带ATMEGA328P的定制LoRa基础模块

描述

带 ATMEGA328P 的 LoRa 基础模块

由 makeriot2020 提供

2022 年2 月 25 日由makeriot2020

 

我需要构建一个可靠的 LoRa 设备，以便为朋友农场即将进行的项目进行一些关于范围等的测试。该设备的制造成本必须超低，并且功耗尽可能低。为实现这一目标，我决定使用 RA-02（来自 AI Tinker，非赞助商）以及 ATMEGA328P，它在休眠时消耗的电流非常小……（尽管收音机将一直处于待机状态……）用标准的 Arduino 或另一个 ATMEGA 驱动的开发板构建它可能会非常混乱（如下图所示……）

 

标准的 Arduino 会更糟，因为你需要在 SPI 引脚上进行电平转换，因为 RA-02 是一个 3.3v 设备，带有 GPIO，不支持 5v（是的，这是真的，其他一些Youtube 上的帖子和类似的帖子很方便地省略了这个非常重要的小警告……）因此这个问题需要一个专用的定制 PCB，分阶段设计，当然要进行彻底的测试……在这样做的同时，我需要设计一些模块化的东西可用。我想出了以下设计，作为第一阶段的原型：

 

PCB 基本上是 Arduino Nano 风格的 PCB（就 IO 而言），在 SPI 线路（SCK、MISO、MOSI、SS）上具有电平转换以及 Lora 复位和 IRQ 引脚（这对于唤醒至关重要稍后启动处理器）。由于原型将主要在实验室中使用，稍后会进行一些户外测试，因此没有提供电池充电电路。两个 LDO 稳压器，5v 和 3.3v 从 7.5 到 12v 的直流输入为 ATMEGA328P 和 RA-02 供电。

电平转换固定在双向 5v 到 3v 逻辑电平。所有未使用的 GPIO 都分解为标题。代码可以通过 ICSP 或 USB 转串口转换器上传到 MCU，因为我没有在板上添加这些，以节省空间和功率。控制引脚如下：RA-02 模块 ATMEGA328P

SCK D13

味噌D12

摩思D11

NSS D10

重置 D9

IQR(DIO0) D2（中断 0）

DIO1 未在第 1 阶段原型中分解

DIO2 未在阶段 1 原型上破解

DIO3 未在阶段 1 原型上分解

DIO4 未在阶段 1 原型上分解

示意图如下

原理图 - 第 1 页

 

原理图 - 第 2 页

 

印刷电路板顶部

 

PCB底部

 

软件

该板与 Sandeep Mistry 的 LoRa 库兼容。其他库也可以工作，但尚未经过测试。下面是一个非常基本的测试草图：请注意，此草图没有任何节电功能。它纯粹用于进行非常基本的无线电测试......更详细的代码将在项目的后期阶段发布（稍后会详细介绍）

#include // include libraries
#include 

const int csPin = 10;          // LoRa radio chip select
const int resetPin = 9;       // LoRa radio reset
const int irqPin = 2;         // change for your board; must be a hardware interrupt pin

byte msgCount = 0;            // count of outgoing messages
int interval = 2000;          // interval between sends
long lastSendTime = 0;        // time of last packet send

void setup() {
  Serial.begin(9600);                   // initialize serial
  while (!Serial);

  Serial.println("LoRa Duplex - Set spreading factor");

  // override the default CS, reset, and IRQ pins (optional)
  LoRa.setPins(csPin, resetPin, irqPin); // set CS, reset, IRQ pin

  if (!LoRa.begin(433E6)) {             // initialize ratio at 433 MHz
    Serial.println("LoRa init failed. Check your connections.");
    while (true);                       // if failed, do nothing
  }

  LoRa.setSpreadingFactor(8);           // ranges from 6-12,default 7 see API docs
  Serial.println("LoRa init succeeded.");
}

void loop() {
  if (millis() - lastSendTime > interval) {
    String message = "LoRa TEST";   // send a message
    message += msgCount;
    sendMessage(message);
    Serial.println("Sending " + message);
    lastSendTime = millis();            // timestamp the message
    interval = random(2000) + 1000;    // 2-3 seconds
    msgCount++;
  }

  // parse for a packet, and call onReceive with the result:
  onReceive(LoRa.parsePacket());
}

void sendMessage(String outgoing) {
  LoRa.beginPacket();                   // start packet
  LoRa.print(outgoing);                 // add payload
  LoRa.endPacket();                     // finish packet and send it
  msgCount++;                           // increment message ID
}

void onReceive(int packetSize) {
  if (packetSize == 0) return;          // if there's no packet, return

  // read packet header bytes:
  String incoming = "";

  while (LoRa.available()) {
    incoming += (char)LoRa.read();
  }

  Serial.println("Message: " + incoming);
  Serial.println("RSSI: " + String(LoRa.packetRssi()));
  Serial.println("Snr: " + String(LoRa.packetSnr()));
  Serial.println();
}

未来的计划

该项目的未来计划包括：– 集成锂聚合物电池充电模块和升压转换器，使设备能够依靠电池供电运行。– 与 ESP32 或类似产品集成，构建一个简单的网关设备– CAN-BUS 控制器集成，允许在不同但靠近的位置添加多个传感器到一个无线电模块– IO 卡，具有电隔离输入，以及作为继电器输出，用于远程控制和监控应用。PCB 可以订购，或很快从我在 PCBWay 的项目页面下载（免费下载）设计文件……