10公里通訊LoRa模塊，Ra-01SCH-P模組詳細(xì)介紹+使用教程

Ra-01SCH-P是安信可科技設(shè)計(jì)開發(fā)的 LoRa 系列模組。該模組用于超長距離擴(kuò)頻通信，其射頻芯片 LLCC68+主要采用 LoRa?遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器，用于超長距離擴(kuò)頻通信，抗干擾性強(qiáng)，能夠最大限度降低電流消耗。

借助 SEMTECH 的 LoRa?專利調(diào)制技術(shù)，在此技術(shù)基礎(chǔ)上模組內(nèi)置了功率放大器（PA）與低噪聲放大器（LNA），具有超過-137dBm 的高靈敏度，+29dBm 的發(fā)射功率，傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高。同時(shí)，相傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)，LoRa?調(diào)制技術(shù)在抗阻塞和選擇方面也具有明顯優(yōu)勢，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案無法同時(shí)兼顧距離、抗干擾和功耗的問題。

特征

●支持FSK、GFSK、LoRa?調(diào)制方式

●支持頻段 803MHz~930MHz

●最大發(fā)射功率可選配（配置方法詳見下文設(shè)計(jì)指導(dǎo)）

- ①默認(rèn)配置，內(nèi)部 PA 采用 3.3V 供電電壓；此狀態(tài) Tx Power 最大可達(dá)+29dBm，工作電流為 750mA

- ②可選配置，內(nèi)部 PA 采用 5V 供電電壓；此狀態(tài) Tx Power 最大可達(dá)+31dBm，工作電流為 1A

●高靈敏度：低至-137dBm@SF10 125KHz

●極小的尺寸 17163.2(±0.2)MM、雙列郵票孔貼片封裝

●支持?jǐn)U頻因子 SF5/SF6/SF7/SF8/SF9/SF10/SF11

●接收狀態(tài)下具有低功耗特性，接收電流最低為 16mA

●模塊采用 SPI 接口，使用半雙工通信，帶 CRC、高達(dá) 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)包引擎

●支持多種天線安裝方式，兼容半孔焊盤/通孔焊盤/IPEX 座子

一、軟硬件介紹

1. 代碼下載及分析

通過下述鏈接獲取相關(guān)demo

https://docs.ai-thinker.com/%E5%BC%80%E5%8F%91%E8%B5%84%E6%96%99

如下圖所示為初始化硬件的函數(shù)：

NVIC_PriorityGroupConfig()函數(shù)將中斷優(yōu)先級(jí)分組配置為4，4位全部分配為搶占式優(yōu)先級(jí)；PB12引腳設(shè)置為控?zé)粢_，用來指示程序發(fā)送或收到數(shù)據(jù)；將時(shí)鐘配置為1ms執(zhí)行一次中斷函數(shù)，中斷函數(shù)內(nèi)容如下圖：

main函數(shù)如下圖所示：

其中使用函數(shù)ExampleLLCC68ReciveDemo()和函數(shù)ExampleLLCC68SendDemo()用來設(shè)置Ra-01SCH-P模組選擇使用該模組進(jìn)行接收還是發(fā)送；

1) ExampleLLCC68ReciveDemo()函數(shù)

ExampleLLCC68ReciveDemo()函數(shù)內(nèi)容如下圖所示：

其中注冊(cè)了五個(gè)回調(diào)函數(shù)：

LLCC68OnTxDone()：當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)

LLCC68OnRxDone()：當(dāng)接收數(shù)據(jù)完畢執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)

LLCC68OnTxTimeout()：發(fā)送數(shù)據(jù)超時(shí)后執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)

LLCC68OnRxTimeout()：接收數(shù)據(jù)超時(shí)后執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)

LLCC68OnRxError()：接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤后執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)

Radio.Init( &LLCC68RadioEvents )函數(shù)注冊(cè)了以上五個(gè)回調(diào)函數(shù)，如下圖所示為此函數(shù)實(shí)現(xiàn)；

Radio.SetChannel(LORA_FRE)函數(shù)用來設(shè)置Ra-01SCH-P模組的射頻頻率，函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下圖所示；

Radio.SetTxConfig( MODEM_LORA, LORA_TX_OUTPUT_POWER, 0, LORA_BANDWIDTH,

LORA_SPREADING_FACTOR, LORA_CODINGRATE,

LORA_PREAMBLE_LENGTH, LORA_FIX_LENGTH_PAYLOAD_ON,

true, 0, 0, LORA_IQ_INVERSION_ON, 3000 )函數(shù)用來設(shè)置Ra-01SCH-P模組的TX模式參數(shù)。

函數(shù)參數(shù)：LoRa模式、發(fā)射功率、FSK模式使用參數(shù)（LoRa模式設(shè)置為0）、帶寬、糾錯(cuò)編碼率、前導(dǎo)碼長度、固定長度數(shù)據(jù)包（默認(rèn)false）、CRC校驗(yàn)、0表示關(guān)閉調(diào)頻、調(diào)頻之間的符號(hào)數(shù)（關(guān)閉調(diào)頻此參數(shù)無意義），此函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下圖所示：

