SX1262 868M LoRa HAT
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目录
产品概述
- 本产品是基于SX1262芯片,具有LoRa调制功能无线串口模块的树莓派扩展板
- 具有多级中继实现超远距离通信,低功耗唤醒通信、加密传输等优点
产品特点
- 支持全球免许可ISM 868MHz频段
- 支持空中唤醒,即超低功耗功能,适用于电池供电的应用方案
- 支持定点传输、广播传输、信道监听,多级中继用于超远距离通信
- 支持 RSSI 信号强度指示功能,用于评估信号质量、改善通信网络
- 支持 LBT 功能,在发送前监听信道环境噪声,可极大提高模块在恶劣环境下的通信成功率
- LoRa扩频技术,多达81信道可选
- 支持空中唤醒,在线配置,载波监听,自动中继,通信密钥,低功耗休眠
- 理想环境下通信距离可达5KM
产品参数
功耗 | 发射电流 | 133mA(瞬时功耗) |
接收电流 | 11mA | |
休眠电流 | 2uA(LoRa模组深度休眠) | |
最大发射功率 | 22.0dBm(10、13、17、22dBm软件选择) | |
发射长度 | 240Byte(32、64、128、240Byte软件选择) | |
缓存容量 | 1000Byte | |
工作频段 | 850.125~930.125MHz | |
接收灵敏度 | -147dBm@0.3Kbps空中速率 | |
空中速率 | 0.3K~62.5Kbps(可软件选择) | |
通信接口 | UART | |
参考距离 | 5KM(晴朗空旷,天线增益5dBi,天线高度2.5米,空中速率2.4kbps) | |
供电电压 | 5V | |
逻辑电平 | 3.3V | |
工作温度 | -40~85℃ |
硬件介绍
序号 | 描述 | |
---|---|---|
1 | SX1262模组 | |
2 | 74HC125V电平转换芯片 | |
3 | CP2102 USB转UART芯片 | |
4 | RPi接口 | |
5 | USB TO UART接口 | |
6 | UART接口方便外接其它MCU | |
7 | SMA天线接口 | |
8 | IPEX天线接口 | |
9 | 指示灯 | RXD/TXD:串口指示灯 |
AUX:辅助指示灯 | ||
PWR:电源指示灯 | ||
10 | UART选择跳帽 | A:USB转串口控制LoRa |
B:树莓派控制LoRa | ||
C:USB转串口访问树莓派 | ||
11 | LoRa模式选择跳线 | 模式0: M0短接,M1短接:传输模式 |
模式1:M0不接,M1短接:WOR模式 | ||
模式2:M0短接,M1不接:配置模式 | ||
模式3:M0不接,M1不接:深度休眠模式 |
1、将M1、M0进行高低电平组合,确定工作模式,其中M1、M0不接跳帽时为高电平,切换工作模式后,若模块空闲,则进入新的工作模式,否则将处理完当前发射接收后再进入新工作模式
2、模式0,用户串口输入数据后,模块启动无线发射,空闲时,无线接收功能打开,接收到数据串口TXD输出
3、模式1,当定义为发射时,发射前自动增加一定时间唤醒码,接收等同于模式0
4、模式2,无线收发功能关闭,用户可以参造寄存器配置设置寄存器
5、模式3,无线收发关闭,进入深度休眠模式,当进入其他工作模式,模块重新配置参数
寄存器配置
配置模式(模式2:M0短接,M1不接)下,支持的指令列表如下(设置时,只支持9600,8N1格式),以下数值为16进制
指令功能 | 详细说明 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
设置寄存器 | ||||||
指令格式:C0+起始地址+长度+参数 | ||||||
响应格式:C1+起始地址+长度+参数 | ||||||
例1:配置信道为0x11 | ||||||
指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | |||
发送: | C0 | 05 | 01 | 11 | ||
返回: | C1 | 05 | 01 | 11 | ||
例2:同时配置模块地址(0x1234)、网络地址(0x00)、串口(9600 8N1)、空速(1.2K) | ||||||
指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | |||
发送: | C0 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | ||
返回: | C1 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | ||
读取寄存器 | ||||||
指令格式:C1+起始地址+长度 | ||||||
响应格式:C1+起始地址+长度+参数 | ||||||
