RAK2011 WisDuino Cellular Модуль сотовой связи LTE с GPS-навигацией для Ардуино

Плата расширения RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield — компактный модуль сотовой связи, построенный на чипсете радиомодема Quectel BG96. RAK2011 поддерживает технологию энергоэффективной связи дальнего радиуса действия (Low-Power-Wide-Area, LPWA) для устройств в сетях Интернет вещей (Internet-of-Things, IoT). Он способен одновременно работать в сетях 2G, 4G/LTE, NB-IoT и GPS, а также обладает дополнительной функцией Voice-over-LTE (VoLTE) для высокой чёткости (HD) бесперебойных телефонных вызовов.

Множество предусмотренных функций в чипсете BG96 позволяет:

• гибко и без необходимости замены оборудования переходить с 2G на 4G/LTE
• улучшить энергопотребление, пропускную способность системы и спектральную эффективность за счёт использования узкополосного Интернета вещей (NB-IoT)
• отслеживать устройства с помощью GPS и программных сервисов, использующих данные о локации (LBS)
• оставаться в сети 4G/LTE с возможностью звонить и принимать звонки
• выполнять другие сетевые функции

Технические характеристики

• Модель: WisLink-Cellular, вер.2, ревиз.G
• Сотовый модуль: Quectel BG96 (основан на Qualcomm MDM9206)
• Сотовая сеть:
• 2G/GSM (GPRS/EPGRS)
• 4G/LTE-M (Cat M1)
• NB-Iot (Cat NB1)
• Глобальные диапазоны:
• EDGE/EGPRS - 850/900/1800/1900 МГц
• LTE FDD - B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B18/B19/B20/B26/B28
• LTE TDD - B39 (только для Cat M1)
• Скорость данных:
• Cat M1, макс. - приём 300 Кб/с, передача 375 Кб/с
• Cat NB1, макс. - приём 32 Кб/с, передача 70 Кб/с
• EDGE, макс. - приём 296 Кб/с, передача 236.8 Кб/с
• GPRS, макс. - приём 107 Кб/с, передача 85.6 Кб/с
• Голосовая IP-телефония: VoLTE (только Cat M1), встроенные аудиоусилитель и кодек
• Энергопотребление:
• Минимум 10 мкА в режиме энергосбережения (PSM) для 4G/LTE Cat M1 и Cat NB1
• Максимум 190 мА при мощности 23дБм для 4G/LTE Cat M1 и 78 мА при мощности 23дБм для 4G/LTE Cat NB1
• SMS:
• Отправка сообщений на другие устройства и приём от них (Point-to-Point MO и MT)
• Режимы Text и PDU
• Массовая рассылка SMS-сообщений (Cell broadcast)
• Навигация: GPS
• Периферийные интерфейсы: USB, UART, I2C, I2S, GPIO, ADC
• Слот карт Micro SIM
• Светодиодная индикация событий
• Программное обеспечение:
• Расширенный набор фирменных АТ команд Quectel
• Протоколы: PPP/TCP/UDP/SSL/TLS/FTP(S)/HTTP(S)/NITZ/PING/MQTT
• Поддержка Windows, Linux и Android
• Стандарты: 3GPP E-ULTRA релиз 13
• Сертификация: FCC, CEm WEEE, RoHS, Japan TELEC/JATE
• Условия эксплуатации:
• Рабочая температура: -30°C ~ +75°C
• Температура хранения: -40°C ~ +90°C
• Размеры: 68.58 х 53.34 х 21 мм
• Вес: 30 гр
• Комплектация:
• 1шт х Плата расширения RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield
• 1шт х SMA GPS антенна
• 1шт х SMA Сотовая антенна
• 1шт х Кабель Micro USB (длина 53 см)

Обзор платы RAK9003 Cellular Arduino Shield

Форм-фактор Arduino UNO R3, в котором реализован RAK2011, даёт возможность разработчику воспользоваться всеми преимуществами известной платформы, столь положительно зарекомендовавшей себя в мировом сообществе, предоставляя сотовую связь LPWA IoT для внедрения в проекты на микроконтроллерных/микропроцессорных платах с выводами Arduino. Благодаря широкому диапазону доступных решений, повторяющих форм-фактор Arduino, у разработчика существует безграничная свобода выбора наиболее подходящего микроконтроллера/микропроцессора для разработки желаемого приложения. Платформу разработки IoT-приложений RAK2011 можно использовать не только в тандеме со сторонними платформами, но и как самостоятельное устройство.

