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RA 02带电平转换器的分线器

消耗积分:0 | 格式:zip | 大小:0.01 MB | 2022-08-04

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PCB图如下:
poYBAGKxpYWAR7OdAADCixW0UyM373.jpg
poYBAGKxpYWAR7OdAADCixW0UyM373.jpg

描述

RA-02 带电平转换器的分线器

面包板和初学者友好型 RA-02 分线模块

 

大多数创客和电子爱好者可能已经知道 RA-02 LoRa 模块。他们中的许多人可能拥有一两个 RA-02 Breakout 模块……对于那些拥有的人,他们肯定会知道使用这个特定的 Breakout 模块时遇到的问题……

RA-02 模块本身就是一个很棒的套件,当在定制 PCB 上使用时,它的设计考虑了该模块的所有小秘密,是一种乐趣。然而,以现有的外形尺寸使用 RA-02 分线模块确实会带来很多独特的挑战,如果您没有意识到这些挑战,可能会导致很多令人沮丧的时刻,甚至会导致模块永久损坏。 ..

这些挑战是什么

1) 该模块基于 Semtech 的 SX1278 芯片,为 3v 设备。IO 引脚不兼容 5v,但与 5v 一起使用时似乎可以工作几个小时左右……这导致很多人,尤其是在 Youtube 上,认为可以向该模块发送 5v 逻辑信号……

我还没有看到任何 Youtube 视频告诉观众至少使用电阻分压器或逻辑转换器......人们只是不知道,而那些知道的人似乎保持沉默!

添加逻辑转换器实际上由数据表指定。

2) 添加逻辑转换器意味着添加额外的布线,对于基于面包板的项目,这会增加复杂性。

3) 您总共需要连接 4 个接地引脚。没有连接所有这些,会导致有趣的事情发生,从过热到失败......(我在研究这个项目时的个人经验)

4)现有的分线模块不兼容面包板,导致浮动组件到处都是电线,导致连接不稳定等......

基本上类似于下图:

poYBAGKxpZGADXPEAACN0X6DmfU115.jpg

在这张图片中,我有一个现有的 RA-02 分线模块,带有一个 8 通道逻辑转换器和一个 Arduino Uno 克隆,以及使此设置成为可能所需的所有接线......确实有很多电线......

我的解决方案:

我设计并使用了很多 LoRa PCB,在所有这些 PCB 上,我使用 BSS138 N-MOS Mosfet 和 10k 电阻器实现逻辑转换。这是一种便宜且可靠的解决方案,但它会占用 PCB 上的大量空间,因为如果我要为 RA-02 的所有 GPIO 和 IO 引脚提供电平转换,这意味着需要 11 个 Mosfet 和 22 个 10k 电阻。 ..

我还经常遇到许多不必要的电线的问题,其中许多电线有时会直接开箱即用,在制作原型时。我通过设计一些专用的 PCB 解决方案部分解决了这个问题,但这并不总是理想的,

在面包板兼容模块上使用专用逻辑转换器 IC 和基于 Mosfet 的转换器来弥补差异似乎是个好主意,因此我继续设计了以下解决方案:

pYYBAGKxpZSAeIE6AADClxpg8YU031.jpg

分线板模块与面包板兼容,并且有明确标记的引脚以指示模块的 3v 和 5v 侧。

测试模块:

使用 5v 设备(Cytron 的 Maker Uno

对于我的第一次测试,我决定使用 Arduino Uno Clone 进行测试,因为这是大多数创客和学生都可以使用的。我使用了 Cytron 的 Maker Uno 平台,该平台配备了一些附加功能,例如诊断 LED 等,以使原型制作更加容易。

poYBAGKxpZaAfhpPAAB-OWeZYaQ709.jpg

可以清楚的看到,只需要接模块的5v逻辑端,同时给模块提供3v和5v+GND

在这个测试中,我使用了 Sandeep Mistry 的 LoRa 库和 Arduino IDE 来做一个快速测试草图。

连接如下:

RA-02 模块制造商 Uno

味噌 D12

莫西D11

SCK D13

NSS D10

RST D9

DIO0 D2

OE D8

(完整代码将在下面提供下载)

不过,让我们看一些重要的部分,以彻底了解如何使用该模块:

引脚声明

#include // 包含库

#include // 我使用了 Sandeep Mistry 的 LoRa 库,因为它易于使用和理解

常量 int csPin = 10; // LoRa 无线电芯片选择

常量 int resetPin = 9; // LoRa 无线电复位

常量 int irqPin = 2; // 改变你的板子;必须是硬件中断引脚

常量 int OEPin = 8; // 输出使能引脚,使能逻辑转换器

在设置功能中,我们需要做一些额外的工作,因为我们的 Maker Uno(或您的 Arduino Uno)是一个 5v 设备...