OCP_Value = Radio.Read(REG_OCP)讀取當(dāng)前過流保護(hù)設(shè)置的最大值；

Radio.SetRxConfig( MODEM_LORA, LORA_BANDWIDTH, LORA_SPREADING_FACTOR,

LORA_CODINGRATE, 0, LORA_PREAMBLE_LENGTH,

LORA_LLCC68_SYMBOL_TIMEOUT, LORA_FIX_LENGTH_PAYLOAD_ON,

0, true, 0, 0, LORA_IQ_INVERSION_ON, false )函數(shù)用來設(shè)置Ra-01SCH-P模組RX模式的參數(shù)。

函數(shù)參數(shù)：LoRa模式、帶寬、擴(kuò)頻因子、編碼糾錯(cuò)率、自動(dòng)控制頻率帶寬、前導(dǎo)碼長度、符號(hào)超時(shí)時(shí)間（接收器等待下一個(gè)符號(hào)到達(dá)的最長時(shí)間）、數(shù)據(jù)包長度是否固定、負(fù)載長度、是否CRC校驗(yàn)、是否啟用頻率跳變、頻率跳變周期（需啟動(dòng)頻率跳變，否則無效）、是否反轉(zhuǎn)I/Q分量、是否連續(xù)接收。

Radio.Rx( 0 )進(jìn)入接收模式，函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下圖所示：

Radio.IrqProcess( )判斷是否有事件發(fā)生的處理函數(shù)，其中可判斷事件：TX_DONE、RX_DONE、CRC_ERROR、CAD_DONE、RX_TX_TIMEOUT、PREAMBLE_DETECTED、SYNCWORD_VALID、HEADER_VALID、HEADER_ERROR。函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下圖所示：

delay_ms(1)延遲1ms判斷一次是否有事件發(fā)生；

2) ExampleLLCC68SendDemo()函數(shù)

ExampleLLCC68SendDemo()函數(shù)是定時(shí)發(fā)送函數(shù)，函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下圖所示：

與ExampleLLCC68ReciveDemo()函數(shù)的區(qū)別在while()循環(huán)內(nèi)，Get_SysTick()用來獲取當(dāng)前程序運(yùn)行的時(shí)間（ms），

if(0==u32_count%1000){

printf("systick=%d ,send u32 data:%drn", Get_SysTick(),u32_count);

if(0==u32_count%2000){

Radio.Send((uint8_t *)&u32_count,4);

}else

Radio.Send((uint8_t *)sendData,(strlen(sendData)+1));

}

u32_count++;

delay_ms(1);

上述代碼為每個(gè)2s發(fā)送一次數(shù)據(jù)，2s發(fā)送一次計(jì)數(shù)值，發(fā)送函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下圖所示

2. 硬件介紹

LLCC68+的通用 IO 引腳在 LoRa?模式下均可用。它們的映射關(guān)系取決于

RegDioMapping1 和 RegDioMapping2 這兩個(gè)寄存器的配置。

IO口功能映射表如下圖所示：

1) 特殊引腳說明

●關(guān)于 VCCPA 腳

模組內(nèi)部的 PA 的支持多種供電電壓，采用 3.3V 供電，模組的最大發(fā)射功率可達(dá)+29dBm；采用 5V 供電，模組的最大發(fā)射功率可達(dá)+31dBm;

模組默認(rèn)的 BOM 配置，PA 使用模組的 3V3 pin 腳供電，把模組的 VCCPA pin 腳懸空處理即可;

如果 PA 使用 5V 供電，請(qǐng)聯(lián)系安信可修改模組 BOM，并給模組的 VCCPA pin 腳提供 5V 供電;

●關(guān)于 RF_EN 腳

RF_EN 為模組內(nèi)置 PA 芯片的使能腳，該 pin 腳為高電平時(shí)，模組的 RF 處于正常收發(fā)狀態(tài)；該 pin 腳為低電平時(shí)，模組的 RF 功能被關(guān)閉，此時(shí)可以降低模組的功耗。

模組默認(rèn) BOM，內(nèi)部上拉 10K 電阻（即默認(rèn)處于正常收發(fā)狀態(tài)）。如果需要低功耗的工作場景，請(qǐng)用外部的 MCU 控制此 pin 腳為低電平狀態(tài)。低電平時(shí)，該 pin 腳默認(rèn)的上拉電阻，可能會(huì)有漏電流。如不需要內(nèi)置的上拉電阻，請(qǐng)聯(lián)系安信可修改 BOM。

