我需要構(gòu)建一個可靠的 LoRa 設(shè)備,以便為朋友農(nóng)場即將進行的項目進行范圍等方面的測試。該設(shè)備的制造成本必須超低,并且功耗要盡可能低。為了實現(xiàn)這一點,我決定使用 RA-02 以及 ATMEGA328P,它在進入睡眠狀態(tài)時消耗的電流非常少。不過,將一直處于待機狀態(tài)。
使用標(biāo)準(zhǔn) Arduino 或其他 ATMEGA 驅(qū)動的開發(fā)板構(gòu)建它可能會非常混亂,如下圖所示:
帶有 ATMEGA328P PCB 的 RA-02 LoRa 模塊
標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino 會更糟,因為您需要在 SPI 引腳上進行電平轉(zhuǎn)換,因為 RA-02 是 3.3v 設(shè)備,帶有 GPIO,不能耐受 5v 。
因此,這個問題需要一個專用的定制 PCB,分階段設(shè)計,當(dāng)然還要經(jīng)過全面測試。在這樣做的同時,我需要設(shè)計一些模塊化和可用的東西。
我提出了以下設(shè)計,作為第一階段的原型:
LoRa 基本模塊原型
PCB 基本上是一個 Arduino Nano 風(fēng)格的 PCB(就 IO 而言),在 SPI 線路(SCK、MISO、MOSI、SS)上具有電平轉(zhuǎn)換以及 Lora 復(fù)位和 IRQ 引腳(這對于喚醒至關(guān)重要稍后啟動處理器)。
由于原型將主要用于實驗室,后續(xù)才會進行一些戶外測試,因此未提供電池充電電路。兩個 LDO 穩(wěn)壓器 5v 和 3.3v 從 7.5 至 12v 的直流輸入為 ATMEGA328P 和 RA-02 供電。
電平轉(zhuǎn)換固定在雙向 5v 到 3v 邏輯電平,所有未使用的 GPIO 都被分解到接頭上。
代碼可以通過 ICSP 或 USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器上傳到 MCU,因為我沒有在板上添加這些代碼,以便以后節(jié)省空間和電力。
控制引腳如下:
RA-02 模塊 ATMEGA328P
SCK D13
MISO D12
MOSI D11
NSS D10
RESET D9
IQR(DIO0) D2 ( 中斷 0 )
DIO1 未在第一階段原型中分解
DIO2 未在第一階段原型中分解
DIO3 第一階段原型未突破
DIO4 未在第一階段原型中分解
示意圖
PCB – 頂部
PCB – 底部
軟件
該板與 Sandeep Mistry 的 LoRa 庫兼容。其他庫也可以工作,但尚未經(jīng)過測試。
#include
#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();
}
未來可能的計劃拓展
該項目的未來計劃包括:
– 集成 LiPo 電池充電模塊和升壓轉(zhuǎn)換器,使設(shè)備能夠依靠電池供電運行
– 與 ESP32 或類似設(shè)備集成,構(gòu)建簡單的 GATEWAY 設(shè)備
– CAN-BUS 控制器集成,允許將多個傳感器添加到一個無線電模塊
– IO 卡,具有電隔離輸入和繼電器輸出,用于遠程控制和監(jiān)控應(yīng)用
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Atmega328P
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