基于Semtech SX1262的LoRa無(wú)線(xiàn)傳輸看板方案

方案應用場(chǎng)景描述

本方案的主要功能是將現有的LED跑馬燈告示板加上LoRa的功能，其主要的目的是利用LoRa的長(cháng)距離通訊能力以及高靈敏度的接收能力來(lái)把指令傳送到聲音吵雜的環(huán)境如工廠(chǎng)、工地，或通訊品質(zhì)不良的地方如地下室、隧道、下水道工作場(chǎng)域，再則可以使用在不適合使用聲音告知的地方如會(huì )議室、聾啞人士起居學(xué)習工作環(huán)境。

方案優(yōu)勢  

1. 加快研發(fā)速度和減少開(kāi)發(fā)成本及研發(fā)人力 當客戶(hù)開(kāi)始對LoRa技術(shù)產(chǎn)生興趣后要開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)所碰到的第一個(gè)問(wèn)題是如何進(jìn)行軟硬體的開(kāi)發(fā)! 硬體部分Semtech有提供完整的原理圖、電路布局及零件清單。但在韌體部分是必須要去了解到系統架構及參數設定，而對于期待產(chǎn)品能快速上市及產(chǎn)品應用已經(jīng)大致完成而只想更換傳輸技術(shù)的客戶(hù)來(lái)說(shuō) UART模組可能是一個(gè)不錯的選擇。今天要為各位介紹的方案就是愛(ài)坦科技使用Semtech SX1262設計的LoRa模組RYLR907，其是使用AT-Command經(jīng)RS232界面來(lái)控制發(fā)射模式。

2. 使用LoRa改善傳輸技術(shù)改善通訊能力 對于大樓建筑、工廠(chǎng)或是農場(chǎng)以至于如歐美之家庭之安全需求是一大需求，對于此類(lèi)安防之系統架構一般都是使用實(shí)體有線(xiàn)、FSK(頻率偏移調變)、Zigbee、Bluetooth或是Wifi等傳輸模式來(lái)做為通訊方式。但這些通訊方式或多或少都有其先天的限制，下面為我約略做的整理比較表

依上表來(lái)看，如果我們要在此等警告系統中使用上列技術(shù)的話(huà)會(huì )有點(diǎn)挑戰性。所以我們以本方案來(lái)提出使用LoRa方式來(lái)解決如下問(wèn)題

距離:LoRa 可提供高至-148 dB 的感度，可提供長(cháng)距離及高穿透性的應用。

抗干擾: 使用展頻技術(shù)可提雜訊抗干擾能力。

省電: 低至0.1uA之耗電可提供長(cháng)時(shí)間不需更換電池使用。

方案特色說(shuō)明 本方案之主要特色為使用愛(ài)坦科技所開(kāi)發(fā)的RYLR907 LoRa模組，該模組是使用Semtech SX1262 芯片加上STM32微處理器的架構。特點(diǎn)是使用AT-Command來(lái)設定工作模式如單純收發(fā)模式、睡眠模式和CAD喚醒模式，無(wú)線(xiàn)參數Spreading Factor、Bandwidth、Coding Rate和Preamble。而發(fā)射及接收的控制也是由指令來(lái)傳送ASCII碼，模組在接收到資料后會(huì )結合RSSI數值后同時(shí)經(jīng)由UART提供到后段的應用。

工作原理描述說(shuō)明

本方案的結構是使用兩個(gè)RYLR907來(lái)當作UART主控端和LED看板應用端的無(wú)線(xiàn)資料傳遞。本方案中我們是示范以電腦來(lái)當作終端機，所以我們使用一個(gè)USB轉UART的轉接板來(lái)連接電腦與RYLR907模組。而應用端的部分我們演示如何使用Arduino Mini單芯片開(kāi)發(fā)板來(lái)做兩個(gè)部分的工作，一是驅動(dòng)LED跑馬燈和接收由RYLR907經(jīng)UART送來(lái)的資料。

如何使用RYLR-907模組進(jìn)行開(kāi)發(fā)

模組介紹

本方案所使用的愛(ài)坦RYLR-907模組頻率由820到960MHz，其符合歐洲、美國、日本、臺灣等主要國家使用。該模組以Semtech SX1262芯片為核心，提供優(yōu)異的干擾抑制和低接收電流。并提供依偵測頻道動(dòng)作省電的CAD接收模式和AES128資料加密。該模組的控制方式是使用 AT Commands指令經(jīng)UART與MCU溝通。

該模組腳位僅為5條線(xiàn)，各為VCC、GND、Reset、RX、TX，下圖為模組實(shí)際接腳圖、尺寸圖及腳位使用描述。

基本指令使用順序 (轉述于愛(ài)坦Lora AT COMMAND 說(shuō)明書(shū))

1. 使用AT+ADDRESS指令設定ADDRESS, 此ADDRESS可以作發(fā)射者與指定接收者的識別

2.使用AT+NETWORKID 設定Lora網(wǎng)路ID, 這是一個(gè)群組的功能, 只有設定相 NETWORKID的才可以互相通訊, 如果指定接收的ADDRESS是屬于不同的群組,是不能互 相通訊的.

