 24
9.3 Physical Dimensions ........................................................................................................ 27
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1. Introduction
Smart Mesh (B5N-HN-M1, B5N-HN-M2)는 Bluetooth Low Energy
통신(Bluetooth 5)을 위한 모듈이다. 이 모듈은 Bluetooth 4.2 (HN-BN-
02)대비 통신거리 및 속도가 향상되었다. 이에 따라 망 구축 비용 절감
효과와 사용자 데이터 확장성이 강화되었다.
본 제품은 사용자의 편의를 위해 Beacon 및 여러 BLE 기능 설정에 관한 AT
Command 를 제공하며, 이를 이용하여 그림 1-1 과 같이 다양한 Network 를
형성할 수 있다.
AT Command 제어만을 이용하여 LED Dimming Network 를 구축할 수 있는 Service 를 제공한다.
그림 1-1 Network Topology
(a) P2P, (b) Star, (c) Mesh
모듈을 이용하는 SW 개발자를 위해 SWD Interface 를 통한 Programing 기능을 지원한다. 또한,
Development Kit 를 사용해 다양한 센서 및 Interface 를 쉽게 개발할 수 있는 편리함을 제공한다.
본 제품은 사용 목적에 따라 Long Range mode 와 Fast Communication mode 를 제공하며, 이를
이용한 Network Topology 구현이 가능하다. 또한 Smart Mesh 모듈은 안테나 및 RF 특성이 최적화
되어 있어, 50 미터 이상 신호전송이 가능하며, Repeater & Mesh 기능을 활용한 망 구축이
가능하다.
1.1 관련 문서
다음 문서 와 App 은 www.Hunature.net 에서 Download 가능합니다.
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BLE Application Guide (T.B.D)
BLE Application SW for Mobile (T.B.D)
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1.2 Main Chip Features
Advanced Single chip 2.4 GHz multi-protocol SoC
32-bit ARM Cortex M4F Processor
1.7v to 5.5v operation
1MB flash + 256kB RAM
Bluetooth 5 support for long range and high throughput
802.15.4 radio support
On-chip NFC
PPI –Programmable Peripheral Interconnect
Automated power management system with automatic power management of each
peripheral
Configurable I/O mapping for analog and digital I/O
48 x GPIO
1 x QSPI
4 x Master/Slave SPI
2 x Two-wire interface (I²C)
I²S interface
2 x UART
4 x PWM
USB 2.0 controller
ARM TrustZone CryptoCell-310 Cryptographic and security module
AES 128-bit ECB/CCM/AAR hardware accelerator
Digital microphone interface (PDM)
Quadrature decoder
12-bit ADC
Low power comparator
On-chip 50Ω balun
On-air compatible with nRF52, nRF51 and nRF24 Series
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1.3 Application
Advanced high performance wearables
Wearables for secure payments
Virtual Reality/Augmented Reality systems
Smart Home sensor networks
Smart city sensor networks
High performance HID controllers
Internet of Things (IoT) sensor networks
Smart door locks
Smart lighting networks
Connected white goods
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2. Module Specification
2.1 Module Architecture
Smart Mesh 모듈의 Architecture 는 다음 그림과 같습니다.
그림 2-1 Module Architecture
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2.2 Electrical Specification
2.2.1 Key Specification
H5N-HN-M 모듈의 핵심 사양은 다음 표 2.2-1 과 같습니다.
표 2.2-1 Key Specification
2.2.2 Absolute Maximum Rating
다음 표 2.2-2 와 같은 동작 특성을 갖습니다
표 2.2-2 Absolute Maximum Rating
Operating Conditions Min Typ Max Unit
Storage temperature -40 - 125 ℃
Power Supply Voltage 2.2 - 5.8 V
2.2.3 Recommended Operating Conditions
다음 표 2.2-3 와 같은 동작 특성을 갖습니다.
표 2.2-3 Recommended Operating Conditions
Operating Conditions Min Typ Max Unit
Operating temperature -40 25 85 ℃
Power Supply Voltage 2.5 3.3 5.5 V
2.2.4 Current Consumption
다음 표 2.2-4 와 같이 전류량을 소모합니다.
