特定小電力無線モジュール ES920
データシートVersion 1.03

株式会社 EASEL特定小電力無線モジュール ES920
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改訂履歴
版数

日付

改訂内容

1.00

2016.5.31

初版

1.01

2016.7.15

5.ハードウェア仕様
工事設計認証 認証番号記載

1.02

2018.4.17

5.3 外形寸法を訂正

1.032020.9.7

5.2 使用時の注意事項追記
5.3 ワイヤーアンテナ位置寸法を追記
5.4 実装時の注意事項追記

p. 1

株式会社 EASEL特定小電力無線モジュール ES920
データシート目次
1.

ES920 の概要 ........................................................................................................................................ 32.

ES920 の特徴 ........................................................................................................................................ 43.

製品説明 ................................................................................................................................................ 64.

ハードウェア概要 ................................................................................................................................. 75.

6.

4.1.

ブロック図 ..................................................................................................................................... 74.2.

無線 IC ........................................................................................................................................... 74.3.

RF トランシーバ・アンテナ ......................................................................................................... 84.4.

MCU・インターフェース ........................................................................................................... 104.5.

消費電流（3.3V 時） ................................................................................................................... 11

ハードウェア仕様 ............................................................................................................................... 125.1.

ピンアサイン ............................................................................................................................... 135.2.

ピン接続例と注意事項 ................................................................................................................. 145.3.

形状・外形寸法 ............................................................................................................................ 175.4.

ES920 実装時の注意 .................................................................................................................... 18

ソフトウェア仕様 ............................................................................................................................... 19
6.1.

7.

ソフトウェア開発環境 ................................................................................................................. 19

自動ルーティングソフト概要 ............................................................................................................. 20

p. 2

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データシート1. ES920 の概要
ES920は、電波法改定に伴い2012年7月より使用が許可された920MHz帯無線モジュールです。
920MHz帯は、従来センサネットワーク等に使用されていた2.4GHz帯ZigBee等と比較し、長距離通信が可能な周波数帯です。また波長が長いため電波の回り込み特性に優れており、通信障害物の影響を受けづらく、広範囲な無線ネットワークを構築することができます。
ES920は、RFトランシーバとMCUが1チップとなったNXP社製無線IC(MKW01Z128)を搭載し、周辺部品の最適化設計により、コストパフォーマンスに優れた無線モジュールとなっています。リーズナブルな価格で提供可能なES920であれば、数多くのノードを使用する大規模無線システムであっても全体のシステムコストを低減させます。
現在、様々な分野にてワイヤレスM2M構築が模索されていますが、不安定な無線ネットワークでは実用に耐えるシステム構築はできません。ES920は、確実かつ堅牢な無線ネットワーク構築を可能とするように設計された無線モジュールであり、実使用に耐えるネットワーク通信を行えます。
また、独自アルゴリズムにて開発されたES920専用の自動ルーティングソフトは、大規模無線システ
ムにて1対多での最適な通信経路を自動検索し、安定した通信を行います。
ES920を使用したアプリケーション例
・ワイヤレスM2M全般
・HEMS(Home Energy Management System)
・BEMS(Building Energy Management System)
・大規模無線センサネットワーク
・ガス・水道用自動検針・無線制御システム

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データシート2. ES920 の特徴① 様々なインターフェースに対応
ES920は、NXP社製MKW01Z128を採用しています。
同ICは、RFトランシーバとMCUが1チップとなっており、ハイパフォーマンスかつバランスの良いスペックとなっています。
RF：Tx＝13dBm、Rx=-105dBm

MCU ：ARM Cortex-M0+、32bit、FlashROM：128KB、SRAM：16KB
また、UART・SPI・I2C・ADC・DAC・GPIOの様々なインターフェースを使用する事ができます。
② コストパフォーマンスに優れた設計
ES920は、回路設計の最適化により周辺部品の削減及び汎用部品の採用を行い部品コスト/調整コストの低減を図っています。
リーズナブルな価格で提供可能なES920であれば、大規模な無線ネットワークであってもトータルシステムコストを低減できます。
③ 低消費電流（3.3V時）
低消費電流であるRFトランシーバと様々なスリープモード設定が可能なMCU部にて、アプリケーションに応じた最適な低消費電流化が行えます。
Txモード：45mA(13dBm時)/20mA(0dBm時)/16mA(-1dBm時)

