一. SX1261/2簡介

Semtech公司在LORA產品領域芯片中近乎壟斷式的地位。

1、SX1261/2是Semtech公司新推出的兩款sub-GHz（小于1G）無線收發器。

2、SX1261/2芯片最大賣點是它的低功耗和超遠距離的傳輸：

3、SX1261/2接收電流小于6.5mA，最低可小于4.2mA，休眠電流0.9~2.35，真正意義上實現了低功耗芯片；還有它5km的超遠傳輸距離也是SX1262芯片強大功能的體現。

1、內部具有TCXO晶振，可保證頻率準確。

2、SX1261/2芯片工作頻段覆蓋150~960HMZ。

3、SX1261可以傳輸高達+15 dBm，而SX1262和SX1268可以傳輸高達+22 dBm

二. SX1261/2芯片的對外接口

（1）MCU數字接口和控制

SPI接口：片選NSS、時鐘SCK、MOSI、MISO外部的MCU單片機通過SPI串行接口對SX1261/2進行配置、管理、數據包的收發。由于SPI接口是單向接口，只能由SPI master（MCU）主動發起對SX1261/2的讀寫操作，因此如果只有SPI總線，那么MCU就只能通過查詢的方式對SX1261/2進行收發數據。

為了能夠讓射頻芯片SX1261/2以異步的方式主動向MCU通知其內部的狀態信息，SX1261/2提供了一組可以配置的GPIO口DIO1-N。其中有兩個GPIO的功能極其重要：BUSY：忙狀態指示，用于SX1261/2向MCU指示，其內部是否處于忙狀態或空閑狀態。表示芯片只有在該信號為低電平時才準備好接收新命令。 當BUSY很高時，在發送另一個命令之前，主機控制器必須等到它再次關閉。 處于忙狀態的SX1261/2是不接受MCU發過來的命令。這就提示MCU的驅動程序，在通過SPI總線向SX1261/2發送命令時，必須先檢查Busy狀態指示。

IRQ：中斷指示，用于SX1261/2向MCU指示，其內部發生了預定義的特殊事件，如射頻芯片有從空口中接收到的數據，射頻芯片發送完MCU請求發送的數據。

其他的控制信號有：

NRESET：用于MCU復位射頻芯片

（2）射頻接口

VR_PA：發送功率控制

RFO：RF射頻輸出

RFI_N, RF_P：RF射頻輸入

（3）本地晶振接口

XTA、XTB

（4）電源接口

VDD、VR_xx、Vxx、VBAT（電池電源）

GND

三. 參考原理圖

Sx1262比1261多出一個C3電容。ANT_SW和DIO2：用于控制天線的收、發切換。射頻芯片接收信號的時候不能發送信號，發送信號的時候不能接收信號。

1.數據平面：業務數據的發送和接收

（1）天線：關注電磁波信號發射與接收

Maching：天線的阻抗匹配。

阻抗匹配（impedance matching） 主要用于傳輸線上，以此來達到所有高頻的微波信號均能傳遞至負載點的目的，而且幾乎不會有信號反射回來源點，從而提升能源效益。

信號源內電阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負載阻抗的大小相等且相位相同，分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態，簡稱為阻抗匹配。

LPF：低通濾波器

低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過， 但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。通常由電容和電感組成，如：

通過低通濾波器后的電磁波頻譜：

（2）RF層：射頻信號發送Tx， 關注電磁波信號的發送頻率和功率

PA：射頻功率放大器（給信號增加能量）

在發射機的前級電路中，調制振蕩電路所產生的射頻電磁波信號功率很小，需要經過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。

PLL：鎖相環

用來統一整合時鐘信號，使高頻器件正常工作，大多數電子設備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內部的振蕩信號同步。一般的晶振由于工藝與成本原因，做不到很高的頻率，而在需要高頻應用時，由相應的器件VCO，實現轉成高頻，但并不穩定，故利用鎖相環路就可以實現穩定且高頻的時鐘信號。

（3）RF層：射頻信號接收Rx，關注電磁波信號的接收頻率和功率

LNA：低噪聲放大器，噪聲系數很低的放大器。

一般用作各類無線電接收機的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設備的放大電路。

在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。

LNA能夠能夠降低噪聲的同時，對原有的微弱輸入信號進行放大的裝置。

ADC: 模擬信號到數字信號的轉換。

（4）L1層：調制解調Modem，關注如何用模擬信號表示數字信號0和1這樣的數字信號，是無法直接通過模擬的電磁波發送的。調制是把0和1這樣的數字信息，使用模擬的無線電磁波信號來表示的方法。不同的表示方法，稱為不同的調制技術。通信系統中發送端的原始電信號通常具有頻率很低的頻譜分量，一般不適宜直接在空口信道中進行傳輸。因此，通常需要將原始信號變換成頻帶適合信道傳輸的高頻信號，這一過程被稱為模擬調制。信號調制是使一種波形的某些特性按另一種波形或信號而變化的過程或處理方法。在無線電通信中，利用電磁波作為信息的載體。經過調制可以對原始信號進行頻譜搬移，調制后的信號稱為已調信號，已調信號攜帶有信息且適合在信道中進行傳輸。

SX1261/2支持兩種調制方式：移頻鍵控調制FSK和LoRa擴頻監控調制。

FSK Modem：頻移鍵控（FSK）頻移鍵控是利用載波的頻率隨數字基帶信號的變化來傳遞信息的數字調制方式在二進制頻移鍵控（2FSK）中，二進制信息“0”和“1”分別對應載波信號的兩個頻率 f0 和 f1 。即用頻率f0的電磁波信號表示0，用頻率f1的電磁波信號表示。

