RAK4600(H) WisDuo Оценочная плата разработчика LoRa 868МГц / BLE 5.0

Оценочная плата RAK4600 Evaluation Board — это продукт линейки WisBlock, состоящий из модуля RAK4600 WisDuo LPWAN / BLE5.0 и базовой платы разработки проектов RAK5005 WisBlock Base Board. Оценочная плата RAK4600 Evaluation Board оснащена доступом ко всем имеющимся в модуле LPWAN RAK4600 портам последовательных интерфейсов (I2C/UART) и портам GPIO с простой настройкой, для их прямого использования в LoRa- и Bluetooth приложениях. Опционально поддерживается антенна NFC, её активация возможна через переназначение функций в аппаратной части.

Центральный процессор включает в себе чипы 32-битного ARM микроконтроллера Nordic Semt. nRF52832 (Cortex M4F) и радиочастотного LoRa-приёмопередатчика SX1276, а также поддерживает единый интерфейс RAK (набор библиотек открытого исходного кода RUI), способствующий быстрой и лёгкой разработке персональной версии ПО (прошивки). Система из двух интегрированных чипов имеет крайне низкое энергопотребление, всего 2 мкА в спящем режиме, и высокую выходную мощность LoRa (до 20 дБм макс) в рабочем режиме. Модуль совместим со спецификацией LoRaWAN 1.0.2 и Bluetooth BLE 5.0, поддерживает организацию коммуникаций между конечными устройствами Точка-Точка (P2P LoRa, Point-to-Point).

Модуль RAK4600 предоставляет разработчику возможность быстрого старта и изучения мира LoRA/LPWAN. Модуль RAK4600 считается одним из востребованных в приложениях, требующих сбор данных на больших расстояниях, с одновременным экономичным 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: RAK4600-HF (связка nRF52832 + SX1276) в SMD-корпусе
• Питание: 3.3 В (2.0 ~ 3.45 В)
• Энергопотребление:
  • 125 мА в режиме передачи сигнала LoRa на мощности 20 дБм (Bluetooth отключен)
  • 17 мА в режиме приёма сигнала LoRa на скорости 35.7Кб (Bluetooth отключен)
  • 9.0 мА в режиме передачи сигнала Bluetooth на мощности 4 дБм (LoRa отключен)
  • 11.5 мА в режиме приёма сигнала Bluetooth на скорости 2 Мб (LoRa отключен)
  • 2.0 мкА в режиме сна
• Программные интерфейсы: USART, GPIO, I2C, SWD
• Поддержка NFC (опционально)
• Открытое ПО со встроенными АТ командами
• Сертификация: TELEC CE, FCC, KCC, MIC, RoHC
• Эксплуатационная температура: -40˚С ~ +80˚С

LoRa

• Процессор: SX1276 с ультра-низким энергопотреблением
• Частотный диапазон: 863 ~ 870 МГц, Европейский регион EU868
• Модулируемый сигнал: LoRa/FSK/GFSK/OOK, двунаправленный полудуплексный режим
• Протокол канального уровня: LoRaWAN, спецификации классов А и С конечных устройств
• Мощность передатчика, макс.: 100мВт (20 дБм)
• Чувствительность приёмника
  • Показатель уровня принимаемого сигнала, мин. (RSSI): -130 дБм
  • Отношение сигнал/шум, мин. (SNR): -15 дБ
• Интермодуляционные искажения IIP3: -11 дБм
• Дистанция связи LoRa: до 2 км в городской зоне, до 15 км на открытой местности
• Поддержка сетевой топологии: звезда, точка-точка (Point to Point)
• Поддержка активации: по воздуху (OTAA) / персонализация (ABP)
• Скорость передачи данных по воздуху, макс.: 300 кбит/с

