RA 02带电平转换器的分线器开源分享

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，甚至会对模块造成永久性损坏。 ..

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：

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：

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，使原型设计变得更加容易。

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，高）；// 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 到 12，默认 7 参见 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。

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。

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

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。