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安信可大功率LoRa模组的使用教程

安信可科技 来源:安信可科技 2024-11-15 15:18 372次阅读

Ra-01S-P搭载了射频芯片SX1268,Ra-01SC-P搭载了射频芯片LLCC68,二者主要采用 LoRa远程调制解调器,用于超长距离扩频通信,抗干扰性强,功耗低。其搭载了PA后,灵敏度和功率输出更是达到了-137dBm与+29dBm,使其传输距离达到6.7km以上。

01硬件介绍

软件

通过下述链接获取相关demo

https://docs.ai-thinker.com/%E5%BC%80%E5%8F%91%E8%B5%84%E6%96%99

26967b26-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

如下图所示位系统初始化函数:

26a41312-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

NVIC_PriorityGroupConfig()函数将中断优先级分组配置为4,4位全部分配为抢占式优先级;PB12引脚设置为控灯引脚,用来指示程序发送或收到数据;将时钟配置为1ms执行一次中断函数,中断函数内容如下图:

26c5a6f8-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

如果需要查看定义位置,需要预先编译代码,这时需要注意选择target

26d0e234-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

26ddd052-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

main函数如下图所示:

26ebdc4c-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

LORA_DATA_SEND_AND_RECEIV_MODE来控制设置模组接收模式还是发送模式;

26fb3f70-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

1)ExampleSX126xSendDemo()函数

273751ea-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

SX126xOnTxDone():当数据发送完毕执行的回调函数

SX126xOnRxDone():当接收数据完毕执行的回调函数

SX126xOnTxTimeout():发送数据超时后执行的回调函数

SX126xOnRxTimeout():接收数据超时后执行的回调函数

SX126xOnRxError():接收数据错误后执行的回调函数

Radio.Init( &SX126xRadioEvents );注册了以上五个回调函数,如下图为此函数的实现

274da94a-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Radio.SetChannel(LORA_FRE)函数用来设置Ra-01SCH-P模组的射频频率,函数实现如下图所示;

27650c5c-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Radio.SetTxConfig( MODEM_LORA,

LORA_TX_OUTPUT_POWER, 0, LORA_BANDWIDTH,

LORA_SPREADING_FACTOR, LORA_CODINGRATE,

LORA_PREAMBLE_LENGTH, LORA_FIX_LENGTH_PAYLOAD_ON,

true, 0, 0, LORA_IQ_INVERSION_ON, 3000 );用来设置Ra-01S/SC-P模组的参数;参数:lora模式,发射功率,fsk用的lora设置为0就可以,带宽,纠错编码率,前导码长度,固定长度数据包(一般是不固定的所以选false),crc校验,0表示关闭跳频,跳频之间的符号数(关闭跳频这个参数没有意义);此函数实现如下图所示:

277fc77c-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

OCP_Value = Radio.Read(REG_OCP);读取当前过流保护设置的最大值;

Radio.SetRxConfig( MODEM_LORA, LORA_BANDWIDTH, LORA_SPREADING_FACTOR,

LORA_CODINGRATE, 0, LORA_PREAMBLE_LENGTH,

LORA_SX126X_SYMBOL_TIMEOUT,

LORA_FIX_LENGTH_PAYLOAD_ON,

0, true, 0, 0, LORA_IQ_INVERSION_ON, false );

用来设置Ra-01SCH-P模组RX模式的参数,函数参数:LoRa模式、带宽、扩频因子、编码纠错率、自动控制频率带宽、前导码长度、符号超时时间(接收器等待下一个符号到达的最长时间)、数据包长度是否固定、负载长度、是否CRC校验、是否启用频率跳变、频率跳变周期(需启动频率跳变,否则无效)、是否反转I/Q分量、是否连续接收;

Radio.IrqProcess( )判断是否有事件发生的处理函数,其中可判断事件:TX_DONE、RX_DONE、CRC_ERROR、CAD_DONE、RX_TX_TIMEOUT、PREAMBLE_DETECTED、SYNCWORD_VALID、HEADER_VALID、HEADER_ERROR。函数实现如下图所示:

函数实现如下图所示:

