RAK2247 WisLink LPWAN-концетратор с SPI Mini PCIe в диапазоне EU868

Модуль многоканального концентратора RAK2247для сетей LPWAN — это эволюция модуля RAK833. Он собран на поколении радиочастотных сигнальных чипов Semtech SX1301, и отличается от предшественника несколькими улучшениями. Его максимальная мощность передачи была увеличина, чтобы достичь значительного болшей дистанции, расширяя зону покрытия сетей LoRaWAN. Добавление радиатора улучшает термические характеристики, и приводит к ещё более стабильной работе в тяжелых условиях. И последнее, но не менее важное — это улучшение дизайна платы. Теперь есть второй фильтр SAW, который повышает помехоустойчивость шлюза по сравнению с предыдущим поколением.

RAK2247 предоставляет возможность быстрой и лёгкой интеграции полноценного аппаратного шлюза LPWAN с подключением по шинам SPI или USB не только в существующие модели маршрутизаторов, но и в любое другое сетевое оборудование, совместимое с технологией LoRa. Сетевой шлюз RAK2247 представляет из себя исключительное, полное и экономичное решение, предлагающее до 10 параллельных программируемых каналов демодуляции. Модуль хорошо подходит для приложений Интернета вещей (IoT), требующих плотности узлов до 500 узлов на км² в среде с умеренными помехами.

Ключевые возможности

• Полнофункциональный мультиканальный модуль концентратора LoRaWAN (SX1301)
• Мощность передатчика (Tx) достигает 25дБм
• Чувствительность приёмника (Rx) до -139дБм
• Улучшенная помехоустойчивость (дополнительный ПАВ-фильтр, в сравнении с RAK833)
• Поддержка полного стека LoRaWAN 1.0.2
• Поддержка глобального безлицензионного диапазона EU868
• Радиочастотный процессор SX1301, эмулирующий 49 х Lora демодуляторов, 10 параллельных путей демодуляции, поддержка до 8 каналов UpLink / 1 канала DounLink
• 2 входных РЧ блока SX125X TX/RX для высокой/низкой частоты
• Компактные размеры в виде карты mPCIe с 52 выводами, включая установленный модернизированный радиатор для лучшего рассеивания тепла и снижения теплового шума
• Совместимость с типами слотов mPCIe 3.3V, обычными для модулей 3G/LTE
• Отличное решение для систем Plug-and-Play с адаптером mPCIe-в-USB

Технические характеристики

• Питание: 3.0 ~ 3.6В (типовое 3.3В)
• Энергопотребление
• Передача сигнала Tx (мощность Tx 25дБм, питание 3.3В): 789 мА
• Приём сигнала Rx (Tx отключен): 422 мА
• Интерфейсы: SPI
• Интерфейс Mini PCIe: стандартный интерфейс PCI Express Mini Card 1.2
• Интерфейс Антенна: 1 разъём uFL iPERX для антенны LoRa
• Размеры: 50.95 х 30 х 10.4 мм (±0.2мм)
• Вес: 100 гр
• Рабочая температура: -40°C ~ +85°C
• Комплектация
• RAK2247 WisLink LPWAN Concentrator mPCIe EU868 модуль х 1шт
• iPEX LoRa антенна х 1шт

Конструкция модуля RAK2247 LPWAN Concentrator

Блок схема модуля WisLink RAK2247

В модуль RAK2247 WisLink LPWAN-концентратора интегрированы один чип SX1301 и две микросхемы SX1255/7. В основное ядро также входит интегральная схема, отвечающая за радиочастотный сигнал. Набор логики представляет собой модем LoRa с функциями обработки. Для совместимости с картой PCI Express Mini Card реализована дополнительная схема преобразования сигнала, а для интеграции внешних антенн доступен один разъем uFL.

Источник питания

Карта RAK2247 должна получать питание через контакты 3.3Vaux от источника постоянного тока. Напряжение должно быть стабильным, поскольку потребляемый ток может значительно меняться во время работы, в зависимости от профиля энергопотребления микросхемы SX1301.

Интерфейс SPI

В системном разъёме mPCIe платы RAK2247 разведены 4 линии последовательного периферийного интерфейса SPI (PCIe_SCK, PCIe_MISO, PCIe_MOSI, PCIe_CSN), который предоставляет доступ к конфигурационному регистру SX1301 с помощью синхронного полно-дуплексного протокола. Доступен только режим "Ведомого" (Slave).

Примечание. Версия модуля RAK2247-USB не имеет такого интерфейса.

GPS_PPS

Карта RAK2247 содержит вход GPS_PPS для временнóй отметки принятых пакетов. Сигнал PPS не просто внутренне связан с чипом SX1301, но и выведен на разъём mPCIe, и может быть использован хост-стороной.

Сброс

Активно-высокоуровневый вход RESET модуля концентратора RAK2247 WisLink LPWAN  предназначен для сброса радиочастотных операций, в соответствии со спецификацией SX1301.

Индикация событий

Плата концентратора LPWAN RAK2247 укомплектована тремя зелёными светодиодами, информирующими статус питания (PWR) и активность сессий приёма (Rx) или передачи (Tx).

Антенный РЧ интерфейс

В модуле предусмотрен один РЧ-разъём для LoRa, представляющие собой стандартный коннектор UFL (Hirose U.FL-R-SMT). Поддерживая эфирную передачу (Tx) и приём (Rx), он формирует антенный интерфейс. Импедансная характеристика разъёма 50 Ом.

Функциональное назначение выводов RAK2247 (распиновка)

Физические размеры, мм

Принципиальная схема

Карта RAK2247 основана на эталонном дизайне SX1301 от компании Semtech. Vодуль концентратора LoRa оснащается интерфейсом SPI или интерфейсом USB, сигналы которого преобразуемы из SPI в USB 2.0 чипом FT2232H. В зависимости от версии интерфейса, аналогичная ответная часть шины связи должна присутствовать в разъёме PCIe, и быть подключенной к управляющему процессору.

Модуль работает от источника постоянного напряжения с характеристиками не менее 3.3В / 1А.

Техническая документация

1. Руководство пользователя концентратора RAK2247 MiniPCIe Lora v1.1 (англ.,PDF)
2. Как использовать RAK2247 на вашем X86-Linux компютере (англ., PDF)
3. Результаты радиочастоного тестирования RAK2247 LoRa GF в диапазоне ISM 868МГЦ, проводимого в лаборатории Semtech Shanghai LoRaLab (англ., PDF)

Программное обеспечение

1. RAK2247_uboot_1024M-mt7628 (архив .rar)
2. RAK2247&RAK833-USB-openwrt-ramips-mt7628 (архив .rar)
3. RAK833&RAK2247_SPI_MT7628_OpenWRT_V2.0_20190505-mt7628 (файл .bin)
4. RAK2247 SPI Прошивка V4.2.6 на Raspbian OS (архив .zip)