표 2.2-4 Current Consumption
Mode Description
Total Typical
Current at
3.0V
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Deep
sleep
VDD_PADS = ON, REFCLK = OFF, SLEEPCLK = ON,
VDD_BAT = ON, RAM = ON, digital circuits = ON, SMPS =
ON (low-power mode), 2.2ms wake-up time
<4μA
Idle
VDD_PADS = ON, REFCLK = ON, SLEEPCLK = ON,
VDD_BAT = ON, RAM = ON, digital circuits = ON, MCU =
IDLE, <1μs wake-up time
~1mA
RX
active
Radio receiving @ 1 Mbps BLE mode, Clock = HFXO,
Regulator = DC/DC 4.6 mA
TX
active
Radio transmitting @ 8 dBm output power, 1 Mbps
Bluetooth® low energy (BLE) mode, Clock = HFXO,
Regulator
= DC/DC
14.8 mA
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2.3 Module information
2.3.1 Block Diagram
H5N-HN-M 모듈의 Block Diagram 은 다음 그림 2-2 과 같습니다.
Bluetooth Low Energy Radio
Chip Antenna
MCUCortex M4 32bit
RAM256KByte
Flash 1MByte
ClockInternal 64MHz
32.768KHz Crystal I2C/SPI/USB/NFC
I/O
UART
PWM
Analog
Digital
RF Filter
그림 2-2 Block Diagram
2.3.2 Pin Out
H5N-HN-M 모듈의 핀 구성은 다음 그림 2-3 과 같습니다.
그림 2-3 Pin out Diagram
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2.3.3 Pin Configuration
표 2.3-1 Pin Configuration
No Pin Name Type Description nRF51840
Pin Assignment
1 PAD01 Ground Ground (0V) VSS
2 PAD02 Power 3.3VDC Power Supply Voltage VDD (AVDD)
3 PAD03 I/O General Purpose I/O (DIO) P0_00/XL1 (D2)
4 PAD04 I/O General Purpose I/O (DIO) P0_01/XL2 (F2)
5 PAD05 I/O UART TX (DIO) P0_26 (G1)
6 PAD06 I/O UART RX (DIO) P0_27 (H2)
7 PAD07 I/O General Purpose I/O (AIN) P0_04 (J1)
8 PAD08 Power 5V Input for USB 3.3V regulator VBUS (AD2)
9 PAD09 I/O USB D- D- (AD4)
10 PAD10 I/O USB D+ D+ (AD6)
11 PAD11 I/O General Purpose I/O (DIO) P0_18/RESET (AC13)
12 PAD12 Debug Serial Wire Debug (SWDCLK) SWDCLK (AA24)
13 PAD13 Debug Serial Wire Debug (SWDIO) SWDIO (AC24)
14 PAD14 I/O General Purpose I/O (DIO) P0_09/NFC1 (L24)
15 PAD15 I/O General Purpose I/O (DIO) P0_10/NFC2 (J24)
16 PAD16 Ground Ground (0V) VSS
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2.4 Physical Dimensions
B5N-HN-M 모듈의 Dimension 정보는 다음 그림 2-4 와 같습니다.
그림 2-4 Dimension – Top View (B5N-HN-M1)
그림 2-5 Dimension – Side View (B5N-HN-M1)
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그림 2-6 Dimension – Top View (B5N-HN-M2)
그림 2-7 Dimension – Side View (B5N-HN-M2)
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3. Smart Mesh Network
B5N-HN-M 은 다음의 두 가지의 Mesh Network 를 지원한다. 그림 3-1 은 Bluetooth 의 Advertising
Packet 을 이용한 Smart Mesh Network1 을 나타내며, 그림 3-3 는 그림 3-1 의 기능과 더불어 기기간
연결이 기능이 혼합된 Smart Mesh Network2 를 나타낸다.
그림 3-1 은 B5N-HN-M 의 Advertising Packet 을 사용하여 구성한 Mesh Network 를
표현하였으며, A -> B, C -> A 로의 두 가지 경로에 대한 데이터 전송을 각각 주황색, 보라색
화살표로 표시하였다. 그림 4-1 과 같이 Mesh Network 를 구성함에 따라 각각의 기기들은 수신된
Advertising Packet 을 그대로 전파하게 된다. 이에 따라 BLE 의 제한된 Coverage 를 그림 3-2 의
점선과 같이 향상시킬 수 있다.
