RAK4260(H) WisDuo Оценочная плата разработчика LoRa LPWAN в диапазоне 868МГц

Оценочная плата RAK4260 Evaluation Board — это продукт линейки WisBlock, состоящий из модуля RAK4260 WisDuo LPWAN и базовой платы разработки проектов RAK5005-WisBlock Board. Оценочная плата RAK4260 Evaluation Board оснащена доступом ко всем имеющимся в модуле LPWAN RAK4260 портам последовательных интерфейсов (I2C/SPI/UART) и портам GPIO с простой настройкой, для их прямого использования в LoRa-приложениях. Центральный процессор Microchip ATSAMR34J18 SiP включает в себе ядра 32-битного ARM микроконтроллера Cortex M0+ и радиочастотного LoRa-приёмопередатчика SX1276, а также поддерживает единый интерфейс RAK (RUI), способствующий быстрой и лёгкой разработке персональной версии ПО (прошивки). Система в упаковке (SiP) из двух интегрированных чипов имеет сверхнизкое энергопотребление, всего 790 нА в спящем режиме, и высокую выходную мощность LoRa (до 20 дБм макс) в рабочем режиме. Модуль совместим со спецификацией LoRaWAN 1.0.2, поддерживает коммуникацию между конечными устройствами Точка-Точка (P2P LoRa, Point-to-Point).

Модуль RAK4260 предоставляет разработчику возможность быстрого старта и изучения мира LoRA/LPWAN. Модуль RAK4260 считается одним из самых востребованных в приложениях, требующих сбор данных на больших расстояниях, с одновременным сверхэкономичным энергопотреблением и продолжительной работоспособностью. Он может работать от питания через USB, 3.7-вольтового LiPo аккумулятора, или от 5-вольтовой солнечной батареи.

Технические характеристики

• Модель: RAK4260-E EVB Evaluation Board (SKU:315008)
• Напряжение питания: 3.7В ~ 4.2В (аккумуляторная батарея), 5В (солнечная батарея)
• Потребление тока: 10мкА ~ 130мА
• Ядро: ARM 32-бит Cortex M0+ с компонентом защиты памяти, LoRa приёмопередатчик SX1276
• 256 КБ флеш-памяти, 40 КБ оперативной памяти
• Частотный диапазон: 868МГц (регион EU868)
• Модуляция: LoRa, (G)FSK, (G)MSK
• Ультранизкое энергопотребление, до 790нА в режиме сна (до 126.3мА в режиме LoRa TX@20дБм)
• Мощность LoRa-передатчика (Tx) до 20 дБм
• Чувствительность приёмника: до -148 дБм
• Кварцевый резонатор 32 МГц с технологией TXCO, 3.3-вольтовая логика/питание
• Аппаратная поддержка UART/I2C/GPIO/ADC/SPI
• Модуляция ШИМ: на всех цифровых выходах
• Встроенные программируемые светодиоды
• Размеры платы: 60 х 30 мм
• Температурный диапазон: -40°C to +85°C

Технология беспроводной связи LoRa (Long Range)

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.

Комплектация

• Оценочная плата RAK4260 (H) Evaluation Board - 1шт
• LoRa антенна 868МГц (iPEX) - 1шт
• 4-контактный разъём - 2шт
• Кабель Micro USB - 1шт
• Провода Dupon - 9шт

Интерфейсы оценочной платы RAK4260 LoRa/LPWAN

Отладочный интерфейс SWD

Во время программирования, рекомендуется подключение всех четырёх контактов к разъёмам программатора J-Link:

1. 3V3 - напряжение питания
2. SWDIO - двунаправленный сигнал данных
3. SWCLK - сигнал тактирования
4. GND - общий, заземление

Примечание. В качестве наилучшего варианта следует оставить выводы интерфейса SWD не задействованными (если они не используются по прямому назначению). Не следует переназначать их для иных целей, как контакты GPIO.

