我需要构建一个可靠的 LoRa 设备,以便为朋友农场即将进行的项目进行范围等方面的测试。该设备的制造成本必须超低,并且功耗要尽可能低。为了实现这一点,我决定使用 RA-02 以及 ATMEGA328P,它在进入睡眠状态时消耗的电流非常少。不过,将一直处于待机状态。
使用标准 Arduino 或其他 ATMEGA 驱动的开发板构建它可能会非常混乱,如下图所示:
带有 ATMEGA328P PCB 的 RA-02 LoRa 模块
标准的 Arduino 会更糟,因为您需要在 SPI 引脚上进行电平转换,因为 RA-02 是 3.3v 设备,带有 GPIO,不能耐受 5v 。
因此,这个问题需要一个专用的定制 PCB,分阶段设计,当然还要经过全面测试。在这样做的同时,我需要设计一些模块化和可用的东西。
我提出了以下设计,作为第一阶段的原型:
LoRa 基本模块原型
PCB 基本上是一个 Arduino Nano 风格的 PCB(就 IO 而言),在 SPI 线路(SCK、MISO、MOSI、SS)上具有电平转换以及 Lora 复位和 IRQ 引脚(这对于唤醒至关重要稍后启动处理器)。
由于原型将主要用于实验室,后续才会进行一些户外测试,因此未提供电池充电电路。两个 LDO 稳压器 5v 和 3.3v 从 7.5 至 12v 的直流输入为 ATMEGA328P 和 RA-02 供电。
电平转换固定在双向 5v 到 3v 逻辑电平,所有未使用的 GPIO 都被分解到接头上。
代码可以通过 ICSP 或 USB 转串口转换器上传到 MCU,因为我没有在板上添加这些代码,以便以后节省空间和电力。
控制引脚如下:
RA-02 模块 ATMEGA328P
SCK D13
MISO D12
MOSI D11
NSS D10
RESET D9
IQR(DIO0) D2 ( 中断 0 )
DIO1 未在第一阶段原型中分解
DIO2 未在第一阶段原型中分解
DIO3 第一阶段原型未突破
DIO4 未在第一阶段原型中分解
示意图
PCB – 顶部
PCB – 底部
软件
该板与 Sandeep Mistry 的 LoRa 库兼容。其他库也可以工作,但尚未经过测试。
#include
#include
const int csPin = 10; // LoRa radio chip select
const int resetPin = 9; // LoRa radio reset
const int irqPin = 2; // change for your board; must be a hardware interrupt pin
byte msgCount = 0; // count of outgoing messages
int interval = 2000; // interval between sends
long lastSendTime = 0; // time of last packet send
void setup() {
Serial.begin(9600); // initialize serial
while (!Serial);
Serial.println("LoRa Duplex - Set spreading factor");
// override the default CS, reset, and IRQ pins (optional)
LoRa.setPins(csPin, resetPin, irqPin); // set CS, reset, IRQ pin
if (!LoRa.begin(433E6)) { // initialize ratio at 433 MHz
Serial.println("LoRa init failed. Check your connections.");
while (true); // if failed, do nothing
}
LoRa.setSpreadingFactor(8); // ranges from 6-12,default 7 see API docs
Serial.println("LoRa init succeeded.");
}
void loop() {
if (millis() - lastSendTime > interval) {
String message = "LoRa TEST"; // send a message
message += msgCount;
sendMessage(message);
Serial.println("Sending " + message);
lastSendTime = millis(); // timestamp the message
interval = random(2000) + 1000; // 2-3 seconds
msgCount++;
}
// parse for a packet, and call onReceive with the result:
onReceive(LoRa.parsePacket());
}
void sendMessage(String outgoing) {
LoRa.beginPacket(); // start packet
LoRa.print(outgoing); // add payload
LoRa.endPacket(); // finish packet and send it
msgCount++; // increment message ID
}
void onReceive(int packetSize) {
if (packetSize == 0) return; // if there's no packet, return
// read packet header bytes:
String incoming = "";
while (LoRa.available()) {
incoming += (char)LoRa.read();
}
Serial.println("Message: " + incoming);
Serial.println("RSSI: " + String(LoRa.packetRssi()));
Serial.println("Snr: " + String(LoRa.packetSnr()));
Serial.println();
}
未来可能的计划拓展
该项目的未来计划包括:
– 集成 LiPo 电池充电模块和升压转换器,使设备能够依靠电池供电运行
– 与 ESP32 或类似设备集成,构建简单的 GATEWAY 设备
– CAN-BUS 控制器集成,允许将多个传感器添加到一个无线电模块
– IO 卡,具有电隔离输入和继电器输出,用于远程控制和监控应用
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