Rxモード

：16mA

Sleepモード：0.7uA～④ 柔軟なアンテナの選択
ES920は、用途により複数のアンテナから最適なアンテナ選択ができるようになっています。
外付けアンテナタイプ：U.FLコネクタ＋同軸ケーブル＋920MHz用アンテナ(モノポールアンテナ/ダイポールアンテナ)

カスタムアンテナタイプ ：ワイヤーアンテナ/ホイップアンテナ
通信距離が多少短くても良い場合、ユーザー製品の筐体に収まるサイズでのカスタム化が可能です。
形状の自由度が高く、アンテナコストも大幅に低減できます。
※ カスタムアンテナについては、別途お問い合わせ下さい。

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データシート⑤ 確実な無線ネットワークを構築する自動ルーティングソフト
大規模無線ネットワークシステムでは、確実な通信を可能とするルーティングが不可欠です。
独自アルゴリズムで設計された自動ルーティングソフトは、2.4GHz帯ZigBeeにて実使用に耐えなかったメッシュ機能の課題を解決し、安定した通信を可能とします。
独自ルーティングソフトの特徴
・あらゆる条件下でのチューニングが可能
・ルーティング時の無線トラフィックを低減
・各ノードのステータスにより最適なルートを選択
・再電源投入時でも瞬時にネットワークを再開⑥ 安心なサポート体制
ES920を使用した製品化や無線ネットワークシステムの構築までの十分なサポート体制を用意しています。
・メール・電話による各種質問(無線全般、製品情報、ソフト開発)への無償対応
・ユーザー訪問による説明/デモ・システム全般の総合アドバイス
・無線モジュール搭載製品/ソフトウェア開発の対応

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データシート3. 製品説明
ES920無線モジュール製品および関連製品について説明します。
製品型番

製品名

製品説明

ES920

920MHz 帯無線モジュール

外付けアンテナ搭載タイプ(U.FL コネクタ搭載)

ES920A

920MHz 帯無線モジュール

ワイヤーアンテナ搭載タイプホイップアンテナ搭載タイプ

ES920EB

ES920 評価・開発ボード

ES920 評価・開発ボード(PC 接続用 miniUSB ケーブル付)

ES920ANT

920MHz 帯アンテナ

モノポールアンテナ
ダイポールアンテナ

ES920H

アンテナ用 U.FL+同軸ケーブル

ES920 とアンテナ接続用同軸ケーブル(約 9.5cm)

ES920-SDK

ES920 通信評価・無線ソフトウェア開発キES920-SDK の構成

ット

・ES920×2
・ES920EB×2
・USB ケーブル×2
・920MHz アンテナ×2・アンテナ用同軸ケーブル×2
・コマンド仕様ソフト 1 式※ ES920 無線モジュール製品および関連製品の価格については、別途お問い合わせ下さい。

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データシート4. ハードウェア概要
ES920 無線モジュールのハードウェア概要について説明します。
4.1. ブロック図
ES920 のブロック図を示します。

CoreSystem

ARM Cortex M0+DMA

48MHzInterrupt

Controller

AnalogDebug
InterfacesLowLeakage
Wake
Up Unit
Timer

16bit ADC

6ch Timer

AnalogComparator

Periodic
Interrupt Timers

12bit DAC

Low Power
Timer

Sub-1GHz Radio Transceiver

Memory128KB

RFマッチング回路

RF / IO

Flash16KB

32MHz
Oscillator
PacketEngine(AES)RAMInterfaces
IIC
SPI
UART

RF Boost
66-byteFIFO
ClockPhase-LockedLoop

水晶発振子

FrequencyLocked Loop

GPIO

Frequency
Oscillators

Touchsensing

Internal Ref
Clocks

4.2. 無線 IC
無線 IC は、RF トランシーバと MCU が 1 チップの NXP 社製 MKW01Z128 を使用しています。
ARM Cortex-M0+、32bit、FlashROM：128KB、SRAM：16KB