Добавление встроенного стека расширенных AT команд, встроенной поддержки протокола ядра и доступности базовых драйверов для большинства операционных систем (Windows, Linux и Android), облегчает разработку программного обеспечения, и интеграцию системы в любое приложение IoT.

Графическая модель RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield

Интерфейсы

RAK2011 построен вокруг сотового модуля Quectel BG96 LPWA IoT и обладает следующими интерфейсами, выводами, перемычками, кнопками и разъёмами:

• Micro-B USB
• Выводы Arduino (UART1, UART3, RESET, PWRKEY, STATUS, AP_READY, DTR, RI, PSM_IDC, W_DISABLE, 5V, 3.3V)
• 8-контаный вывод PCM Audio (I2C, I2S)
• 6-контаный вывод цифро-аналоговых входов/выходов (ADC0, ADC1, GPIO0, GPIO1)
• 4-контаный вывод для отладки (UART2)
• 2-контаная перемычка USB BOOT

У RAK2011 имеется две кнопки, позволяющие включать/выключать или перезапускать плату:

• PWRKEY — Включение/выключение питания чипсета BG96
• RESET — перезапуск чипсета BG96

Предусмотрены два коннектора SMA для присоединения антенн:

• Сотовая (LTE/GSM) антенна (3GPP диапазоны) - UART1
• Спутниковая GPS антенна (1575.42±1.023 МГц) - UART3

Рабочие режимы

WisLink Cellular BG96 Arduino Shield RAK2011 может функционировать в нескольких энергоэффективных режимах, определяемых программным обеспечением конечного приложения. Среди них пристутствуют:

• Нормальный. С постоянной регистрацией в сети и готовностью принимать/отсылать данные. Потребляемая мощность BG96 зависит от сетевых настроек и скорости трансляций данных.
• В самолёте. Радиочастотные передачи в таком режиме не доступны.
• Минимальное функционирование. Функции радиопередач и карты U(SIM) в модуле полностью отключаются.
• Режим сна. Потребляемая мощность снижается до минимума. Чип BG96 способен получать страничные сообщения, SMS и данные TCP/UDP из сети.
• Энергосбережение (PSM). Очень похож на режим "Выключен", отличается лишь постоянным зарегистрированным подключением BG96 к сети.
• Выключен. Встроенный энергоблок отключает другие блоки BG96 от питания, ПО чипа не активно, последовательные интерфейсы не доступны. В тоже время BG96 остаётся подключен к рабочему напряжению.
• И другие расширенные режимы...

Назначение выводов RAK2011 WisLink Cellular BG96 Arduino Shield

Расположение и назначение выводов Ардуино:

Определения и описания выводов Ардуино

Интерфейс UART1 поддерживает передачу данных на скорости 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800 и 921600 бит/сек. Порт используется для передачи данных в сотовых сетях (LTE/GSM) и для коммуникации на базе АТ команд.

Интерфейс UART3 поддерживает передачу данных на скорости 115200. Порт предназначен для вывода данных GPS и NMEA-фраз.

Рабочие частоты в сотовых сетях LTE/GSM

Физические размеры, мм

Дополнительная документация

1. Руководство пользователя RAK2011 Arduino Shield (англ., PDF)
2. Схема модуля WisLink Cellular G RAK2011 (PDF)
3. Руководство по обновлению прошивки WisLTE (англ., PDF)
4. 4G-LTE внешняя антенна, спецификация (англ., PDF)
5. GPS-антенна, спецификация (англ., PDF)
6. LTE-антенна, спецификация (англ., PDF)
7. Схема поиска сети BG96. Введение (англ., PDF)
8. Справочник АТ команды Quectel BG96 V2.1 (англ., PDF)
9. Справочник GNSS AT команды Quectel BG96 V1.1 (англ., PDF)
10. Справочник TCP/IP AT команды Quectel BG96 V1.0 (англ., PDF)
11. Аппаратный дизайн Quectel BG96 V1.4 (англ., PDF)

Программное обеспечение

1. Библиотека WisLTE для Arduino V1.0.0 (ZIP-архив)
2. Quectel BG96 прошивка + SDK. Релиз V0207.01.007.01.007 (ZIP-архив)
3. Утилита QFlash V4.3.1 (ZIP-архив)