RAK1920 WisBlock Interface Адаптер для сенсоров Click boards, QWIIC connector, Grove

Интерфейсный модуль RAK1920 WisBlock Interface (WisBlock IO) входит в серию продуктов модульного конструирования WisBlock, ориентированную на создание сверхкомпактного электронного оборудования. Любая аналогичная модульная система имеет возможность совмещения двух и более периферийных плат, со встроенными соединительными интерфейсами, часто уникальными для каждой платформы. Целевое предназначение модуля RAK1920 — расширение границ возможностей аппаратной части оборудования, построенной на элементной базе WisBlock, путём добавления сразу нескольких видов проприетарных интерфейсов, реализованных в других, не менее известных электронных платформах.

На плате модуля RAK1920 со стандартным для WisBlock 40-канальным разъёмом IO Slot разместились двухрядный 16-контактный интерфейс Click boards для изделий от MikroElektronika, один 4-контактный 3.3-вольтовый интерфейс QWIIC для творений от Sparkfun, и два Grove-совместимых 5-вольтовых интерфейса для электроники от SeeedStudio. Расположение разъёмов всех перечисленных интерфейсов продумано и спроектировано очень удачно, благодаря чему предоставлена возможность их одновременного использования, если того потребуют задачи проекта. Совмещённый с вычислительным блоком RAK4631 WisBlock Core, мультиинтерфейсный адаптер RAK1920 послужит своебразным "мостом", объединяющим возможности устройств от MikroElektronika, SparkFun, или SeeedStudio, с беспроводными подключениями LoRaWAN, LoRa точка-точка, и Bluetooth BLE модульной системы WisBlock.

RAK1920 рекомендован как идеальное, энергоэфективное решение для создания компактных автономных приложений, работающих на маломощных батареях/аккумуляторах. Система WisBlock способна управлять электропитанием модулей, отключая или включая их в работу в нужное время, тем самым ещё больше экономя ресурсы источника питания.

Технические характеристики

• Модель: RAK1920 версия A
• Питание от батареи: 2.6 ~ 4.2В
• Поддерживаемое напряжение: 3.3В и 5В
• Встроенный повышающий регулятор: TPS61046, макс.ток 800 мА
• Click Board-совместимый слот с шиной mikroBUS: 1
• QWIIC-совместимый слот с шиной I2C: 1
• Grove-совместимый слот
  
  • c цифровыми I2C и UART: 1
  • c цифровым GPIO и аналоговыми ADC: 1
• Размеры: 36 х 30 мм

Расположение периферийных интерфейсов

Образец монтажа

Модуль RAK1920 спроектирован для работы с базовой платой RAK5005-O, через которую периферийные устройства с проприетарными интерфейсами получают питающее напряжение. Дополнительно для работы с подключенными к RAK1920 внешними устройствами, потребуется вычислительный блок, с интегрированным программируемым контроллером WisBlock Core.

На изображении показан способ крепления RAK1920 к 40-контактному коннектору на верхней стороне RAK5005-O. Плата адаптера интерфейсов может быть установлена только в слот "IO Slot", и только в том направлении, как показано на рисунке ниже (подключение к коннектору "IO Slot" с разворотом платы не предусмотрено в системе WisBlock)

На лицевой стороне RAK1920 и прочих модулей WisBlock присутствует шелкографическая метка, указывающая на область приложения механического усилия для безопасного извлечения модуля из разъёма. Эта метка находится рядом с коннектором.

Интерфейс плат Mikroe Click boards

RAK1920 поддерживает все модули Click Boards с интерфейсом mikroBUS, выпускаемые Mikroe. Присутствуют контакты 3.3- и 5-вольтового напряжения, а также шины последовательной передачи данных UART (RX, TX), I2C (SDA, SCL), SPI (MOSI, MISO, CLK, CS). Выведены линии аналоговых входов A0, прерывания INT, ШИМ-модуляции PWM. Определение выводов интерфейса mikroBUS:

Интерфейс датчиков и сенсоров Grove

RAK1920 поддерживает модули Grove с цифровыми интерфейсами I2C и GPIO. По умолчанию, линия питания VCC подключена к 3.3-вольтовому напряжению цепи. Определение выводов интерфейса Grove:

Из двух представленных на плате Grove-интерфейсов, в исходном состоянии один соединён с последовательной шиной I2C, а второй - с выводами GPIO1 и GPIO3. Оба Grove-разъёма могут быть перенастроены, однако только один общаться с периферией по с шиной UART, а второй - передавать информацию от датчиков или сенсоров с аналоговым выходом данных ADC (см. определение контактов). Внесение в схему изменения с переключением исходной шины I2C на UART потребует перемещение резистора R9 на место R10, и резистора R11 - на место R12. Относительно смены цифровых выводов GPIO на аналоговые ADC - потребуется перемещение резистора R13 на место R14, и резистора R15 - на место R16.

Пример соединительного кабеля для интерфейса Grove

	Вывод	Цвет	Функция
	1	Желтый	GPIO1/ADC1/UART_RX/I2C_SCL
	2	Белый	GPIO2/ADC2/UART_TX/I2C_SDA
	3	Красный	3.3V
	4	Черный	GND

Интерфейс датчиков и сенсоров QWIIC Connect

Модуль RAK1920 поддерживает сенсоры и датчики, выпускаемые SparkFun, через интерфейс Qwiic Connet. Напряжение питания интерфейса составляет 3.3 вольта, применяется шина данных I2C.

Пример соединительного кабеля для интерфейса QWIIC Connect

	Вывод	Цвет	Функция
	1	Желтый	I2C_SCL
	2	Синий	I2C_SDA
	3	Красный	3.3V
	4	Черный	GND

Резервный интерфейс I2C, назначение выводов

В модуле RAK1920 дополнительно выведен ещё один резервный последовательный интерфейс I2C с 3.3-вольтовым напряжением. Предназначен он для подключения произвольных I2C-датчиков или I2C-сенсоров.

Принципиальная схема, питание

Во время работы от автономного источника напряжения (например, литиевой батареи 3.7В),  встроенный повышающий преобразователь TPS61046, управляемые через вывод EN, способен генерировать 5-вольтовое питание для периферии, с пропускной способностью по току до 800 мА. Получаемое на выходе микросхемы регулятора напряжение внутренне никак не связано с цепочкой USB-VBUS базовой платы RAK5005-O. Входящий сигнал высокого уровня на контакте EN включает регулятор, сигнал низкого уровня - выключает.

Схема преобразования напряжения.

Схема 40-контактного многоканального коннектора

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Характеристики коннекторов FBB (.PNG)

Полезные ссылки

1. Репозиторий исходного кода WisBlock на сайте GitHub
2. Краткое руководство пользователя системы WisBlock
3. Пример программирования: RAK1920 и цифровые выводы GPIO Grove
4. Пример программирования: RAK1920 и цифровые выводы I2C Grove
5. Пример программирования: RAK1920 и шина mikroBUS
6. Пример программирования: RAK1920 и цифровые выводы I2C QWIIC