无效设置(){

 序列号.开始(115200);//初始化串口

 pinMode(OEPin,输出);// 将 OE 引脚设置为 Outout

 数字写入(OEPin,HIGH);// 并将其拉高以启用逻辑转换器

 而(!串行);

 Serial.println("LoRa Duplex - 设置扩频因子");

 // 覆盖默认的 CS、reset 和 IRQ 引脚(可选)

 LoRa.setPins(csPin, resetPin, irqPin); // 设置 CS、复位、IRQ 引脚

 if (!LoRa.begin(433E6)) { // 在 433 MHz 处初始化比率

  Serial.println("LoRa 初始化失败。检查你的连接。");

  而(真);// 如果失败,什么也不做

 }

 LoRa.setSpreadingFactor(8); // 范围从 6-12,默认 7 见 API 文档

 Serial.println("LoRa 初始化成功。");

}

比较,使用标准 RS-02 Breakout 模块,以及我自己的一个“Arduino 类型 PCB”

ATMEGA328P 带有 8 通道逻辑转换器。

poYBAGKxpZiAPzHcAACagD9k4cE161.jpg

正如我们所看到的,您需要更多的电线才能完成这项工作。还值得注意的是,我们在这块 ATMEGA328P PCB 上只有 8 个电平转换器,为了使用 RA-02 的所有 GPIO,我们还需要添加一个额外的外部逻辑转换器。

使用 3v 设备:

Cytron 创客 Nano RP2040

对于我的第二次测试,我决定勇敢一点,尝试使用新的 Raspberry Pi Pico(RP2040 微处理器)。我身边有很多这样的人,从来没有真正用过它们,因为我不太喜欢使用 MicroPython 或 CircuitPython,而且最近发布的 RP2040 的 Arduino Core 仍然很新。 .. 我决定使用我最近从 Cytron 购买的开发板,Maker Nano RP2040,因为它具有所有附加的诊断功能,让我的生活更轻松,我还将使用原始 Pi Pico 板进行测试,让那里的每个人都更容易获得它。

pYYBAGKxpZuAaZpvAAB6G_86cHo204.jpg

再一次,我使用了 Sandeep Mistry 的 LoRa 库,带有完全相同的 Arduino 草图,用于Maker Uno测试。(我显然需要更改引脚编号,因为 RP2040 对其 SPI 接口使用不同的引脚)。

Maker Nano RP2040 RA-02 分线模块

NSS 17

莫西19

味噌 16

SCK 18

第一时间 9

DIO0 8

在这种情况下,我们不需要 OE 引脚,因为 RP2040 是原生 3v 设备。因此,电平转换器可以保持禁用状态,其引脚处于三态(高阻抗)模式。

如果我们查看代码,它类似于 Maker Uno 的代码,只有 Pin 声明需要更改

#include // 包含库

#include

常量 int csPin = 17; // LoRa 无线电芯片选择

常量 int resetPin = 9; // LoRa 无线电复位

常量 int irqPin = 8; // 改变你的板子;必须是硬件中断引脚

字节 msgCount = 0; // 传出消息的计数

整数间隔 = 2000;// 发送间隔

长最后发送时间 = 0; // 最后一个数据包发送的时间

// 注意 SPI 在 RP2040 上有不同的名称,它有 2 个 SPI 端口。我们使用了端口 0

// CIPO(味噌)在引脚 16

// COPI (Mosi) 在引脚 19

// SCK 在引脚 18 上

// CE/SS 在引脚 17 上,正如上面已经声明的

我没有使用面包板,以使事情尽可能简单。

Cytron 的 Maker Pi Pico - 分线 PCB 上的 Pi Pico

poYBAGKxpZ2ARUkdAADN4BXH35c284.jpg

为了让事情变得更简单,无需使用面包板,我决定使用Maker Pi Pico PCB 进行 Original Pi Pico 测试。这个 PCB 基本上是一个大的分线模块,具有详细的引脚编号和一些诊断 LED,但它也使用原生 Pi Pico,通过堞形孔直接焊接到 PCB 上......所以,虽然技术上不是真正的独立 Pico,它让我的生活更轻松,因此被用于测试,因为我可以确定引脚的标记与原始 Pico 上的完全相同。

Maker Nano RP2040使用的代码完美运行,无需更改。

这篇文章现在已经很长了,所以我决定不在这里包括我对 ESP-12E ( NodeMCU ) 或 ESP32 开发板的测试......它们也能按预期工作。

总之

当我开始这个项目时,我着手解决一个问题(对我个人而言),这可能会帮助许多其他人使用 RA-02 模块来完成更多的项目和任务。当前形式的 Breakout 模块也可以与 RA-01h 模块(915Mhz 模块)一起使用,无需任何更改。所有 GPIO 引脚均已分线,并可通过分线模块两侧的全逻辑转换引脚访问。

我希望这对某人有用。在这个阶段我也不会发布完整的原理图,因为我可能会决定在不久的将来做一些小的外观改动。

但是,可以从 PCBWay 以当前形式订购 PCB,并按预期 100% 工作。与往常一样,订购的 PCB 可提供 BOM 文件。

代码

Maker Nano RP2040 / Pi Pico 的 LoRa 测试代码

阿杜诺

  #include // include libraries
  #include
   
  const int csPin = 17;// LoRa radio chip select
  const int resetPin = 9; // LoRa radio reset
  const int irqPin = 8; // 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(115200); // 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 915 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 = "Testing Maker Nano RP2040 "; // 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();
  }

带有板载逻辑转换器的 RS-02 分线板的 Arduino 代码

阿杜诺

  #include // include libraries
  #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
  const int OEPin = 8;// Output Enable 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(115200); // initialize serial
  pinMode(OEPin,OUTPUT);
  digitalWrite(OEPin,HIGH);
   
  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 915 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 = "Testing Arduino and RA-02 breakout "; // 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();

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