그림 3-1 Smart Mesh Network 1 (Broadcasting type)
그림 3-2 Coverage of Mesh Network
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Broadcasting 방식의 Mesh Network 는 망의 구성이 매우 간단한 장점이 있는 반면 기기간
Connection 을 통한 직접적인 정보교환 방식이 아니기 때문에, Mesh Network 의 기기수가 매우 많은
경우, 전송하고자 하는 데이터의 반복적인 Advertising 과 이를 수신한 Relay node 의 데이터
전파들로 인한 데이터 트래픽의 증가로 latency 가 상승하여 통신의 품질이 저하될 수 있다.
따라서, B5N-HN-M 은 이러한 데이터 트래픽 증가를 방지하기 위한 Smart Mesh Network2 를
지원한다.
그림 9-3 는 데이터 트래픽의 감소를 위한 Smart Mesh Network2 의 개념도이며, 이는 그림 3-1 의
기능과 더불어 C – R – D 로 연결되는 Connection mode 를 동시 지원한다. 그림 3-3 와 같이 C – D
간의 데이터 송수신은 Broadcasting 에 의한 정보교환이 아닌, Connection 에 의해 직접적인
정보교환이 이루어지게 된다.
그림 3-3 Smart Mesh Network 2 (Broadcasting + Connection type)
Smart Mesh Network2 로 망을 구성하게 되면, 불필요한 무선 데이터 트래픽이 감소되어 Smart
Mesh Network1 보다 더 많은 기기의 연결을 가능하게 하여 Coverage 및 통신 품질의 향상효과를 볼
수 있다.
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4. AT Command
TBD.
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5. Antenna Radiation Report
TBD.
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6. PCB Artwork Recommendation
B5N-HN-M1 모듈의 Target 이 되는 제품의 PCB Artwork 을 진행할 때에는, 최적의 RF 성능을 위해
아래 그림과 같이 Chip Antenna 를 기준으로 3mm 의 Copper Clearance 영역을 확보해야 합니다.
그림 6-1 3D Radiation pattern & Test setup
Target PCB 에 실장되는 B5N-HN-M1 모듈의 위치는 PCB 의 중간이 아닌 끝부분에 위치시키고 이때
모듈의 Antenna 가 PCB 에 가장 끝 부분에 위치해야 합니다.
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7. 포장
본 제품의 보관 및 이동에 따른 진동, 충격으로부터 보호될 수 있도록 안전하게 포장합니다.
본 제품은 Real 단위 포장을 하며, 500EA 의 모듈이 1 개 Reel 로 포장됩니다.
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8. Appendix 1 - Gender Board (B5N-HN-G)
본 모듈은 Smart Mesh (B5N-HN-M) 모듈의 확장성을 제공하는 보드로서, 아래 그림 8-1 과
같이 2.54mm Pitch I/O 와, Serial Wire Debug (SWD) 커넥터로 구성됩니다
.
그림 8-1 Gender Board
8.1 Pin Out
B5N-HN-G 보드의 핀 구성은 다음 그림 8-2 와 같습니다.
그림 8-2 Pin out Diagram
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8.2 Pin Configuration
표 8.2-1 Pin Configuration
No Pin Name Type Description B5N-HN-M
Pin Assignment
J1-1 GND Ground Ground (0V) PAD01 & PAD16
J1-2 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage PAD02
J1-3 P0_00 I/O General Purpose I/O (DIO) PAD03
J1-4 None Connected
J1-5 P0_01 I/O General Purpose I/O (DIO) PAD04
J1-6 P0_18 I/O General Purpose I/O (DIO) PAD11
J1-7 None Connected
J1-8 VBUS Power 5V Input for USB 3.3V regulator PAD08
J1-9 P0_04 I/O General Purpose I/O (AIN) PAD07
J1-10 None Connected
J2-1 D- I/O USB D- PAD09
J2-2 P0_26(UART_TX) I/O UART TX (DIO) PAD05
J2-3 D+ I/O USB D+ PAD10
J2-4 P0_27(UART_RX) I/O UART RX (DIO) PAD06
J2-5 None Connected
J2-6 P0_09 I/O General Purpose I/O (DIO) PAD14
J2-7 P0_10 I/O General Purpose I/O (DIO) PAD15
J2-8 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage PAD02
J2-9 GND Ground Ground (0V) PAD01 & PAD16
J2-10 GND Ground Ground (0V) PAD01 & PAD16
J3-1 SWDIO (J3) I/O Serial Wire Debug (SWDIO/nRESET) PAD16
J3-2 SWDCLK (J3) Input Serial Wire Debug (SWDCLK) PAD17
J3-3 GND (J3) Ground Ground (0V) PAD01 & PAD18
J4 Reset 1-2 Short : Reset
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J5 nRESET/P0_18 1-2 Jump : Use GPIO [P0_18]
2-3 Jump : Use Reset
8.3 Physical Dimensions
BLE Module 의 Dimension 정보는 다음 그림과 같습니다.
