RAK3244 BastWAN Feather Коммутационная плата LoRa диапазона EU868 USB Arduino-совместимая

Коммутационная плата RAK 3244 BastWAN — совместный ультранизкопотребляемый высокопроизводительный проект двух компаний, китайского производителя LoRa-продукции RAKWireless и мексиканского разработчика Electronic Cats, дизайнера электронных плат под торговым названием "Перо" ("Feather" format). Плата для беспроводной коммутации IoT-устройств RAK3244 BastWAN имеет вес всего 6.9 грамм (лёгкая, как пёрышко!), и построена на модуле RAK4260(H). Последний включает в себя процессор Microchip SAML21 32-битный ATSAMR34J18 SiP (система в упаковке), состоящий из нескольких ядер: ARM Cortex M0+ 48МГц (например, такой же встречается у Arduino Zero) и приёмо-передатчика LoRa SX127x. В дополнение ко всему, коммутационная плата содержит сопроцессор криптошифрования/авторизации ATECC608A, позволяющий на аппаратном уровне хранить и управлять идентификационными ключами, применяемыми для защиты конфиденциальности, целостности и подлинность данных в сеансах связи между интеллектуальными устройствами IoT. И гарантировать в будущем совершенно иной, значительно более надёжный уровень безопасности в задействованных электронно-вычислительных платформах.

Размер интегрированной памяти 256КБ флеш и 32КБ ОЗУ позволяют разрабатывать куда более объёмные программные приложения, нежели на низкобюджетных Atmega328 или STM32F030. Плата RAK3244 BastWAN оснащена дополнительным 2МБ SPI хранилищем информации, нативным USB-функционалом (USB-Serial FTDI преобразователь больше не требуется!), и прошита фирменным загрузчиком UF2, благодаря которому устройство определяется как виртуальный накопитель данных. Обновление прошивки устройства сведено к самому минимуму. Файл с прошивкой просто переносится на виртуальный диск (drag-and-drop), специальные инструменты теперь не нужны.

Поддерживаются Arduino IDE (интегрированная среда разработки), MakeCode, и многие другие. В качестве уникальных элементов добавлены USB-порт и блок заряда литиевых LiPo батарей. Базовая 3.3-вольтовая логика RAK3244 BasWAN Breakout Board поддерживается встроенным регулятором напряжения с максимальным пропускным током 500мА. Благодаря шагу между пользовательскими контактами 2.54 мм, коммутационная плата RAK3244 полностью подходит для беспаечного способа прототипирования электронных схем.

RAK3244 совместима со спецификацией LoRaWAN 1.0.2 и поддерживает связь в режиме точка-точка (Point-to-Point). Низкое энергопотребление и широкие возможности связи LoRa делают её подходящей для множества приложений в области Интернета вещей (IoT), таких как домашняя автоматизация, сети из датчиков и сенсоров, автоматизация зданий, приложения для персональных сетей (датчики и мониторы для здоровья / фитнеса и т. д.) 

Ключевые особенности

• Отличное решение как для начинающих, так и для опытных пользователей
• Быстрое прототипирование с технологией LoRa/LoRaWAN
• Доступно лёгкое использование большого количества датчиков и приводов среди существующих карт расширения.
• Открытый дизайн и ПО от Electronic Cats

Особенности LoRa

• Устройство LoRa-SiP с ультра-никзким энергопотреблением
• Рабочий частотный диапазон 868МГц. Аппаратно поддерживает от 862 МГЦ до 1020 МГЦ, RAK4260(H)
• Чувствительность приёмника до -148 дБм
• Максимальная мощность передатчика до 20 дБм
• Малый ток приёма RX 17мА (средний показатель)
• LoRa, (G)FSK, (G)MSK модуляция
• Расстояние передачи сигнала до 10км на открытой местности, до 2км в городской зоне

