RAK3272(H)-SiP WisDuo Коммутационная плата разработчика LoRa LРWAN EU868

Набирающая популярность молодая и перспективная технология беспроводной связи LoRa функционирует в безлицензионных субгигагерцовых радиочастотных диапазонах, таких как 433 МГц, 868 МГц (Европа), 915 МГц (Северная Америка), и в ряде других территориальных зон, среди которых присутствуют Китай, Россия, Индия, Австралия, Корея и Азия). Технология LoRa подарила миру возможность передачи радиосигналов на большие расстояния, а это до 10 км и даже более в сельской местности, а также до 2 км в городских условия с высокой плотностью застройки. Обладая столь внушительными показателями дистанции, с учётом бюджетного ценового диапазона клиентского оборудования с низким энергопотреблением (менее 10 мкА), гораздо более эффективна в спектре IoT-решений по сравнению с повсеместно распространёнными аналогами WiFi и Bluetooth. Технология представлена в двух частях: LoRa (физический уровень), и LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) верхние уровни. LoRa - это технология физического уровня, использующая модуляцию с расширенным спектром частот (CSS). Это первая недорогая реализация CSS для коммерческого использования.

Коммутационная плата RAK3272-SiP Breakout Board спроектирована специально для задач разработки и тестирования с лёгким доступом к выводам на плате. Посадочное место на плате визуально очень похоже на форм-фактор XBee, в тоже время с ним не совместимо. Ключевая цель дизайна коммутационной платы - перенос всех доступных контактов модуля RAK3272-SiP на штыревые разъёмы со стандартным шагом 2.54 мм. Ядром платы служит чип STM32WLE5CC ARM Cortex-M4 48МГц с ультранизким энергопотреблением. В составе системы в одном блоке (SiP) контроллера STM32WLE5, компанией STMicroelectroincs впервые в мире интегрировано собственное радио-решение, идейно позаимствованное у Semteсh SX126x, и целиком поддерживающее модуляцию LoRa для сетей дальнего радиуса LoRaWAN, а также модуляции (G)FSK, (G)MSK, и BPSK. В созданной производителем однокристальной системе STM32WLE5CC в наибольшей степени оптимизирован расход электроэнергии, доведённый до рекордно низкой отметки всего 1.69 мкА в режиме сна. Благодаря совершенно новой схеме энергопотребления, LoRa-система на чипе STM32 способна гораздо дольше продлевать жизнь умных IoT-устройств с автономным питанием. 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.) 

Приёмопередатчик RAK3272-E оснащён двумя разъёмами подключения внешних антенн IPEX и SMA, совместим с классами устройств A, B и С спецификации LoRaWAN 1.0.3, и способен вещать в европейском диапазоне частот EU868. Поддерживает коммуникационное соединение Точка-Точка (P2P, Poin to Point), виды активации LoRaWAN - ОТАА/АВР, настройку и управление текстовыми АТ командами через аппаратную последовательную шину UART. Набор компонентов API RUI3 предусматривает интеграцию стека АТ команд на этапе разработки индивидуального варианта ПО для любого решения на основе RAK3272-SiP.

Технические характеристики

• Модель: RAK3272-SiP WisDuo Breakout Board (SKU:315042)
• Напряжение питания: 1.8В ~ 3.6В DC
• Энергопотребление в режимах
  • сна: 1.69 мкА
  • передачи (20 дБм) TX: 87 мА
  • приёма RX: 5.22 мА
• Чипсет: STM32WLE5, 32-разрядный микроконтроллер Arm® Cortex®-M4 48 МГц и радиопередатчик Semtech SX126x с частотой менее 1 ГГц, система в блоке
• Оперативная память: 64 КБ
• Флеш-память: 256 КБ с автокорректировкой битовых ошибок (ECC)
• Радиочастотный диапазон: 868МГц (регион EU868)
• Стек протоколов LoRaWAN 1.0.3
• Мощность LoRa-передатчика (Tx) до 22 дБм
• Чувствительность приёмника (Rx): до -148 дБм
• Коэффициенты расширения: SF5 - SF12
• Маломощная беспроводная система с шириной канала от 7.8кГц до 500кГц
• Модуляция: LoRa, (G)FSK, (G)MSK, BPSK
• Дальность радиосвязи: до 15км на открытой местности с оптимизированной антенной, до 2 км в городских условиях с плотной застройкой
• Аппаратное шифрование: AES 256-бит
• Антенна: внешняя
• Антенный разъём: IPEX U.FL, SMA (по умолчанию)
• Аппаратные интерфейсы: UART/I2C/GPIO/SPI/SWD/ADC
• Поддержка ПО: RUI3, АТ команды
• Скорость шины UART: 115200 бод
• Шаг между выводами: 2.54 мм (0.1")
• Температура эксплуатации: -40 °C ~ 85 °C
• Размер: 41.8 х 25.4 мм

Комплектация

• Коммутационная плата RAK3272H-SiP - 1шт
• LoRa SMA 2дБи антенна 868МГц - 1шт
• Провода Dupon - 18шт

Расположение и назначение выводов коммутационной платы RAK3272-SiP WisDuo

J3 определение контактов

J4 определение контактов

J5 определение контактов

J6 определение контактов

J7 определение контактов

J8 определение контактов

Радиочастотные интерфейс

На коммутационной плате RAK3272-SiP Breakout Board LoRaWAN представлены радиочастотные разъёмы для внешней антенны LoRa: активный антенный разъём штекер SMA J1 и неактивный антенный порт iPEX J2. Выбор осуществляется соединительной перемычкой R3/R5 (см.принципиальную схему).

Предупреждение. Не рекомендуется включать питание RAK3272-SiP WisDuo Lora без установленной SMA-антенны LoRa, иначе плата может быть повреждена.

Обновление ПО модуля RAK3272-SiP WisDuo LoRa EU868 SMD

Обновление ПО для RAK3272-SiP производится через последовательную шину UART2. В Разделе ПО представлено несколько файлов с прошивками RAK3272-SiP. Файл .bin содержит только код приложения RUI3, и обновляется через утилиту RAK DFU Tool. RAK3272 должен машинально входить в режим BOOT на этапе прошивки из RAK DFU Tool или WisToolBox. Если режим BOOT не инициализируется, следует дважды заземлить RESET (или дважды нажать кнопку сброса, если доступна) для принудительного запуска режима BOOT.

Файл. hex включает код загрузчика и код приложения RUI3, и загружается в RAK3272-SiP из программы STM32CubeProgrammer (удаление всех конфигураций в устройстве) с использованием программатора ST-Link.

Электрическая принципиальная схема коммутационной платы RAK3272-SiP

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Спецификация контроллера STM32WLE5CC ARM Cortex-M4 48МГц (англ., PDF)
2. Спецификация 2дБи SubG LoRa антенна 868 МГц (англ., PDF)
3. Краткое руководство пользователя коммутационной платы RAK3272-SiP
4. Справочник АТ команд для RAK272-SiP
5. STM32CubeProgrammer руководство для модулей RAK
6. Модуль RAK3172 основы низкоуровневой разработки

Программное обеспечение

1. Образ прошивки для RAK3272-SiP в .HEX
2. Образ прошивки для RAK3272-SiP в .BIN
3. Инструмент обновления прошивки RAK DFU Tool