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データシート4.3. RF トランシーバ・アンテナ① 周波数・チャンネル・伝送速度
ARIB STD-T108の規定により、920.6～928.0MHzの帯域を使用します。
帯域幅チャンネル数

伝送速度

200kHz38ch50kbps② アンテナアプリケーションの使用環境により最適なアンテナの選択が可能です。
外付けアンテナタイプ：U.FLコネクタ＋同軸ケーブル＋920MHz用アンテナ(モノポールアンテナ/ダイポールアンテナ)

カスタムアンテナタイプ ：ワイヤーアンテナ/ホイップアンテナ
本来の通信距離を確保するためには、外付けアンテナが必要ですが、通信距離が短くても良い用途では、ワイヤーアンテナタイプの使用も可能です。
通信距離の目安
アンテナタイプ

通信距離外付けアンテナ ― 外付けアンテナ

見通し1200m

外付けアンテナ ― ワイヤーアンテナ

見通し400m

ワイヤーアンテナ ― ワイヤーアンテナ

見通し200m※ワイヤーアンテナは、ユーザー側筐体の形状により折り曲げて搭載することができます。
但し、メイン基板のグランド状態、ワイヤーの折り曲げ状態、アンテナ位置、その他金属物の影響により、アンテナの放射特性に影響を受けるため、製品搭載後の通信評価が必要です。

外付けアンテナ

ワイヤーアンテナ

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データシート③ 送信出力ARIB STD-T108の規定により13dBm(20mW)以下の設定となっています。
モジュールとしての実力値は、給電点にて約12dBm(13dBm設定)となります。
送信出力は、ソフト設定により1dBステップでの変更が可能であり、消費電流も低減できます。
消費電流（3.3V時）
送信出力値

消費電流

13dBm

45mA

0dBm

20mA

-1dBm

16mA

④ 受信感度(RSSI 値で表記)
PER(パケットエラーレート)1%未満時の受信感度は、-105dBmとなります。
(受信感度の目安)
安定した通信を行う場合は、-85dBm以上となるようノード間の設置位置を調整する必要があります。
⑤ 通信距離通信距離は、アンテナの状態、障害物の状況、設置の高さ、反射物の状況等により、大きく変動します。
通常、通信距離は障害物の無い見通しの良い場所にて定義しますが、通信に影響を及ぼすパラメータは様々であり、通信距離の保障はできません。
よって、ノードの設置は受信感度に余裕のある状態で設置を行って下さい。

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データシート4.4. MCU・インターフェース
MCU部分は32bitプロセッサARM Cortex-M0+を使用しています。
① メモリ
ES920無線モジュールは、下記メモリを搭載しています。
FlashROM:128KB

FlashROM使用量の目安としてコマンド仕様ソフトウェアのFlashROMメモリマップを記載します。

SRAM

:16KB

SRAM使用量の目安としてコマンド仕様ソフトのSRAMメモリマップを記載します。

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データシート② インターフェース
ES920無線モジュールは、26pinにて外部と接続ができ、各pinはソフトウェアの設定により、様々な機能を使用する事ができます。
インターフェース例
UART: ホストマイコン用インターフェース

SPI: センサ接続等

I2C: センサ接続等

ADC: センサ接続等

GPIO: 汎用ポート

4.5. 消費電流（3.3V 時）
モジュールのモードによる消費電流は、下記の通りです。
送信時：45mA(13dBm時)/20mA(0dBm時)/16mA(-1dBm時)※ 送信出力のソフトウェア設定により変動します。

受信時：16ｍA

スリープ時：0.7uA~※ スリープモードは、各状態により別途設定が可能です。

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データシート5. ハードウェア仕様
ES920 無線モジュールのハードウェア仕様について説明します。
項目

仕様内容

型名ES920

準拠法

ARIB STD-T108

周波数920.6～928.0MHz

変調方式

GFSK

チャンネル数38ch

伝送速度50kbps

送信出力

13dBm(20ｍW)以下 ※ソフトウェアによる変更可

受信感度-102dBm

MCU 部

ARM Cortex-M0+

メモリ

FlashROM：128KB、RAM：16KB
Tx 時：45mA(13dBm 設定時)、20mA(0dBm 設定時)

