世平基于 NXP i.MX RT1062 & JN5189 的 Zigbee 网关应用方案

随着物联网技术的发展,BLE、Wi-Fi、LoRa、Zigbee 等无线传输技术应用层出不穷。但要论功耗低、节点多的应用还是首选 Zigbee 网络。而 Zigbee 网关是将 Zigbee 网络与其他无线技术互联互通的关键节点。大联大世平集团向大家推荐一款 Zigbee 方案,采用 NXP 的 Zigbee 芯片 —— JN51X9 和 NXP 的跨界 MCU —— i.MX RT 1062 ,结合市场上其他的 WIFI 模块(乐鑫、Ayla 等)组合成一个 Zigbee 转以太网和 WIFI 的网关。


硬件设计说明

  1. 主控

        主平台采用的是 NXP 跨界 MCU i.MX RT1062,具有高性能,低成本,易于开发的特点。它的特征如下:

    • ARM Cortex-M7 内核 528 MHz 工作频率,性能强,速度快
    • 片内集成 1MB RAM,并可以通过总线外扩 RAM
    • 外扩存储器接口丰富,包括:8/16-bit SDRAM、8/16-bit Nand Flash、SD/EMMC、SPI NOR/NAND flash、并行 NOR flash 等
    • 内部 Timer 资源丰富
    • HMI 接口丰富,并集成了 2D 图形加速引擎
    • 其他外围接口丰富,包括 2 * USB OTG、2 * Ethernet (10/100)、8 * UART、4 * I2C、4 * SPI、2 * CAN 等。
    • 包含多种加密组件,包括 HAB、AES-128、SHA、CRC-32、BEE、TRNG 等。

        主控 MCU 框图如下图所示:

  1. Zigbee 3.0

        Zigbee 采用 NXP 的 JN51X9 ,其外围电路简单,仅需用晶振和少量电容搭建最小系统,内部高达 10dB 的发射功率,能够大大节省成本。

  1. 存储器

        方案采用的 SDRAM 和 QSPI Flash 芯片是 Winbond 的 W9825G6KH-6I 和 W25Q256JV。都是 32MB 容量,足够的网关项目的软件存储容量。

  1. 电源设计

        方案采用的电源芯片是 圣邦微 的同步降压 DC-DC SGM6014 和 LDO SGM2036。整个电路的电源结构如下:


方案原理图:

 





PCB Layout


软件设计说明: 

RT1062 Gateway 平台软件开发包

        RT1062 Gateway 平台软件开发包采用嵌入式实时操作系统 (FreeRTOS),可以合理、有效地利用 CPU 的资源,简化应用软件的设计,缩短系统开发时间,很好地保证了系统的实时性和可靠性。RT1062 Gateway 平台软件开发包是一套验证该平台各个功能模块的代码。每个模块都有各自独立的例程。开发包中包含如下例程:LWIP、EWGUI、ESP8266、SDCard、Flash、Audio、Video 等。



例程的选择

        RT1062 Gateway 平台软件开发包中的每个例程都可以通过宏定义配置使能。

        打开工程目录下的 source -> app_config.h。

        app_config.h 文件中的第 48 ~ 55 行是各个例程的宏定义,在第 57 行更换不同的宏,即可改变成不同的例程。例如,把 57 行的 APP_LWIP_TEST 改成 APP_FLASH_TEST,就可以把当前的 LWIP 测试例程切换成 Flash 测试例程。



        总之,在这套方案上开发 Zigbee 网关,可以达到事半功倍的效果。相比于现在市场上的大多数 Zigbee 网关产品(都是基于 Linux 开发的,开发难度大 、开发周期长),这套方案基于 FreeRTOS 实时系统,在 跨界 MCU 平台的高速处理能力下,能够把 Zigbee 网关方案功能处理的恰到好处。


►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

1. MCU:i.MX RT1062,32-bit Cortex-M7 CPU Core @600MHz 2. Flash: 32MB,@133MHz,支持 XIP 3. SDRAM: 32MB,@166MHz 4. Zigbee 模块:JN5189, 32-bit Cortex M4 @48MHz,ZigBee 3.0,Mesh 自组网

►方案规格

1. MCU: NXP i.MX RT1062 @600 MHz 2. Flash: 32 MB Flash @133MHz 3. SDRAM: 32MB,@166MHz 4. Zigbee 模块:JN5189 模块, 32-bit Cortex M4 @48MHz,ZigBee 3.0,接收灵敏度:-90dBm 5. 以太网:10/100 RMII 6. Wi-Fi 模块:ESP-12S or ASW-022S 7. USB:USB-A & USB-Micro 8. CODEC:WM8960,1 * Input,2 * Output 9. Arduino 接口 10. 板尺寸 : 90 * 94 mm

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