Технические характеристики

• Версия модели 2.0
• RAK4260 @ 48MHz с 3.3В логикой/питанием
• 256 КБ Флеш и 32КБ ОЗУ
• Кварцевый резонатор 32.768КГц для генерации тактовой частоты и RTC
• 3.3-вольтовый преобразователь напряжения с пиковой нагрузкой 500мА
• Поддержка нативного USB, USB-загрузчик и последовательный порт для отладки
• 20 контактов ввода/вывода, доступных на штыревых разъёмах
• Поддержка ШИМ, UART, I2C, SPI, внешних прерываний ExtInt
• 5 входов АЦП, разрядность 12-бит
• Встроенный блок заряда LiPo батареи со светодиодным индикатором, отображающим состояние
• Разъём внешней батареи JST S2B-PH-SM4-TB(LF)(SN)
• Программируемый светодиод на цифровом выводе 13
• Вывод управления питанием
• Кнопка и вывод сброса
• 4 монтажных отверстия
• Размер платы 50.8 х 22.86 мм
• Вес 6.9 гр

Комплектация RAK3244 BastWAN Breakout Board

• RAK3244 BastWAN плата разработчика Х 1шт
• LoRa-антенна 868МГц Х 1шт
• Кабель Micro-USB Х 1шт
• Штыревые вилки PLS-4 Х 8шт
• Провод для аккумулятора с разъёмом Х 1шт

Блок-схема RAK3244

Аппаратная часть

Внешний вид коммутационного модуля с расположением компонентов на плате.

Цифровые интерфейсы

• Интерфейс SWD - программирование через инструмент DAPLink требует подключения всех четырёх выводов. Желательно не переназначать эти выводы как GPIO, оставив их открытыми для задач программирования.
  • 3V3 - питание
  • SWDIO - данные
  • SWCLK - синхронизация
  • GND - питание

• Универсальный асинхронный интерфейс UART
  • UART_RX - входящие данные
  • UART_TX - исходящие данные
• Интерфейс I2C подключен к чипу ATECC608A, и предназначен для разработки криптографических приложений: менеджмент сетевых ключей для конечных устройств, шифрование персональной идентификационной информации (ПИИ), безопасный запуск и защита загружаемых данных, экосистема управления c алгоритмами антидублирования. Дополнительная I2C-периферия подключается к двум контактам в ряде выводов J3:
  • I2C_SCL - синхронизация
  • I2C_SDA - двунаправленные данные
• Три вывода с интерфейсом SPI имеют прямую внутреннюю связь с приёмо-передатчиком LoRa в чипе ATSAMR34J18B. Поэтому не рекомендуется использовать их или переназначать выводы на GPIO.
  • SPI_MOSI - данные от ведущего к ведомому
  • SPI_MISO - данные от ведомого к ведущему
  • SPI_CLK - синхронизация

Радиочастотные интерфейс

Радиочастотный вывод RFC модуля RAK4260(H) выведен на антенный разъём SMA, предназначен для подключения внешней антенны LoRa.

Предупреждение. Не рекомендуется включать питание RAK3244 BastWAN Feather без установленной SMA-антенны LoRa, иначе плата может быть повреждена.

Функциональное назначение выводов RAK3244 (распиновка)

J2 определение выводов

J3 определение выводов

J5 определение выводов

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Принципиальная схема RAK3244 BastWAN v2.0 (.PDF)
2. Спецификация на линейный понижающий регулятор AP2112 (англ., PDF)
3. Спецификация на крипточип с апаратным хранилищем секретных ключей Microchip ATECC608A (англ., PDF)

Программное обеспечение

1. Загрузчик (bootloader) для RAK3244 BastWAN bootloader-bast-wan-v3.4.0.bin

Полезные ссылки

1. Краткое руководство пользователя RAK3244 BastWAN Breakout Board
2. Репозиторий ElectronicCats RAK3244 BastWAN
3. Поддержка RAK3244 BastWAN в среде разработки Arduino IDE
4. Чипы серии SAM R34/R35 Microchip