РЧ интерфейс

Радиочастотный контакт модуля RAK4260 EVB Evaluation Board соединяется с внешней антенной LoRa через стандартный антенный коннектор iPEX.

Примечание. Перед включением питания RAK4260 EVB следует установить антенну. Эксплуатация модуля без антенны может привести к перманентному повреждению схемы платы.

Таблица логического управления переключением РЧ-режимов (L-низкий, H-высокий)

USB интерфейс

Встроенный коннектор Micro-B USB полностью соответствует спецификации USB 2.0. Шина данных порта USB (USB D+, USB D-) присоединена к чипу USB-Serial CH340, в котором реализованы функции простого преобразователя сигналов из USB в последовательные данные и наоборот.

Распределение и назначение выводов (распиновка) RAK4260 EVB

Группы дополнительных контактов с маркировками J10, J11 и J12 предназначены для использования с внешними периферийными устройствами ввода/вывода и имеют стандартный шаг между отверстиями 2.54мм. Некоторые шины проводной трансляции данных и сигналов от модулей с контроллерами (MCU) могут быть подключены к этим контактам (например, I2C, UART, ADC и т.д.).

Определение выводов группы J10 4-pin

Определение выводов группы J11 4-pin

Примечание.  Контакт 3V3_S - это источник другого 3,3-вольтового напряжения, включением/выключением которого можно управлять с помощью микроконтроллера. Для сбережения энергии, если сенсоры не используются, следует установить IO2=0.

Определение выводов группы J12 4-pin

Распределение и назначение выводов коннектора модулей ввода/вывода

Определение выводов группы J7 40-pin IO SLOT

Распределение и назначение выводов коннектора сенсорных модулей

Определение выводов группы J4 24-pin, SLOT_A

Определение выводов группы J6 24-pin, SLOT_B

Определение выводов группы J8 24-pin, SLOT_C

Определение выводов группы J9 24-pin, SLOT_D

Батарейный коннектор

Для подключения внешней LI-Ion батареи, на плату RAK4260 установлен разъём гнездо JST PHR-2 с расстоянием между контактами 2мм. Определение выводов группы Battery

Полная спецификация совместимой с RAK4260 батареи

Примечание. Напряжение Li-Ion батареи не должно превышать 4.3 вольта. Важно соблюдение полярности во время подключения батареи. Не все коннекторы имеют одинаковое подключение.

Коннектор солнечной панели

Для подключения внешней солнечной панели, на плату RAK4260 установлен разъём гнездо JST ZHR-2 с расстоянием между контактами 1,5мм. Определение выводов группы SOLAR

Полная спецификация солнечной панели, совместимой с RAK4260

Примечание. Напряжение на выходе солнечной панели не должно превышать 5.5 вольт. В ином случае плата может быть повреждена.

Светодиодные индикаторы

В схеме оценочной платы разработчика RAK4260(H) EVB предусмотрены три светодиодных индикатора, предназначенные для целей:

• Красный светодиод связан с чипом контроллера заряда батареи, отображает текущий статус заряда. В процессе заряда горит ярким светом. Когда заряд батареи полон, тускло светиться или выключен
• Зелёный светодиод подключен к контакту PA27 модуля микроконтроллера
• Синий светодиод подключен к контакту PA06 модуля микроконтроллера

Кнопка сброса RESET

Механическая кнопка сброса RESET соединена с контактом сброса платы RAK4260. Во время нажатия сбрасывает микроконтроллер.

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Модуль RAK4260 описание продукта (англ., PDF)
2. Модуль RAK4260 WisDuo LoRa спецификация (англ., PDF)
3. Принципиальная схема RAK4260-E (PDF)

Программное обеспечение

1. Прошивка RAK4260 (rar-архив), последнее обновление

Полезные ссылки

1. Низкоуровневая разработка ПО и прошивка оценочной платы RAK4260
2. Краткое руководство пользователя RAK4260 EVB
3. Спецификация SAM R34/R35 Microchip
4. Справочное руководство SAM R34 / R35 Microchip LoRaWAN Stack Software API