J3 (SWD) Connector 는 필요 시 장착 하여 사용 됩니다.
그림 8-3 Dimension – Top View
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그림 8-4 Dimension – Side View
9. Appendix II – Development Kit (HN-DK-01)
본 모듈은 B5N-HN, SO9-HN 모듈을 이용한 개발 환경을 제공하는 보드로, Debug 및 외부
Interface(Serial)를 제공하며, 조도센서(CDS), 모션센서(PIR), RGB LED 가 장착된 보드로서, 2.54mm
Pitch I/O 와, 그리고 USB-C 커넥터로 구성됩니다.
HN-DK 보드를 이용하여 Beacon, Mesh Network, 모션센서, 조도센서, LED Dimming,
RGB 조명제어 등 다양한 Application 개발이 가능하며 별도의 외부 센서모듈 연동 가능합니다.
그림 9-1 HN-DK 보드
9.1 Pin Out
BLE 블럭의 핀 구성은 다음 그림과 같습니다.
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그림 9-2 Pin out Diagram
9.2 Pin Configuration
표 9.2-1 Pin Configuration
No Pin Name Type Description Remark
1 VDD5.0 Power 5.0VDC Power Supply Voltage J4
2 GND Ground Ground (0V) J4
3 SW1 Input Pull-Down Switch Input (AIN) J4
4 SW2 Input Pull-Down Switch Input (AIN) J4
5 LED_R I/O LED (Red) J4
6 LED_G I/O LED (Green) J4
7 LED_B I/O LED (Blue) J4
8 PAD08 I/O General Purpose I/O (DIO) J4
9 CDS Input CDS Sensor (AIN) J4
10 T_OUT I/O PIR Sensor (DIO) J4
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11 GND Ground Ground (0V) J2
12 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage J2
13 SW1 Input Pull-Down Switch Input (AIN) J2
14 SW2 Input Pull-Down Switch Input (AIN) J2
15 LED_R I/O LED (Red) J2
16 LED_G I/O LED (Green) J2
17 LED_B I/O LED (Blue) J2
18 PAD08 I/O General Purpose I/O (DIO) J2
19 CDS Input CDS Sensor (AIN) J2
20 T_OUT I/O PIR Sensor (DIO) J2
21 PAD11
UART_RTS I/O
(Normal) General Purpose I/O (DIO)
(Option) UART_RTS J3
22 UART_TXD I/O UART TX (DIO) J3
23 PAD13
UART_CTS I/O
(Normal) General Purpose I/O (DIO)
(Option) UART_CTS J3
24 UART_RXD I/O UART RX (DIO) J3
25 MOTION I/O PIR Sensor (DIO) J3
26 SWDIO I/O Serial Wire Debug (SWDIO/nRESET) J3
27 SWDCLK Input Serial Wire Debug (SWDCLK) J3
28 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage J3
29 GND Ground Ground (0V) J3
30 GND Ground Ground (0V) J3
31 PAD11
UART_RTS I/O
(Normal) General Purpose I/O (DIO)
(Option) UART_RTS J5
32 UART_TXD_EXT I/O UART TX External (Control by SW4) J5
33 PAD13
UART_CTS I/O
(Normal) General Purpose I/O (DIO)
(Option) UART_CTS J5
34 UART_RXD_EXT I/O UART RX External (Control by SW4) J5
35 MOTION I/O PIR Sensor (DIO) J5
36 SWDIO I/O Serial Wire Debug (SWDIO/nRESET) J5
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37 SWDCLK Input Serial Wire Debug (SWDCLK) J5
38 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage J5
39 GND Ground Ground (0V) J5
40 GND Ground Ground (0V) J5