消費電流（3.3V 時） Rx 時：16ｍA
Sleep 時：0.7uA(Deep Sleep)、1.7uA(Sleep)インターフェース

UART、SPI、I2C、ADC、GPIO

アンテナ

ワイヤーアンテナ、ホイップアンテナ、外付けアンテナ

電源電圧

1.8～3.6V

動作温度範囲-40～＋85℃

接続端子

26QFN

基板搭載

SMT 実装タイプ

外形寸法24.0×17.0×2.3mm

工事設計認証取得済（認証番号：006-000411）

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データシート5.1. ピンアサイン
ES920 無線モジュールのピンアサインを説明します。
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ピン番号

ピン名称

1

GND

2

VCCRF

4PTE3035678910111213

PTE19
PTA0
PTA3
PTA4
PTA2
PTA1PTB0

SWDIO

UART_TX
UART_RXPTC1PTE16
PTE17

DAC0_OUT/ADC0_SE23

NMI_b/IIC1_SDA

ADC0_SE8/IIC0_SCL

ADC0_SE9/IIC0_SDA

ADC0_SE12/IIC0_SCL

VCC

1617SWCLKPTB2PTB17

ソフトウェア設定可能な機能

ADC0_DM2/ADC0_SE6a/IIC0_SCL

PTB11415

基本機能

SPI1_MISO/SPI1_MOSIGPIO(IN)

ADC0_SE1/UART2_TX

RF_RESET
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データシート
18PTE1820

PTD519212223

PTD4GPIO(OUT)

PTD6PTD7PTA2026GND

SPI1_PCS0/UART2_RX

ADC0_SE6b/SPI1_SCK/UART2_TX

ADC0_SE7b/SPI1_MOSI/SPI1_MISO
SPI1_MOSI

PTE02425

GPIO(OUT)

ADC0_DP2/ADC0_SE2/IIC0_SDA

RESETB

PTE1

SPI1_MISO/UART1_TX/IIC1_SDA
SPI1_MOSI/UART1_RX/SPI1_MISO/IIC1_SCL※各ピン機能は、ソフトウェアの設定により変更することが可能です。
5.2. ピン接続例と注意事項[SWD IF 接続例]
ES920 無線モジュールのソフトウェア書き込みに使用します。
VCC、GND 及びプルアップについては各ツールの指示に従って下さい。

ES920 ピン番号

ES920 ピン名称

SWD IF ピン名称

5PTA0

SWCLK/TCK

24

PTA20

6PTA3p. 14

SWDIO/TMSRESET_N株式会社 EASEL特定小電力無線モジュール ES920
データシート[基本接続例]
ES920 ピン番号

ES920 ピン名称

1GND

2

VCCRF

6PTA357機能名

接続先GNDPTA0

SWCLK
SWDIOPTA48PTA2UART_TX

9PTA1UART_RX

13

VCC

16PTC1GPIO(IN)17

PTE17

RF_RESET

24

PTA20

RESETB

26

GND

VCC

SWD IF SWCLKSWD IF SWDIO
Not Connect

Host MCU UART_RX※注 1

Host MCU UART_TX
※注 1
VCC

Host MCU GPIO(OUT)※注 2

Not Connect

Host MCU GPIO(OUT)
※注 3
GND

他のピンはオープンのままで構いません。

※注 1 RESET 解除のタイミングにおいて、UART の TX、RX(ES920LR 側入力)を予めプルアップ抵抗を接続して High にしてください。
Low の状態で RESET 解除した場合、BOOT モードとなり正常に起動しません。
※注 2

ES920LR 無線モジュールの Sleep モード制御に使用します。未使用時はプルアップ抵抗を接続してください。

※注 3 外部から RESET コントロールを行う場合、オープンコレクタ(ドレーン)タイプの接続とし、プルアップ抵抗を接続してください。また、パワーOFF 時はハイインピーダンスの状態にしてください。パワーOFF 時に High に固定されている場合、内部 RESET が正常に動作せず、FlashROM が書き換わったり内部のマイコンが破損する可能性があります。
また、ノイズ対策のため、コンデンサ(0.01uF 程度)を GND 間に接続する事を推奨します。