2790fc7c-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Radio.Send(Buffer,BufferSize);通过模组发送数据函数。参数:Buffer:需要发送的数据;BufferSize需要发送数据的大小。

delay_ms(1000);延迟1s发送一次。

ExampleSX126xReciveDemo()函数

函数实现如下图:

27a07a26-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

与发送demo函数重复部分不再介绍;Radio.Rx( LORA_RX_TIMEOUT_VALUE );使模组进入接受模式;函数实现如下:

27c016ec-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

开启Rx模式后,每1ms进入一次IrqProcess判断是否收到数据。

软件编写注意

FEM 芯片最大输入功率不能超过+5dBm,否则会有烧坏 FEM 芯片。用户需严格配置LLCC68 的输出功率,推荐 3dBm-5dBm;

此模块为 LLCC68+外围电路,用户可以完全按照 LLCC68 芯片手册进行操作;

DIO1/DIO2 是一般通用的 IO 口,可以配置成多种功能;

其中射频开关 TX/RX 的控制,可以由外部 MCU 控制;也可以由外部 MCU 和 LLCC68的 DIO2 联合控制;

LLCC68 与 SX1262/SX1268 的差异:

(1)SX1262/SX1268 支持扩频因子 SF5,SF6,SF7,SF8,SF9,SF10,SF11,SF12;

SX1262/SX1268 可设置的扩频因子与接收带宽

LoRa@ Rx/Tx,BW = 7.8 - 500 kHz, SF5 TO SF12,BR=0.018 - 62.5 Kb/S

(2)LLCC68 支持扩频因子 SF5,SF6,SF7,SF8,SF9,SF10,SF11;

LLCC68 可设置的扩频因子与接收带宽

LoRa@ Rx/Tx,BW = 125 - 250 - 500 kHz, LoRa@,SF=5-6-7-8-9 for BW=125kHz, LoRa@, SF=5-6-7-8-9-10 for BW =250 kHz, LoRa@,SF=5-6-7-8-9-10-11 for BW=500 kHz.

02硬件介绍

Ra-01S-P管脚示意图:

27cf8f78-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Ra-01SC-P管脚示意图:

27e4a5a2-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

管脚定义:

281ad0c8-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

SX1262/LLCC68 的通用 IO 引脚在 LoRa模式下均可用。它们的映射关系取决于 RegDioMapping1和 RegDioMapping2 这两个寄存器的配置。

284ac68e-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

原理图

2859e9f2-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

应用知道电路

1)特殊pin脚说明

关于 CPS 脚

CPS 为模组内置 PA 芯片的 TX 直通控制脚,内部上拉 10K 电阻(即默认发射模式时 R F

处于 PA 放大输出模式),模组处于发射模式时:

√ 该 pin 脚为高电平,模组的 R F 处经 PA 放大输出;

√ 该 pin 脚为低电平,模组的 R F 不经 PA 放大直接输出;

√ 接收状态下该脚逻辑无效,低功耗时需置为低电平;

关于 RF_EN 脚

RF_EN 为模组内置 PA 芯片的使能脚,该 pin 脚为高电平时,模组的 RF 处于正常收发状态;该 pin 脚为低电平时,模组的 R F 功能被关闭,此时可以降低模组的功耗。

2879c448-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

模组默认 BOM,CPS 与 RF_EN 内部上拉 10K 电阻(即默认处于正常放大收发状态)。如果需要低功耗的工作场景,请用外部的 MCU 控制此 pin 脚为低电平状态。低电平时,该 pin 脚默认的上拉电阻,可能会有漏电流。如不需要内置的上拉电阻,请联系安信可修改 BOM。

综上,模组有两种 BOM 配置

配置 1.CPS 与 RF_EN 内置上拉电阻 10K(默认 BOM 配置)

