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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)

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Smart Mesh (B5N-HN-M) Data Sheet

RESTRICTED DOC No: B5N-HN-M-01-DS Issue No: 1.0 Issue Date: 2018-09-12

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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


9. Appendix II – Development Kit (HN-DK-01) ..................................................................................................... 23

9.1 Pin Out ............................................................................................................................ 23

9.2 Pin Configuration ............................................................................................................ 24




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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.

http://www.hunature.net/



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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.




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8.2 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



J1-7 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



J2-8 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage PAD02



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


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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9.2 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


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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12 VDD Power 3.3VDC Power Supply Voltage 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


(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




31 PAD11

UART_RTS I/O


(Option) UART_RTS J5

32 UART_TXD_EXT I/O UART TX External (Control by SW4) J5

33 PAD13

UART_CTS I/O


(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






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DK Board 의 Dimension 정보는 다음 그림과 같습니다.

그림 9-3 Dimension – Top View

그림 9-4 Dimension – Side View

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