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データシート[I2C 使用時の接続例]
ES920 ピン番号

ES920 ピン名称

機能名

接続先

10

PTB0

I2C_SCL

I2C_SCL11

PTB1

I2C_SDAI2C_SDA

ES920 ピン番号

ES920 ピン名称

機能名

接続先

3

PTE19

[ADC 使用時の接続例]
Sensor[SPI 使用時の接続例]
ES920 ピン番号

ES920 ピン名称

20

PTD51921
22

PTD4

PTD6
PTD7

機能名

SPI_PCSSPI_SCKSPI_MISOSPI_MOSI

p. 16

接続先

SPI_PCSSPI_SCKSPI_MISO
SPI_MOSI株式会社 EASEL特定小電力無線モジュール ES920
データシート5.3. 形状・外形寸法① ES920 は、ユーザー側基板に直接 SMT 実装可能な 26 ピン QFN タイプです。

② ワイヤーアンテナ位置寸法(ES920A1)
ワイヤーアンテナ搭載モジュールを使用する場合、ベース基板側にφ4(ノンスルー)の逃げ穴を設けてください。

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データシート5.4. ES920 実装時の注意① ワイヤーアンテナ搭載モジュールを使用する場合、お客様の基板上で全層パターン禁止エリアと重なる領域にパターンを引かないでください。
また、ワイヤーアンテナの周辺には、極力金属物の配置がないような構造としてください。
外付けダイポールアンテナを使用する際は、パターン禁止エリアは考慮しなくても構いません。
② 半田作業は、アース付きの半田ごてを使用してください。
ステーションタイプで高温設定時に漏れ電流が過大となり、モジュールが破損する可能性があります。

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データシート6. ソフトウェア仕様
ES920無線モジュールは、NXP社製MKW01Z128を搭載しており、RFトランシーバ部とMCU部で構成されています。MCU部には、ARMCortex-M0+を内蔵しており、UART、SPI、I2C、ADC、DAC、GPIOのインターフェースが用意されています。
ES920無線モジュールは、下記に示すように、ホストマイコンからUARTを介して制御する事ができます。
① ユーザー側ホストマイコンを使用する場合② ユーザー側ホストマイコンを使用しない場合

6.1. ソフトウェア開発環境
ES920搭載MCU(ARM Cortex-M0+)にて無線ソフトの開発を行う場合、下記環境が必要となります。
ARM Cortex-M0用統合開発環境：EWARM-BL-MB(IARシステムズ社製)
ICE：I-jet(IARシステムズ社製)
ES920 評価ボード：ES920EB

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株式会社 EASEL特定小電力無線モジュール ES920
データシート
7. 自動ルーティングソフト概要EASEL独自アルゴリズムによる自動ルーティングソフト
特徴
確実な無線ネットワークを構築するため、ルーティング時の無線トラフィック量を極力低減させたアルゴリズムとなっています。
マルチホッピング時の通信経路は、新規子機ノードが探索する事により、システム全体の負荷を軽減させています。
また、登録したルートはROMに記憶させるため、システム全体の電源OFF時にも瞬時にネットワークを再開させます。
ルーティング方法
事前に使用チャンネル、PAN IDを設定
新規子機ノードは、親機へ通信を開始→ 親機からのACK受信+受信感度条件により親機と接続OKか判断→ OKの場合、ルートを登録し、親機へもルート情報を送信→ 親機は、子機ノードのルートを登録
親機と接続不可の場合、自動ルーティングをスタート→ ビーコン送信→ 各中継可能なノードよりステータス情報を受信→ 一定時間内に中継可能なノードより最適なノードを選択→ 選択後、ルートを登録し、親機(含む中継ノード)へもルート情報を送信→ 親機及び中継ノードは、子機ノードのルートを登録※子機ノードの設置場所の変更や通信障害が発生した場合、再度上記手順を再開

p. 20株式会社 EASEL特定小電力無線モジュール ES920
データシート

お問い合わせ窓口
無線全般、ハードウェア、無線ソフトウェア開発、システム、価格等へのお問い合わせは、下記までご連絡下さい。
株式会社EASELTEL : 045-988-1230
FAX : 045-988-1221
MAIL : support@easel5.com

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