在STM32F103CBT6开发板上使用Semtech RAC驱动LR202/LR1121射频芯片实现LoRa双向通信

拿到 Ra-20 或 Ra-11 模组之后，第一个问题通常是：怎么让它跑起来？

本文以 STM32F103CBT6 开发板为例，用 Semtech RAC（Radio Access Controller）驱动 LR2021/LR1121 射频芯片，实现两块板子的 Ping-Pong 双向通信，一块做 Manager 主动发送 PING、一块做 Subordinate 监听并回复 PONG，每 250ms 完成一次往返。

这是 Ra-20/Ra-11 最基础的通信验证流程。跑通这个示例，说明硬件接线、SPI 驱动、射频初始化链路全部正常，可以作为后续二次开发的起点。

01两块板子，一发一收，每 250ms 完成一轮 Ping-Pong

本示例演示在 STM32F103CBT6 开发板上，使用 Semtech RAC 驱动 LR2021（Ra-20）或 LR1121（Ra-11）射频芯片实现 LoRa 双向通信。

角色分工：

角色	行为	启动标志
Manager（主控端）	启动后立即发送 PING，收到 PONG 后计数器 +1，250ms 后发送下一轮	默认
Subordinate（从属端）	仅监听，收到 PING 后立即回复 PONG	PING_PONG_START_AS_SUBORDINATE=1

02先搭好编译环境，ARM 工具链 + CMake + Ninja

以下以 Ubuntu / Debian / WSL2 为例。Windows 用户建议使用 WSL2 并参考相同命令。

克隆仓库：

git clone https://github.com/Ai-Thinker-Open/ra11-ra20.git Ra-20_Ra-11 cd Ra-20_Ra-11 git submodule update --init --recursive

安装编译工具链：

sudo apt update sudo apt install -y gcc-arm-none-eabi binutils-arm-none-eabi gdb-multiarch sudo apt install -y cmake ninja-build sudo apt install -y stlink-tools sudo apt install -y python3 python3-pip pip3 install --user pyserial sudo apt install -y git

验证安装：

arm-none-eabi-gcc --version cmake --version          # 要求 ≥ 3.16 ninja --version st-info --version python3 -c "import serial; print('pyserial OK')"

如果 arm-none-eabi-gcc 不在默认 PATH 中，导出工具链目录：

export ARM_GNU_BIN=/usr/bin # 或 export ARM_GNU_BIN=/opt/gcc-arm-none-eabi-10/bin

建议将上述 export 加入 ~/.bashrc，避免每次手动设置。

03一条命令编译，Ra-20 和 Ra-11 的区别只在一个参数

推荐编译命令（Ra-11 + Legacy EVK 引脚定义）：

rm -Rf build/ ; cmake -L -S examples       -B build       -DCMAKE_BUILD_TYPE=MinSizeRel       -DLEGACY_EVK_LR20XX=true       -DBOARD=STM32F103CB       -DRAC_RADIO=lr1121       -G Ninja ; cmake --build build --target ping_pong

不同芯片的编译参数对照：

芯片	RAC_RADIO 参数	额外参数	说明
Ra-20	-DRAC_RADIO=lr2021	-DLEGACY_EVK_LR20XX=true	LR2021，老版 EVK 引脚定义
Ra-11	-DRAC_RADIO=lr1121	—	LR1121，标准 LR11xx 引脚
STM32F103CB	-DBOARD=STM32F103CB	—	使用 STM32F103CB HAL

编译成功后在 build/ 目录下生成 ping_pong.elf、ping_pong.hex、ping_pong.bin 三个文件。

04六根 SPI 线 + 三根控制线，照着这张表接就不会错

STM32F103CBT6 与射频芯片的接线关系。以下所有引脚 Ra-20 和 Ra-11 通用：

STM32 引脚	射频芯片引脚	功能	备注
PA4	NSS / CS	SPI 片选	—
PA5	SCK	SPI 时钟	—
PA6	MISO	SPI MISO	—
PA7	MOSI	SPI MOSI	—
PB14	NRST	射频复位	低电平有效
PB1	DIO1 / DIOX	射频中断	上升沿触发
PA0	BUSY	射频忙信号	LR11xx / LR20xx
PA8	—	LED_TX	发送时亮
PB15	—	LED_RX	接收时亮
PA9	—	UART_TX	调试串口 115200 8N1
PA10	—	UART_RX	调试串口

Ra-20 额外注意事项：编译时需加 -DLEGACY_EVK_LR20XX=true，DIOX 固定使用 PB9。

Ra-11：核心 SPI 与控制引脚与上表相同；当 RAC_RADIO=lr1121 时，天线切换与 LNA 控制由驱动自动处理。

电源建议：MCU 与射频共用 3.3V 供电，靠近每个 VDD 引脚放置 100nF + 10μF 去耦电容，这一点对射频稳定性很关键。

05烧录固件，两块板子跑起来看日志

使用 st-flash 烧录：

st-flash --serial --reset write build/ping_pong.bin 0x08000000

或使用 STM32_Programmer_CLI：

STM32_Programmer_CLI -c port=SWD sn= -w build/ping_pong.bin 0x08000000 -v -rst

Manager 端编译（默认，启动后立即发送 PING）：

cmake ... -DPING_PONG_START_AS_SUBORDINATE=0

Subordinate 端编译（仅监听，收到 PING 后回复 PONG）：

cmake ... -DPING_PONG_START_AS_SUBORDINATE=1

Manager 端正常运行日志应如下（计数器不断递增）：

INFO: smtc_rac_init INFO: USP/RAC Version: 1.0.0 ... INFO: starting ping-pong as manager INFO: sending (value=0, delay=0ms) INFO: usp/rac: transaction is starting INFO: usp/rac: new event: transaction (transmission) has ended (success) INFO: receiving... INFO: usp/rac: transaction is starting INFO: usp/rac: new event: transaction (reception) has ended (success) INFO: payload is correct, continuing INFO: sending (value=1, delay=250ms) ...

运行表现：TX/RX LED 每轮通信闪烁一次；每 250ms 完成一次往返；不会出现重复的 smtc_rac_init 或看门狗复位。

06三个最容易踩的坑，都帮你填好了

故障现象	原因	解决
反复出现 smtc_rac_init / 看门狗复位	DIO 引脚在回调注册前就配置了中断，或主循环存在过长延时	本仓库已修复，确认使用最新代码
TX done 回调不触发	ping_pong target 定义了 ENABLE_PERIODIC_UPLINK，与 ping-pong 事务冲突	编译时确保未定义该宏
射频类型不匹配	编译参数中的 RAC_RADIO 与实际芯片不一致	Ra-20 用 -DRAC_RADIO=lr2021，Ra-11 用 lr1121

最后的话

这个 Ping-Pong 示例是 Ra-20/Ra-11 开发的最小闭环。

它验证了五件事：SPI 驱动正确、射频初始化成功、RAC 协议栈跑通、双板收发正常、日志系统可用。跑通这个示例之后，你可以在 Manager 端替换 payload 内容，加入自己的传感器数据，把 Ping-Pong 升级为实际业务通信。

整个代码仓库已经托管在 GitHub（Ai-Thinker-Open/ra11-ra20），包含完整的 HAL 适配和 RAC 驱动，开箱即用。