3.使用AT+BAND設定無(wú)線(xiàn)頻段中心頻率,接收方與發(fā)射方必須使用相同的頻率才可以互相通訊

4.使用AT+PARAMETER 設定RF無(wú)線(xiàn)參數, 接收方與發(fā)射方必須使用相同的參數才可以互相通訊, 其中的參數特性如下 [1]: SF越大接收感度越好, 但是傳輸時(shí)間越長(cháng) [2] : 頻寬越小接收感度越好, 但是傳輸時(shí)間越長(cháng) [3]: 編碼率, 1為最快 [4] : 前導碼,前導碼較大掉封包的機率會(huì )變小, 如速度許可一 般建議在10以上。3公里內有良好通訊建議使用 AT+PARAMETER =9,7,1,7；如果大于3 公里建議使用 AT+PARAMETER=12,7,1,7 5. 使用AT+SEND傳送資料到指定Address,傳輸時(shí)間計算可以使用Lora Modem Calculator Tool 計算, Payload部分由于模組內部程式使用需要比實(shí)際傳輸資料長(cháng)度加上8 Bytes

如何在在A(yíng)rduino下使用Library開(kāi)發(fā)LoRa

步驟一: 尋找及安裝程式庫

在網(wǎng)路上我們可以找到各式各樣Arduino的程式庫，在這個(gè)方案中我們使用的是由MajicDesigns所提供的驅動(dòng)程式庫；其版權為根據MIT License來(lái)授權使用。

我們會(huì )使用MajicDesigns是因為該程式庫已經(jīng)將LED陣列的驅動(dòng)時(shí)序處理好了，我們可以專(zhuān)注于應用的設計。下載位置及使用詳細說(shuō)明可參考如下https://www.arduinolibraries.info/libraries/md_max72-xx

步驟二: 如何安裝MajicDesigns 程式庫

步驟三: 開(kāi)啟范例來(lái)測試LED文字看板的驅動(dòng)

如何整合RYLR-907模組至系統 成果演示

成果展示

? 場(chǎng)景應用圖 sceneryUrl

? 產(chǎn)品實(shí)體圖

? 展示版照片

? 方案方塊圖

? 資料發(fā)送端 (USB --> UART --> RYLR907 LoRa Module) 正面

? 資料發(fā)送端 (USB --> UART --> RYLR907 LoRa Module) 背面

? USB to RS232 轉接板 ~ 正面

? USB to RS232 轉接板 ~ 背面

? 核心技術(shù)優(yōu)勢 主

元件產(chǎn)品介紹: RYLR907 收發(fā)模組的特點(diǎn)在于采用 LoRa 長(cháng)距離調制解調器，提供超長(cháng)距離擴頻通信和高抗干擾性，并同時(shí)最大限度地降低其電流消耗。

功能與特色:                     

? Semtech SX1262 核心                     

? 優(yōu)異的隔絕干擾抑制                     

? 低接收電流                     

? 頻道動(dòng)作偵測省電 CAD 接收模式                     

? 高靈敏度                     

? 利用 AT Commands 控制，易于操作                     

? 內建天線(xiàn)                     

? AES128 資料加密

應用范圍:                  

? 物聯(lián)網(wǎng)應用                  

? 移動(dòng)設備                  

? 家庭保全                  

? 工業(yè)監控和控制設備                  

? 汽車(chē)警報

 ? 方案規格

· VDD Power Supply: 2 ~ 3.6 V

· RF Output Power Range: -4 ~ 22dBm

· Filter insertion loss: 1 ~ 3 dB

· RF Sensitivity: -148 dBm

· RF Input Level: 10 dBm

· Frequency Range: 820, 868/915, 960 MHz

· Frequency Accuracy: ±2 ppm

· Transmit Mode Current: 140 mA (RFOP = +22dBm)

· Receive Mode Current: 10.4 mA (AT+MODE=0, AT+RXBOOST=1)

· 9.9 mA (AT+MODE=0, AT+RXBOOST=0)

· CAD Mode Receive Current: 2.3 mA (AT+MODE=2)

· Sleep Current: 0.5 uA (AT+MODE=1)

· Digital Input Level High: 0.7*VDD ~ VDD

· Digital Input Level Low: 0 ~ 0.3*VDD

· Digital Output Level High: 0.9 ~ VDD

· Digital Output Level Low: 0 ~ 0.1 ~ V

· EEPROM erase / write: 300,000 Cycles

· Weight: 7 g

· Operating Temperature: -40 ?C ~ +85 ?C