當接收方收到頻率為f0的電磁波，就表示數字信息0。當接收方收到頻率為f1的電磁波，就表示數字信息1。

LoRa Modem

LoRa調制解調器采用專利擴頻調制和前向糾錯技術。與傳統的FSK調制技術相比，具有更強的抗干擾性，擴大了LoRa無線通訊鏈路的覆蓋范圍（實現了遠距離無線傳輸），提高了鏈路的魯棒性。這是涉及幾個重要的參數

調制帶寬：這是指被調制無線信號的帶寬。

擴頻因子：LoRa調制采用的是擴頻技術，需要一個擴頻碼，擴頻因子表示了每個信息位發送的符號數。

信號帶寬（BW）：

信道帶寬（BW）是限定允許通過該信道的信號下限頻率和上限頻率，可以理解為一個頻率通帶。比如一個信道允許的通帶為1.5kHz至15kHz，則其帶寬為13.5kHz

在LoRa中，增加BW，可以提高有效數據速率以縮短傳輸時間，但是 以犧牲部分接受靈敏度為代價。對于LoRa芯片SX12xx，LoRa帶寬為雙邊帶寬（全信道帶寬），而FSK調制方式的BW是指單邊帶寬。

LoRa帶寬選項：

空中速率：

所謂空中速率表示LoRa/FSK 無線（在空氣中的）通訊速率，也叫空中波特率，單位bps，

空中速率高，則數據傳輸速度快，傳輸相同數據的時間延遲小，但傳輸距離會變短

編碼率（CR）

編碼率，是數據流中有用部分的比例。

編碼率（或信息率）是數據流中有用部分（非冗余）的比例。也就是說，如果編碼率是k/n，則對每k位有用信息，編碼器總共產生n位的數據，其中n-k是多余的。

LoRa采用循環糾錯編碼進行前向錯誤檢測與糾錯。。使用該方式會產生傳輸開銷。。

每次傳輸產生的數據開銷如下：

在存在干擾的情況下，前向糾錯能有效提高鏈路的可靠性。由此，編碼率（抗干擾性能）可以隨著信道條件的變化而變化，可以選擇在報頭加入編碼率以便接收端能夠解析

（5）L1層：protocol engine物理層協議引擎，關注物理層的數字幀結構。

LoRa調制前的物理層幀結構：

（6）L1層：關注如何內部buffer，接收和發送L1層的用戶數據。

（7）L1層：關注如何內部buffer，接收和發送L1層的用戶數據。

Data buffer用于存放物理層L1的數據幀，包括接收緩存和發送緩存。

數據buffer的內存大小最大長度為256字節，且為發送和接收共享。

1.控制平面：控制業務數據的發送和接口的信令

（1）SPI：所有的協議控制都是通過SPI總線下發，關注控制數據平面的數據發送和接收的命令。

2.管理平面：對設備和芯片進行配置和管理。

（1）SPI： SPI管理接口

（2）GPIO：芯片內部狀態指示接口，如busy、中斷等

3.時鐘同步平面：不同網元或設備內部不同芯片模塊之間的時鐘同步

（1）OSC： 用于空口所需要的高頻時鐘。

五. SX1261/2的6種操作/工作模式

SX1261/2可以工作在如下幾種工作模式下：

SX127x可以工作在如下幾種工作模式下（作為參考、對比）

從上述的工作模式信息，我們可以得出如下幾個重要結論

（1）如果需要通過LoRa空口接收和發送數據，必須從其他低功耗狀態切換的Tx或Rx模式。

（2）接收和發送是不同的模式，因此射頻芯片不能同時接收和發送。在發送和接收數據前，必須先切換模式。

（3）不同的工作模式，其內部的工作電流不同，因此模式的設置、控制、調度，對于低功耗的代碼實現，起著至關重要的作用。特別是對物理層幀的調度算法, 是這里的核心。

在通信系統中，對物理層幀的設置、控制、調度運行是L2的功能，運行MCU上。

如下是幾種狀態之前的切換，對該狀態的管理，稱為狀態機管理，由L2層的調度程序來控制。

六. SX1261/2 MCU主機訪問

不同于那些把所有操作都直接基于“寄存器地址空間”訪問的芯片，LoRa視頻芯片暴露給MCU的是：基于“命令”的訪問。有點類似所謂的AT命令的格式。

因此MCU是通過“命令”的方式配置、管理、控制LoRa芯片的工作方式。

同時MCU也是通過“命令”的方式，從LoRa內部data buffer中讀取數據，向LoRa內部data buffer中寫入數據。

SX1261/2通過GPIO busy管腳向MCU指示，當前是否正在執行某一個命令，命令的執行是否完成，以允許或禁止執行下一個命令。

MCU可以通過置位NSS復位管腳，強制SX1261/2終止正在執行的命令。

1.命令格式

2.命令的分類

（1）配置芯片的操作模式或工作模式相關的命令（這是LoRa芯片提供給MCU方便地控制其行為的快捷的方式）

（2）訪問芯片內部的寄存器或data buffer相關的命令（這是LoRa芯片提供的常規訪問寄存器的方式）

（3）配置GPIO和中斷相關的命令

（4）控制RF、調制解調和L1物理層幀格式相關的命令

（5）獲取芯片內部狀態相關的命令

這里有一個關鍵的狀態：RSSI, 接收信號的信號強度。這個信號強度可以知道LoRa的終端收到的LoRa基站信號的強度。

七. 寄存器列表