例1:读取信道 | ||||||
指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | |||
发送: | C1 | 05 | 01 | |||
返回: | C1 | 05 | 01 | 11 | ||
例2:同时读取模块地址、网络地址、串口、空速 | ||||||
指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | |||
发送: | C0 | 00 | 04 | |||
返回: | C1 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | ||
设置临时寄存器 | 指令格式:C2+起始地址+长度+参数 | |||||
响应格式:C1+起始地址+长度+参数 | ||||||
例1:配置信道为0x11 | ||||||
指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | |||
发送: | C2 | 05 | 01 | 11 | ||
返回: | C1 | 05 | 01 | 11 | ||
例2:同时配置模块地址(0x1234)、网络地址(0x00)、串口(9600 8N1)、空速(1.2K) | ||||||
指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | |||
发送: | C2 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | ||
返回: | C1 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | ||
无线配置 | ||||||
指令格式:CF+CF+C0+起始地址+长度+参数 | ||||||
响应格式:CF+CF+C1+起始地址+长度+参数 | ||||||
例1:配置信道为0x11 | ||||||
无线指令头 | 指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | ||
发送: | CF CF | C0 | 05 | 01 | 11 | |
返回: | CF CF | C1 | 05 | 01 | 11 | |
例2:同时配置模块地址(0x1234)、网络地址(0x00)、串口(9600 8N1)、空速(1.2K) | ||||||
无线指令头 | 指令头 | 起始地址 | 长度 | 参数 | ||
发送: | CF CF | C0 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | |
返回: | CF CF | C1 | 00 | 04 | 12 34 00 61 | |
格式错误 | 格式错误响应 | |||||
FF FF FF |
注意:
- 使用无线配置时,应先配置两个模块地址、NETID、空速和密钥,使之参数相同,再使用CFCF指令格式进行无线配置。例如:模块A地址、NETID、空速和密钥为1、1、2.4Kbps和1,模块B地址、空速和密钥为2、2、62.5kbps和2,若模块A要无线配置模块B,须先将模块A的地址、NETID、空速和密钥设置为模块B的参数,然后再使用CF CF指令无线配置模块B。
- 设置临时寄存器后,LoRa模组将使用临时寄存器的值工作,掉电重启后,临时寄存器的值丢失, LoRa模块会重新设置寄存器。设置值为上次使用C1指令格式配置的值
寄存器描述
寄存器地址 | 读写 | 名称 | 描述 | 备注 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
00H | 读/写 | ADDH | ADDH(默认0) | 模块地址高字节和低字节, 注意:当模块地址等于FFFF时,可作为广播和监听地址,此时模块将不再进行地址过滤 | |||
01H | 读/写 | ADDL | ADDL(默认0) | ||||
02H | 读/写 | NETID | NETID(默认0) | 网络地址,用于区分网络,相互通信时,应设置为相同 | |||
03H | 读/写 | REG0 | 7 | 6 | 5 | UART串口速率(bps) | 相互通信的两个模块,串口波特率可以不同,校验方式也可以不同; 当连续发射较大数据包时,用户需要考虑波特率相同带来的数据阻塞,甚至可能丢失;一般建议通信双方波特率相同 |
0 | 0 | 0 | 串口波特率为1200 | ||||
0 | 0 | 1 | 串口波特率为2400 | ||||
0 | 1 | 0 | 串口波特率为4800 | ||||
0 | 1 | 1 | 串波特率为9600(默认) | ||||
1 | 0 | 0 | 串口波特率为19200 | ||||
1 | 0 | 1 | 串口波特率为38400 | ||||