Bluetooth BLE 5.0

• Процессор: nRF52832 с ультра-низким энергопотреблением
• Ядро: 32-битный ARM Cortex M4F
• Память: 64КБ ОЗУ, 512 КБ ПЗУ флеш
• Частотный диапазон: 2.36 ~ 2.4835 ГГЦ
• Модулируемый сигнал: GFSK
• Мощность BLE5.0: от -20 до +4 дБм, с шагом 4 дБ
• Чувствительность приёмника: до -96 дБм
• Скорость передачи данных по шине UART: 1200-115200 бит/с

Комплектация

• Оценочная плата RAK4600(H) WisDuo Х 1 шт.
• Кабель Micro USB Х 1 шт.
• Антенна LoRa iPEX Х 1 шт.
• Антенна Bluetooth iPEX Х 1 шт.
• Набор проводов Dupont Х 1 комп.
• 4-контактный штыревой разъём PLS-4 Х 2 шт.

Интерфейсы оценочной платы RAK4600 LoRa/LPWAN/Bluetooth

Программный интерфейс SWD

Во время прошивки с применением инструмента RAKDAP1 DAPLink, требуется подключение всех четырёх соответствующих контактов к разъёмам программатора DAPLink:

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 на контакты GPIO.

Схема подключения RAKDAP1 к плате RAK4600(Р) EVB LoRa 868 МГц / Bluetooth 5.0

РЧ интерфейс

Радиочастотные контакты модуля RAK4600 EVB Evaluation Board соединяется с внешней антенной LoRa и Bluetooth через стандартный антенный коннектор iPEX.

Примечание. Перед включением питания RAK4600 EVB следует сначала установить обе антенны. Иначе это может привести к повреждению платы.

Таблица логики управления РЧ-переключателем

Уровень напряжения H = 1.8 ~ 5.0 вольт, L = 0 вольт

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 преоборазователя сигналов из USB в последовательные данные и наоборот.

Определение выводов (распиновка) RAK4600 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. К этим группам могут быть подключены линии проводной передачи сигналов I2C, UART, ADC, и т.д.

Определение выводов группы J10 4-pin

Примечание. Последовательный интерфейс UART2 доступен только в кастомной версии прошивки, разработанной в программной среде Nordic SDK. По умолчанию в оригинальной прошивке RAK4600 или в прошивке RUI SDK, выводы UART2 не могут быть использованы.

Определение выводов группы J11 4-pin

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

Определение выводов группы J12 4-pin

Определение выводов для внешних модулей ввода/вывода

Определение выводов группы J7 40-pin IO SLOT

Определение выводов для разъёмов внешних сенсорных плат

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 RAK4600 установлен разъём P1 с гнездом JST PHR-2 с расстоянием между контактами 2мм. Определение выводов группы Battery

Полная спецификация совместимой с RAK4600 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 RAK4600 установлен разъём гнездо JST ZHR-2 с расстоянием между контактами 1,5мм. Определение выводов группы SOLAR

Полная спецификация солнечной панели, совместимой с RAK4600

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

Светодиодные индикаторы

В схеме платы базовой RAK5005-O предусмотрены три светодиодных индикатора, однако два из них, синий и зелёный, не подключены к чипу RAK4600(H):

• 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 НЕ подключен
• Синий светодиод НЕ подключен

Кнопка сброса RESET

Механическая кнопка сброса RESET соединена с контактом сброса платы RAK4600. Во время нажатия сбрасывает микроконтроллер.

Физические размеры, мм

Программное обеспечение

1. Прошивка модуля RAK4600 (zip-архив)

Техническая документация

1. Справочник АТ команд для модуля RAK4600 (англ., PDF)
2. Принципиальная схема WisDuo RAK4600 (PDF)
3. Принципиальная схема WisDuo RAK4600 EVB (PDF)
4. Спецификация Semtech SX127x (англ., PDF)
5. Спецификация nRF52832 (англ., PDF)

Дополнительная документация

1. Спецификация LoRaWAN v1.0.2 (англ., PDF)

Полезные ссылки

1. Ресурсы с открытым исходным кодом на сайте GitHub
2. Руководство по разработке ПО для RAK811, RAK4200, RAK4270 и RAK4600 на основе RUI SDK
3. Руководство по подключению и настройке RAK4600 EVB