我需要構(gòu)建一個(gè)可靠的 LoRa 設(shè)備，以便為朋友農(nóng)場(chǎng)即將進(jìn)行的項(xiàng)目進(jìn)行范圍等方面的測(cè)試。該設(shè)備的制造成本必須超低，并且功耗要盡可能低。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我決定使用 RA-02 以及 ATMEGA328P，它在進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)消耗的電流非常少。不過(guò)，將一直處于待機(jī)狀態(tài)。

使用標(biāo)準(zhǔn) Arduino 或其他 ATMEGA 驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)板構(gòu)建它可能會(huì)非?；靵y，如下圖所示：

帶有 ATMEGA328P PCB 的 RA-02 LoRa 模塊

標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino 會(huì)更糟，因?yàn)槟枰?SPI 引腳上進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因?yàn)?RA-02 是 3.3v 設(shè)備，帶有 GPIO，不能耐受 5v 。

因此，這個(gè)問(wèn)題需要一個(gè)專(zhuān)用的定制 PCB，分階段設(shè)計(jì)，當(dāng)然還要經(jīng)過(guò)全面測(cè)試。在這樣做的同時(shí)，我需要設(shè)計(jì)一些模塊化和可用的東西。

我提出了以下設(shè)計(jì)，作為第一階段的原型：

LoRa 基本模塊原型

PCB 基本上是一個(gè) Arduino Nano 風(fēng)格的 PCB（就 IO 而言），在 SPI 線(xiàn)路（SCK、MISO、MOSI、SS）上具有電平轉(zhuǎn)換以及 Lora 復(fù)位和 IRQ 引腳（這對(duì)于喚醒至關(guān)重要稍后啟動(dòng)處理器）。

由于原型將主要用于實(shí)驗(yàn)室，后續(xù)才會(huì)進(jìn)行一些戶(hù)外測(cè)試，因此未提供電池充電電路。兩個(gè) LDO 穩(wěn)壓器 5v 和 3.3v 從 7.5 至 12v 的直流輸入為 ATMEGA328P 和 RA-02 供電。

電平轉(zhuǎn)換固定在雙向 5v 到 3v 邏輯電平，所有未使用的 GPIO 都被分解到接頭上。

代碼可以通過(guò) ICSP 或 USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器上傳到 MCU，因?yàn)槲覜](méi)有在板上添加這些代碼，以便以后節(jié)省空間和電力。

控制引腳如下：

RA-02 模塊 ATMEGA328P

SCK D13

MISO D12

MOSI D11

NSS D10

RESET D9

IQR（DIO0） D2 （ 中斷 0 ）

DIO1 未在第一階段原型中分解

DIO2 未在第一階段原型中分解

DIO3 第一階段原型未突破

DIO4 未在第一階段原型中分解

示意圖

PCB – 頂部

PCB – 底部

軟件

該板與 Sandeep Mistry 的 LoRa 庫(kù)兼容。其他庫(kù)也可以工作，但尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試。

#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

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();

}

未來(lái)可能的計(jì)劃拓展

該項(xiàng)目的未來(lái)計(jì)劃包括：

– 集成 LiPo 電池充電模塊和升壓轉(zhuǎn)換器，使設(shè)備能夠依靠電池供電運(yùn)行

– 與 ESP32 或類(lèi)似設(shè)備集成，構(gòu)建簡(jiǎn)單的 GATEWAY 設(shè)備

– CAN-BUS 控制器集成，允許將多個(gè)傳感器添加到一個(gè)無(wú)線(xiàn)電模塊

– IO 卡，具有電隔離輸入和繼電器輸出，用于遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控應(yīng)用