1 | 1 | 0 | 串口波特率为57600 | ||||
1 | 1 | 1 | 串口波特率为115200 | ||||
4 | 3 | 串口校验位 | 通信双方串口模式可以不同 | ||||
0 | 0 | 8N1(默认) | |||||
0 | 1 | 8O1 | |||||
1 | 0 | 8E1 | |||||
0 | 1 | 8N1等于00 | |||||
2 | 1 | 0 | 无线空中速率(bps) | 通信双方空中速率必须相同; 空中速率越高,延迟越小,传输距离越短。 | |||
0 | 0 | 0 | 空中速率0.3 | ||||
0 | 0 | 1 | 空中速率1.2 | ||||
0 | 1 | 0 | 空中速率2.4(默认) | ||||
0 | 1 | 1 | 空中速率4.8K | ||||
1 | 0 | 0 | 空中速率9.6K | ||||
1 | 0 | 1 | 空中速率19.2K | ||||
1 | 1 | 0 | 空中速率38.4K | ||||
1 | 1 | 1 | 空中速率62.5K | ||||
04H | 读/写 | REG0 | 7 | 6 | 分包设定 | 用户发送数据小于分包长度,接收端串口输出呈现为不间断连续输出; 用户发送数据大于分包长度,接收端串口会分包输出。 | |
0 | 0 | 240字节(默认) | |||||
0 | 1 | 128字节 | |||||
1 | 0 | 64字节 | |||||
1 | 1 | 32字节 | |||||
5 | 环境噪音使能 | 启用后,可在传输模式或 WOR 发送模式发送指令 C0 C1 C2 C3读取寄存器; 寄存器 0x00 :当前环境噪声 RSSI; 寄存器 0X01 :上一次接收数据时的 RSSI (当前信道噪声为:dBm =-RSSI/2); 指令格式:C0 C1 C2 C3+起始地址+读取长度; 返回格式:C1 + 地址+读取长度+读取有效值;如: 发送 C0 C1 C2 C3 00 01 返回 C1 00 01 RSSI(地址只能从 00 开始) | |||||
0 | 禁用(默认) | ||||||
1 | 启用 | ||||||
4 | 3 | 2 | 保留 | ||||
1 | 0 | 发射功率 | 功率和电流是非线性关系,最大功率时,电源效率最高; 电流不会随功率降低而同比例降低 | ||||
0 | 0 | 22dBm(默认) | |||||
0 | 1 | 17dBm | |||||
1 | 0 | 13dBm | |||||
1 | 1 | 10dBm | |||||
05H | 读/写 | REG2 | 信道控制(CH)0-83分别代表总共84个信道 | 实际频率= 850.125 + CH *1MHz,默认868.125MHz | |||
06H | 读/写 | REG3 | 7 | 启用RSSI字节 | 启用后,模块收到无线数据,通过串口 TXD 输 出后,将跟随一个 RSSI 强度字节。 | ||
0 | 禁用(默认) | ||||||
1 | 启用 | ||||||
6 | 传输方式 | 定点传输时,模块会将串口数据的前三个字节 识别为:地址高+地址低+信道,并将其作为无线发射目标。 | |||||
0 | 透明传输(默认) | ||||||
1 | 定点传输 | ||||||
5 | 中继功能 | 中继功能启用后,如果目标地址不是模块自身,模块将启动一次转发; 为了防止数据回传,建议和定点模式配合使 用;即:目标地址和源地址不同 | |||||
0 | 禁用中继功能(默认) | ||||||
1 | 启用中继功能 | ||||||
4 | LBT使能 | 启用后,无线数据发射前会进行监听,可以在 一定程度上避开干扰,但可能带来数据延迟; LBT 最大停留时间 2 秒,达到两秒会强制发出 | |||||
0 | 禁用(默认) | ||||||
1 | 启用 | ||||||
3 | WOR模式收发控制 | 仅针对模式 1 有效; WOR 接收方收到无线数据并通过串口输出后, 会等待 1000ms 后才再次进入 WOR,用户可以在 此期间输入串口数据并通过无线返回; 每个串口字节都会刷新 1000ms 时间; 用户必须在 1000ms 内发起第一个字节。 | |||||
0 | WOR接收(默认) | ||||||
1 | WOR发射方。模块无法发射数据,工作再WOR监听模式,可以节省大量功耗 | ||||||
2 | 1 | 0 | WOR周期 | 仅针对模式 1 有效; 周期 T= (1+WOR)*500ms,最大 4000ms,最 小为 500ms; WOR 监听间隔周期时间越长,平均功耗越低, 但数据延迟越大;收发双方必须一致(非常重要) | |||
0 | 0 | 0 | 500ms | ||||
0 | 0 | 1 | 1000ms | ||||
0 | 1 | 0 | 1500ms | ||||
