RAK2305 WisBlock Wireless Модуль WiFi

Беспроводной модуль RAK2305 WisBlock Wireless WiFi Module (WisBlock IO) входит в серию продуктов модульного конструирования WisBlock, ориентированную на создание сверхкомпактного электронного оборудования, и расширяет существующую элементную базу аппаратных возможностей WisBlock. Он добавляет ещё один, крайне популярный в настоящее время формат беспроводной передачи по радиоканалу WiFi к системе, изготавливаемой на базе WisBlock.

Работа в режиме самостоятельной точки доступа, или подключение в роли клиента к любой другой доступной точке WiFi, RAK2305 позволяет передавать данные от датчиков, приводов, или сенсоров через глобальную сеть Интернет, или принимать команды дистанционного управления приложением. Совмещение модуля беспроводной радиосвязи WiFi с потенциалом вычислительных блоков WisBlock Core, даёт возможность быстрого и лёгкого способа сетевого объединения разноцелевых узлов LoRa со множеством устройств IoT.

Модуль RAK2305 построен на чипе ESP32-WROVER-B — однокристальной двухядерной системе (SoC) ESP32-DOWD от Espressif Systems, и оперирует на частоте 2.4 ГГЦ в сетях WiFi и Bluetooth. Антенна приёмопередатчика разведена прямо на плате, добавление отдельных внешних антенн модулю RAK2305 не требуется. Управление любыми настройками беспроводного модуля WiFi основано на фирменных текстовых "АТ" командах, посылаемых контроллером WisCore по общей шине последовательной связи UART. К тому же, модулем RAK2305 поддерживаются не только готовые прошивки, но и скомпилированные пользователем, в предоставленной производителем среде разработчика SDK.

RAK2305 рекомендован как идеальное, энергоэффективное 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: RAK2305 Ver.C
• Питание: 2.6 ~ 4.2В от батареи, VBAT
• Максимальный ток: 1000 мА
• Контроллер: ESP32-WROVER-E Espressif Systems
• Беспроводная связь
  • WiFi 802.11 b/g/n (802.11n до 150 Мбит/с)
  • Bluetooth 4.2 Classic BR/EDR и BLE
• Выходная мощность в режиме 802.11b: +20 дБм
• Частотный диапазон: 2.412 ~2.484 ГГц
• Антенна: PCB, разведена по плате, 2 дБи
• Память: 4 МБайт SPI-флеш и 8 МБайт PSRAM
• Режимы WiFi: Клиент, Точка доступа, Клиент+Точка доступа (station, softAP, station+softAP)
• Защита: WPA-PSK, WPA2-PSK
• Шифрование: WEP, TKIP, AES
• Сетевые протоколы: IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP
• Встроенный регулятор: TI TPS62821DLCR
• Интерфейсы: GPIO, UART, I2C, SPI, JTAG
• Встроенный светодиодный индикатор: GPIO18
• Поддержка оригинальных и модифицированных прошивок
• Возможность обновления программного обеспечения
• Размеры: 29.5 х 25 мм
• Рабочая температура: -30°C ~ +65°C
• Температура хранения: -40°C ~ +85°C
• Комплектация:
  • модуль RAK2305 Х 1шт
  • разъём штырьевой PLS-4 X 1шт
  • джампер-перемычка Х 1шт

Блок-схема WiFi/BT интерфейсного модуля RAK2305

Расположение компонентов WisBlock WiFi RAK2305

Шины цифровых интерфейсов RAK2305

UART

В отличии от других модулей системы WisBlock, у RAK2305 задействованы две шины UART: UART0 и UART1. Первая шина UART0 необходима для обновления программного обеспечения (прошивки), хранящейся во флеш-памяти ESP32-WROVER-E. Шиной UART0 можно воспользоваться для получения доступа к выводимой в консоль информации, подключившись через USB-интерфейс базовой платы. Чтобы запустить ESP32 в режиме загрузки через шину UART0, следует вывод GPIO0 модуля RAK2305 соединить с заземлением (GND), и выполнить сброс контроллера. Загрузочный UART-интерфейс выведен на контакты платы в группе J15, управляющий запуском вывод GPIO0 находится в контактной группе J14. Исходное высокое состояние вывода GPIO0 загружает в ESP32 прошивку из собственной флеш-памяти.

Вторая шина UART1 служит главным коммуникационным каналом между RAK2305 и модулем WisBlock Core.

SPI

Единственный 4-режимный периферийный интерфейс SPI со встроенными 64-битным буфером FIFO, представленный в модуле RAK2305, допускает настройку ролей "ведущий" (master) или "ведомый" (slave). В обоих случаях, передача информации может осуществляться в полнодуплекcном или полудуплексном режиме.

I2C

В модуле RAK2305 реализован последовательный интерфейс I2C, способный транслировать данные на стандартной скорости (100 Кбит/с) и в быстром режиме (400 Кбит/с). Поддерживается 7-битная и 10-битная адресация. Прямой доступ ко внутренним регистрам для управления интерфейсом I2C придаёт большей гибкости в разработке законченных решений.

Определение выводов WiFi интерфейсного модуля RAK2305

• 3.3V - 3.3-вольтовое напряжение
• GND - общий, заземление
• TXD1/RXD1 - главный коммуникационный интерфейс UART1
• TXD0/RXD0 - интерфейс для обновления прошивки или вывода отладочной информации
• LED1/LED2 - светодиодные индикаторы базовой платы
• GPIO0 - режим загрузки ESP32, высокий уровень - встроенная SPI-флеш, низкий уровень - через UART0
• GPIO12/GPIO15 - отладочный интерфейс JTAG

Определение выводов 40-контактного многоканального коннектора

Образец монтажа

Модуль RAK2305 разработан для совместного функционирования с базовой платой RAK5005-O, через которую приёмопередатчик WiFi/BT ESP32-WROVER-E получает питающее напряжение. Дополнительно для работы c беспроводным интерфейсом WiFi/BT потребуется вычислительный блок с интегрированным программируемым контроллером WisBlock Core с интерфейсом UART.

На изображении показан способ крепления RAK2305 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 RAK2305 и прочих съёмных модулей WisBlock присутствует шелкографическая метка, указывающая на область приложения механического усилия для безопасного извлечения модуля из разъёма. Эта метка находится рядом с коннектором.

Принципиальная схема интерфейсного модуля WisBlock IO WiFi Interface

Физические размеры, мм

Программное обеспечение

1. Оригинальная прошивка с АТ командами для WiFi и BLE
2. Альтернативная прошивка с АТ командами MQTT и HTTP

Техническая документация

1. Характеристики коннекторов FBB (.PNG)
2. WiFi/BT/BLE/MCU контроллер ESP32-WROVER-E/IE (англ., PDF)

Полезные ссылки

1. Основы создания прошивки для RAK2305 WisBlock IO
2. Репозиторий исходного кода WisBlock на сайте GitHub
3. Краткое руководство пользователя системы WisBlock
4. Инструкция по созданию индивидуальных модулей WisBlock IO
5. Перечень АТ команд для всех чипов ESP