RAK4260(H) WisDuo Коммутационная плата LoRa диапазона 868МГц

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 RAK4260 Breakout Board спроектирована специально для задач разработки и тестирования с лёгким доступом к выводам на плате. Дизайн и посадочное место на коммутационной плате визуально очень похоже на форм-фактор XBee, в тоже время с ним не совместимо. Главная цель коммутационной платы исполнения заключается в переносе выводов модуля RAK4260 на штыревые контакты с шагом 2.54 мм.

Главным компонентом платы выступает независимый чип-модуль RAK4260, построенный на основе микроконтроллера ATSAMR34J1B. Он содержит в себе ядра 32-битного ARM Cortex M0+ и LoRa-трансивера SX1276. Высокий уровень интеграции помог добится впечатляющих результатов: энергопотребление у RAK4260 Breakout Board в режиме сна всего 860 нА, а также высокая выходная мощность радиочастотного сигнала LoRa (20 дБм) в рабочем режиме. В дополнение ко всему, коммутационная плата содержит криптографический сопроцессор ATECC608A, позволяющий на аппаратном уровне хранить и управлять идентификационными ключами, применяемыми для защиты конфиденциальности, целостности, и подлинности данных в сеансах связи между интеллектуальными устройствами IoT. Именно этим средством защиты коммутационная плата RAK4260 отличается от других (в сравнении с RAK4200 и RAK4600), гарантируя в будущем совершенно иной, значительно более надёжный уровень безопасности в используемых электронно-вычислительных платформах.

RAK4260 совместим 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.)

Технические характеристики

• Модель: RAK4260 Breakout Board v2.0
• Напряжение питания: 2.0В ~ 3.6В
• Частотный диапазон: 868МГц
• SiP-процессор ATSAMR34J18B
• Ядра: ARM 32-бит Cortex M0+ 48МГц, приёмо-передатчик LoRa
• Криптографический чип ATECC608A
• Маломощная беспроводная система с шириной канала от 7.8кГц до 500кГц
• Ультранизкое энергопотребление 860нА в режиме сна (до 126.3мА в режиме LoRa TX@20дБм)
• Аппаратная поддержка UART/I2C/ADC/SPI
• 32 КБ оперативной памяти
• 256 КБ флеш-памяти с автокорректировкой битовых ошибок (ECC)
• 6 КБ EEPROM-памяти с автокорректировкой битовых ошибок (ECC)
• Кварцевый резонатор 32 МГц с технологией TXCO, 3.3-вольтовая логика/питание
• Мощность LoRa-передатчика (Tx) до 20 дБм
• Чувствительность приёмника: до -148 дБм
• Модуляция LoRa: (G)FSK, (G)MSK
• Совместимость с XBee: нет
• Размеры платы: 32.5 х 24.5 мм
• Температурный диапазон: -40°C to +85°C

Комплектация

• Коммутационная плата RAK4260 (H) v2.0 - 1шт
• LoRa антенна 868МГц - 1шт
• Провода Dupon - 24шт

Расположение элементов RAK4260 (H) WisDuo

Цифровые интерфейсы

• Интерфейc SWD - программирование через DAPLink требует подключения всех четырёх выводов. Желательно не переназначать выводы как GPIO, оставив их открытыми для целей программирования
  • 3V3 - питание
  • SWDIO - данные
  • SWCLK - синхронизация
  • GND - питание
• Два порта с интерфейсом UART
  • UART1 - интерфейс по умолчанию
  • UART3 - резервный, может также использоваться как GPIO
• 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. Интерфейс I2C расположен на двух выводах:
  • I2C_SCL - синхронизация
  • I2C_SDA - данные
• Четыре 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
  • SPI_MISO - данные
  • SPI_CLK - синхронизация
  • SPI_CS - выбор чипа

Радиочастотные интерфейс

J4 — припаянный к плате антенный разъём SMA для внешней антенны LoRa.

Предупреждение. Не рекомендуется включать питание RAK4260 WisDuo Lora без установленной SMA-антенны LoRa, иначе плата может быть повреждена.

Функциональное назначение выводов RAK4260 (распиновка)

J5 определение выводов

J6 определение выводов

J11 определение выводов

J13-J14 определение выводов

Принципиальная схема RAK4260 Breakout Board

Техническая документация

1. Модуль RAK4260 описание продукта (англ., PDF)
2. Модуль RAK4260 WisDuo LoRa спецификация (англ., PDF)

Программное обеспечение

1. Прошивка RAK4260 (rar архив)

Полезные ссылки

1. Краткое руководство пользователя RAK4260 Breakout Board
2. Чипы серии SAM R34/R35 Microchip