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RA 02帶電平轉換器的分線器

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資料介紹

PCB圖如下：

描述

RA-02 帶電平轉換器的分線器

面包板和初學者友好型 RA-02 分線模塊

大多數創客和電子愛好者可能已經知道 RA-02 LoRa 模塊。他們中的許多人可能擁有一兩個 RA-02 Breakout 模塊……對于那些擁有的人，他們肯定會知道使用這個特定的 Breakout 模塊時遇到的問題……

RA-02 模塊本身就是一個很棒的套件，當在定制 PCB 上使用時，它的設計考慮了該模塊的所有小秘密，是一種樂趣。然而，以現有的外形尺寸使用 RA-02 分線模塊確實會帶來很多獨特的挑戰，如果您沒有意識到這些挑戰，可能會導致很多令人沮喪的時刻，甚至會導致模塊永久損壞。 ..

這些挑戰是什么：

1) 該模塊基于 Semtech 的 SX1278 芯片，為 3v 設備。IO 引腳不兼容 5v，但與 5v 一起使用時似乎可以工作幾個小時左右……這導致很多人，尤其是在 Youtube 上，認為可以向該模塊發送 5v 邏輯信號……

我還沒有看到任何 Youtube 視頻告訴觀眾至少使用電阻分壓器或邏輯轉換器......人們只是不知道，而那些知道的人似乎保持沉默！

添加邏輯轉換器實際上由數據表指定。

2) 添加邏輯轉換器意味著添加額外的布線，對于基于面包板的項目，這會增加復雜性。

3) 您總共需要連接 4 個接地引腳。沒有連接所有這些，會導致有趣的事情發生，從過熱到失敗......（我在研究這個項目時的個人經驗）

4）現有的分線模塊不兼容面包板，導致浮動組件到處都是電線，導致連接不穩定等......

基本上類似于下圖：

在這張圖片中，我有一個現有的 RA-02 分線模塊，帶有一個 8 通道邏輯轉換器和一個 Arduino Uno 克隆，以及使此設置成為可能所需的所有接線......確實有很多電線......

我的解決方案：

我設計并使用了很多 LoRa PCB，在所有這些 PCB 上，我使用 BSS138 N-MOS Mosfet 和 10k 電阻器實現邏輯轉換。這是一種便宜且可靠的解決方案，但它會占用 PCB 上的大量空間，因為如果我要為 RA-02 的所有 GPIO 和 IO 引腳提供電平轉換，這意味著需要 11 個 Mosfet 和 22 個 10k 電阻。 ..

我還經常遇到許多不必要的電線的問題，其中許多電線有時會直接開箱即用，在制作原型時。我通過設計一些專用的 PCB 解決方案部分解決了這個問題，但這并不總是理想的，

在面包板兼容模塊上使用專用邏輯轉換器 IC 和基于 Mosfet 的轉換器來彌補差異似乎是個好主意，因此我繼續設計了以下解決方案：

分線板模塊與面包板兼容，并且有明確標記的引腳以指示模塊的 3v 和 5v 側。

測試模塊：

使用 5v 設備（Cytron 的 Maker Uno）

對于我的第一次測試，我決定使用 Arduino Uno Clone 進行測試，因為這是大多數創客和學生都可以使用的。我使用了 Cytron 的 Maker Uno 平臺，該平臺配備了一些附加功能，例如診斷 LED 等，以使原型制作更加容易。

可以清楚的看到，只需要接模塊的5v邏輯端，同時給模塊提供3v和5v+GND

在這個測試中，我使用了 Sandeep Mistry 的 LoRa 庫和 Arduino IDE 來做一個快速測試草圖。

連接如下：

RA-02 模塊制造商 Uno

味噌 D12

莫西D11

SCK D13

NSS D10

RST D9

DIO0 D2

OE D8

（完整代碼將在下面提供下載）

不過，讓我們看一些重要的部分，以徹底了解如何使用該模塊：

引腳聲明

#include // 包含庫

#include // 我使用了 Sandeep Mistry 的 LoRa 庫，因為它易于使用和理解

常量 int csPin = 10; // LoRa 無線電芯片選擇

常量 int resetPin = 9; // LoRa 無線電復位

常量 int irqPin = 2; // 改變你的板子；必須是硬件中斷引腳

常量 int OEPin = 8; // 輸出使能引腳，使能邏輯轉換器

在設置功能中，我們需要做一些額外的工作，因為我們的 Maker Uno（或您的 Arduino Uno）是一個 5v 設備...