綜上，模組有四種 BOM 配置

配置 1.VCCPA 懸空，RF_EN 內(nèi)置上拉電阻 1M（默認(rèn) BOM 配置）

配置 2.VCCPA 懸空，RF_EN 無內(nèi)置上拉電阻

配置 3.VCCPA 連接，RF_EN 內(nèi)置上拉電阻 1M

配置 4.VCCPA 連接，RF_EN 無內(nèi)置上拉電阻 1M

2) 典型應(yīng)用電路

模組默認(rèn) VCCPA 懸空，如需 5V 供電達(dá)到更高的發(fā)射功率，請(qǐng)聯(lián)系安信可修改 BOM。

建議外部 MCU 的 IO 口控制模組的 RF_EN，實(shí)現(xiàn)低功耗的應(yīng)用場景。

3) 其他說明

與主控 MCU 的通信接口，除了 SPI 接口外，還要把 BUSY/DIO1 連接到主控 MCU的 IO 口。

天線焊接在主控板上，建議在天線接口處預(yù)留派型匹配電路。

3. 天線的安裝

●Ra-01SCH-P 需要外接天線使用，模塊上有半孔焊盤可以引到主板上。

●為了天線能達(dá)到最優(yōu)的效果，天線裝配的位置要遠(yuǎn)離金屬件。

●天線安裝結(jié)構(gòu)對(duì)模塊性能有較大影響，務(wù)必保證天線外露，最好垂直向上。當(dāng)模塊安裝于機(jī)殼內(nèi)部時(shí)，可使用優(yōu)質(zhì)的天線延長線,將天線延伸至機(jī)殼外部。

●天線切不可安裝于金屬殼內(nèi)部，將導(dǎo)致傳輸距離極大削弱。

4. 供電

●推薦 3.3V 電壓，峰值 1A 以上電流

●如使用 DC-DC 建議紋波控制在 100mV 以內(nèi)

●DC-DC 供電電路建議預(yù)留動(dòng)態(tài)響應(yīng)電容的位置，可以在負(fù)載變化較大時(shí)，優(yōu)化輸出紋波

●3.3V 電源接口建議增加 ESD 器件

●在針對(duì)模塊設(shè)計(jì)供電電路時(shí)，供電電流推薦保留 30%以上余量,有整機(jī)利于長期穩(wěn)定地工作

●請(qǐng)注意電源正負(fù)極的正確連接,如反接可能會(huì)導(dǎo)致模塊永久性損壞

5. 軟件注意

FEM 芯片最大輸入功率不能超過+15dBm，否則會(huì)有燒壞 FEM 芯片。用戶需嚴(yán)格配置 LLCC68 的輸出功率，推薦 0dBm-3dBm。

此模塊為 LLCC68+外圍電路，用戶可以完全按照 LLCC68 芯片手冊(cè)進(jìn)行操作；

DIO1/DIO2 是一般通用的 IO 口，可以配置成多種功能。

其中射頻開關(guān) TX/RX 的控制，可以由外部 MCU 控制；也可以由外部 MCU 和 LLCC68的 DIO2 聯(lián)合控制。

LLCC68 與 SX1262/SX1268 的差異：

- SX1262/SX1268 支持?jǐn)U頻因子SF5、SF6、SF7、SF8、SF9、SF10、SF11、SF12；SX1262/SX1268；可設(shè)置的擴(kuò)頻因子與接收帶寬；LoRa@ Rx/Tx，BW = 7.8 - 500 kHz；SF5 TO SF12，BR=0.018 - 62.5 Kb/S

- LLCC68 支持?jǐn)U頻因子 SF5,SF6,SF7,SF8,SF9,SF10,SF11；LLCC68 可設(shè)置的擴(kuò)頻因子與接收帶寬；LoRa@ Rx/Tx，BW = 125 - 250 - 500 kHz

LoRa@，SF=5-6-7-8-9 for BW=125kHz；LoRa@, SF=5-6-7-8-9-10 for BW =250 kHz；LoRa@，SF=5-6-7-8-9-10-11 for BW=500 kHz

二、使用介紹

1. 準(zhǔn)備

兩塊Ra-01SCH-P模組；

n根杜邦線；

兩個(gè)USB轉(zhuǎn)TTL工具；

Ra-01SCH-P Demo；

ST-Link燒錄工具；

STM32F103C8T6開發(fā)板*2；

USB轉(zhuǎn)TTL工具與STM32開發(fā)板接線如下圖所示：

燒錄接線如下圖所示：

Ra-01SCH-P模組與STM32開發(fā)板接線如下圖所示：

提示：若需要更大發(fā)射功率，需要使用5V給PA供電，可給予VCCPA引腳5V電壓；（模組默認(rèn)使用內(nèi)部3.3V給PA供電）

接線如下圖所示：

2. 燒錄程序

1) 燒錄接收程序

main函數(shù)如下圖所示：

然后將ST-Link與STM32開發(fā)板鏈接編譯燒錄即可；

2) 燒錄發(fā)送程序

main函數(shù)如下圖所示：

然后將ST-Link與STM32開發(fā)板鏈接編譯燒錄即可。

三、展示

1. 串口調(diào)試助手 通信log信息

左邊為發(fā)送模式的模組，右邊為接收模式的模組。

2. 運(yùn)行模組通信燈光指示（點(diǎn)擊圖片查看）

四、總結(jié)

以上就是本期分享的內(nèi)容，目的在于詳細(xì)介紹Ra-01SCH-P模組，更多資料可從我們官網(wǎng)上獲取。

官方官網(wǎng)：https://www.ai-thinker.com

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審核編輯 黃宇