配置 2.CPS 与 RF_EN 内置上拉电阻不贴件,需要外围 MCU 的 IO 口控制

典型电路

2884e7ec-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

建议外部 MCU 的 IO 口控制模组的 CPS 与 RF_EN,实现低功耗的应用场景。

其他说明

与主控MCU的通信接口,除了SPI接口外,还要把BUSY/DIO1连接到主控 MCU的IO口。

28b15b06-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

天线焊接在主控板上,建议在天线接口处预留派型匹配电路。

推荐PCB封装尺寸

28d31c1e-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

天线的安装

Ra-01SC-P 需要外接天线使用,模块上有半孔焊盘可以引到主板上。

为了天线能达到最优的效果,天线装配的位置要远离金属件。

天线安装结构对模块性能有较大影响,务必保证天线外露,最好垂直向上。当模块安装于机壳内部时,可使用优质的天线延长线,将天线延伸至机壳外部。

天线切不可安装于金属壳内部,将导致传输距离极大削弱。

供电

推荐 3.3V 电压,峰值 1A 以上电流

如使用 DC-DC 建议纹波控制在 100mV 以内;

DC-DC 供电电路建议预留动态响应电容的位置,可以在负载变化较大时,优化输出纹波;

3.3V 电源接口建议增加 ESD 器件;

在针对模块设计供电电路时,供电电流推荐保留 30%以上余量,有整机利于长期稳定地工作;

请注意电源正负极的正确连接,如反接可能会导致模块永久性损坏;

DC-DC降压电路:

28f69112-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

GPIO电平转换

模组外围引出了一些 IO 口,如需使用建议在 IO 口上串联 10-100 欧姆的电阻。这样可以抑制过冲,使两边电平更平稳。对 EMI 和ESD 都有帮助;

特殊 IO 口的上下拉,需参考规格书的使用说明,此处会影响到模组的启动配置;

模组的 IO 口是 3.3V,如果主控与模组的 IO 口电平不匹配,需要增加电平转换电路;

如果 IO 口直连到外围接口,或者排针端子,建议在 IO 口走线靠近端子处预留 ESD器件;

291c1dec-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

03常见问题

影响传输距离因素

当存在直线通信障碍时,通信距离会相应的衰减;

温度、湿度、同频干扰,会导致通信丢包率提高;

地面吸收、反射无线电波,靠近地面测试效果较差;

海水具有极强的吸收无线电波能力,故海边测试效果差;

天线附近有金属物体,或放置于金属壳内,信号衰减会非常严重;

功率寄存器设置错误、空中速率设置过高(空中速率越高,距离越近);

室温下电源低压低于推荐值,电压越低发功率越小;

使用天线与模块匹配程度较差或天线本身品质问题。

模块使用注意事项

检查供电电源,确保在推荐供电电压之间,如超过最大值会造成模块永久性损坏;

检查电源稳定性,电压不能大幅频繁波动;

确保安装使用过程防静电操作,高频器件静电敏感性;

确保安装使用过程湿度不宜过高,部分元件为湿度敏感器件;

如果没有特殊需求不建议在过高、过低温度下使用。

对模块造成干扰的因素

附近有同频信号干扰,远离干扰源或者修改频率、信道避开干扰;

SPI 上时钟波形不标准,检查 SPI 线上是否有干扰,SPI 总线走线不宜过长;

电源不理想也可能造成乱码,务必保证电源的可靠性;

延长线、馈线品质差或太长,也会造成误码率偏高。

04使用介绍

准备

准备Ra-01SC-P模组或Ra-01S-P模组两块;

n根杜邦线;

两个USB转TTL工具;

Ra-01SCH-P Demo;

ST-Link烧录工具;

STM32F103C8T6开发板*2;

USB转TTL工具与STM32开发板接线如下图所示:

2934ec82-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

294c0110-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

烧录接线如下图所示:

2934ec82-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

2974a944-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Ra-01S/SC-P模组与STM32开发板接线如下图所示:

29923f18-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

提示:若需要更大发射功率,需要使用5V给PA供电,可给予VCCPA引脚5V电压;(模组默认使用内部3.3V给PA供电)

接线如下图所示:

299e1946-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

烧录程序

1)烧录接收程序

main函数如下图所示:

29c897f2-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

然后将ST-Link与STM32开发板链接编译烧录即可。

烧录发送程序

29e676be-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

然后将ST-Link与STM32开发板链接编译烧录即可。

05展示

串口调试助手通信log信息

29fc8b98-9fe3-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

注意:干扰只影响接收端

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原文标题:大功率LoRa模组LoRa-01S/SC-P模组上架,如何使用?

文章出处:【微信号:安信可科技,微信公众号:安信可科技】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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