無效設置（）{

?序列號.開始（115200）；//初始化串口

?pinMode（OEPin，輸出）；// 將 OE 引腳設置為 Outout

?數字寫入（OEPin，HIGH）；// 并將其拉高以啟用邏輯轉換器

?而（！串行）；

?Serial.println("LoRa Duplex - 設置擴頻因子");

?// 覆蓋默認的 CS、reset 和 IRQ 引腳（可選）

?LoRa.setPins(csPin, resetPin, irqPin); // 設置 CS、復位、IRQ 引腳

?if (!LoRa.begin(433E6)) { // 在 433 MHz 處初始化比率

??Serial.println("LoRa 初始化失敗。檢查你的連接。");

??而（真）；// 如果失敗，什么也不做

?LoRa.setSpreadingFactor(8); // 范圍從 6-12，默認 7 見 API 文檔

?Serial.println("LoRa 初始化成功。");

}

比較，使用標準 RS-02 Breakout 模塊，以及我自己的一個“Arduino 類型 PCB”

ATMEGA328P 帶有 8 通道邏輯轉換器。

正如我們所看到的，您需要更多的電線才能完成這項工作。還值得注意的是，我們在這塊 ATMEGA328P PCB 上只有 8 個電平轉換器，為了使用 RA-02 的所有 GPIO，我們還需要添加一個額外的外部邏輯轉換器。

使用 3v 設備：

Cytron 創客 Nano RP2040

對于我的第二次測試，我決定勇敢一點，嘗試使用新的 Raspberry Pi Pico（RP2040 微處理器）。我身邊有很多這樣的人，從來沒有真正用過它們，因為我不太喜歡使用 MicroPython 或 CircuitPython，而且最近發布的 RP2040 的 Arduino Core 仍然很新。 .. 我決定使用我最近從 Cytron 購買的開發板，Maker Nano RP2040，因為它具有所有附加的診斷功能，讓我的生活更輕松，我還將使用原始 Pi Pico 板進行測試，讓那里的每個人都更容易獲得它。

再一次，我使用了 Sandeep Mistry 的 LoRa 庫，帶有完全相同的 Arduino 草圖，用于Maker Uno測試。（我顯然需要更改引腳編號，因為 RP2040 對其 SPI 接口使用不同的引腳）。

Maker Nano RP2040 RA-02 分線模塊

NSS 17

莫西19

味噌 16

SCK 18

第一時間 9

DIO0 8

在這種情況下，我們不需要 OE 引腳，因為 RP2040 是原生 3v 設備。因此，電平轉換器可以保持禁用狀態，其引腳處于三態（高阻抗）模式。

如果我們查看代碼，它類似于 Maker Uno 的代碼，只有 Pin 聲明需要更改

#include // 包含庫

#include

常量 int csPin = 17; // LoRa 無線電芯片選擇

常量 int resetPin = 9; // LoRa 無線電復位

常量 int irqPin = 8; // 改變你的板子；必須是硬件中斷引腳

字節 msgCount = 0; // 傳出消息的計數

整數間隔 = 2000；// 發送間隔

長最后發送時間 = 0; // 最后一個數據包發送的時間

// 注意 SPI 在 RP2040 上有不同的名稱，它有 2 個 SPI 端口。我們使用了端口 0

// CIPO（味噌）在引腳 16

// COPI (Mosi) 在引腳 19

// SCK 在引腳 18 上

// CE/SS 在引腳 17 上，正如上面已經聲明的

我沒有使用面包板，以使事情盡可能簡單。

Cytron 的 Maker Pi Pico - 分線 PCB 上的 Pi Pico

為了讓事情變得更簡單，無需使用面包板，我決定使用Maker Pi Pico PCB 進行 Original Pi Pico 測試。這個 PCB 基本上是一個大的分線模塊，具有詳細的引腳編號和一些診斷 LED，但它也使用原生 Pi Pico，通過堞形孔直接焊接到 PCB 上......所以，雖然技術上不是真正的獨立 Pico，它讓我的生活更輕松，因此被用于測試，因為我可以確定引腳的標記與原始 Pico 上的完全相同。

Maker Nano RP2040使用的代碼完美運行，無需更改。

這篇文章現在已經很長了，所以我決定不在這里包括我對 ESP-12E ( NodeMCU ) 或 ESP32 開發板的測試......它們也能按預期工作。

總之

當我開始這個項目時，我著手解決一個問題（對我個人而言），這可能會幫助許多其他人使用 RA-02 模塊來完成更多的項目和任務。當前形式的 Breakout 模塊也可以與 RA-01h 模塊（915Mhz 模塊）一起使用，無需任何更改。所有 GPIO 引腳均已分線，并可通過分線模塊兩側的全邏輯轉換引腳訪問。

我希望這對某人有用。在這個階段我也不會發布完整的原理圖，因為我可能會決定在不久的將來做一些小的外觀改動。

但是，可以從 PCBWay 以當前形式訂購 PCB，并按預期 100% 工作。與往常一樣，訂購的 PCB 可提供 BOM 文件。

代碼

Maker Nano RP2040 / Pi Pico 的 LoRa 測試代碼

阿杜諾

?	#include // include libraries
?	#include
?	?
?	const int csPin = 17;// LoRa radio chip select
?	const int resetPin = 9; // LoRa radio reset
?	const int irqPin = 8; // 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(115200); // 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 915 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 = "Testing Maker Nano RP2040 "; // 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();
?	}

帶有板載邏輯轉換器的 RS-02 分線板的 Arduino 代碼

阿杜諾

?	#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
?	const int OEPin = 8;// Output Enable 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(115200); // initialize serial
?	pinMode(OEPin,OUTPUT);
?	digitalWrite(OEPin,HIGH);
?	?
?	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 915 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 = "Testing Arduino and RA-02 breakout "; // 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();