0 | 1 | 1 | 2000ms | ||||
1 | 0 | 0 | 2500ms | ||||
1 | 0 | 1 | 3000ms | ||||
1 | 1 | 0 | 3500ms | ||||
1 | 1 | 1 | 4000ms | ||||
07H | 写 | CRYPT_H | 密钥高字节(默认0) | 只写,读取返回 0; 用于加密,避免被同类模块截获空中无线数据; 模块内部将使用这两个字节作为计算因子对空 中无线信号进行变换加密处理 | |||
08H | 写 | CRYPT_L | 密钥低字节(默认0) | ||||
80H~86H | 读 | PID | 产品信息7字节 | 产品信息7个字节 |
串口调试
- 准备两个SX1268 LoRa HAT 模块(以下统称Lora模块),两根Micro USB线,装配SMA天线,跳帽置于A上,M0和M1连接GND
- WINDOWS PC上安装CP2102驱动,两个Lora模块使用Micro USB连接至PC
- 打开PC设备管理器,查找CP2102对应的两个COM口,使用SSCOM串口软件分别连接两个Lora模块,波特率都设置为9600
- 其中一个SSCOM串口软件的输入栏输入数据,点击发送按钮,在另一个SSCOM串口软件显示栏可以看到LoRa模块收到的数据。
接入树莓派使用
下载示例程序
- 使用putty等软件登录RaspberryPi 3B+或Zero W,不熟悉SSH或Serial登录用户可点击我参考
- 在RaspberryPi 3B+控制台界面下载示例程序,输入下面命令:
mkdir -p ~/RaspberryPi wget -P ~/RaspberryPi/ https://wiki.diustou.com/w/upload/2/2b/SX1268_LoRa_HAT_Code.7z sudo apt-get install p7zip cd ~/RaspberryPi/ p7zip --uncompress SX1268_LoRa_HAT_Code.7z
安装函数库,打开树莓派SERIAL串口
需要安装必要的函数库(python库),否则以下的示例程序可能无法正常工作。(如果是新系统请按照如下进行操作,若已经安装好以下的库可跳过)
安装python库:
sudo apt-get install python-pip sudo pip install RPi.GPIO sudo apt-get install python-smbus sudo apt-get install python-serial
打开树莓派SERIAL串口
若用户使用SSH登录树莓派终端,请点击我参阅使能树莓派SERIAL串口
透传通信
- 准备RaspberryPi 3B+,LoRa模块直接接入Pi 3B+的40Pin口,跳帽置于B,M0和M1由Pi 3B+的IO控制,不再使用跳帽
- 另一个LoRa模块通过Micro USB连接至PC,跳帽置于A,M1和M0连接GND,打开SSCOM串口软件连接LoRa模块
- 进入RaspberryPi/transparent目录,输入下面命令,连接Pi 3B+的LoRa模块约两秒广播一次数据,连接PC的LoRa模块收到并打印数据。同时,用户也可以在SSCOM串口软件输入并发送数据,Pi 3B+收到后打印数据
cd ~/RaspberryPi/RaspberryPi/transparent sudo python transparent.py BROADCAST_AND_MONITOR
- 用户可以输入sudo python3 transplant.py P2P进行点对点的通信
sudo python transparent.py P2P
中继通信
中继通信是为实现超远距离通信一种方法,将LoRa模块设置成中继模式,中继模式的LoRa模块地址寄存器只作为NETID转发配对,不再有主动收发功能,也无法低功耗操作
注意:实现中继功能至少需要三个LoRa模块
- 将当前三个LoRa模块假设为LoRa模块A,LoRa模块B,LoRa模块C。
- 使用SSCOM串口软件(9600 8N1)设置LoRa模块B为中继模式,ADDH寄存器设置为0x01,ADDL寄存器设置为0x02,REG3寄存器设置为0x23,其它寄存器参数不变,则设置指令为C1 00 09 01 02 00 62 00 12 23 00 00,设置时将M1跳帽去掉,M0跳帽连接GND。设置完成后,将M1、M0连接GND。
- 使用SSCOM串口软件(9600 8N1)设置LoRa模块C为收发节点,ADDH寄存器设置为0x03,ADDL寄存器为0x04,NETID寄存器设置为0x02,其它寄存器参数不变,则设置指令为C1 00 09 00 00 02 62 00 12 03 00 00,设置时将M1跳帽去掉,M0跳帽连接GND。设置完成后,将M1、M0连接GND,打开串口软件。
- LoRa模块A接入Pi 3B+,拔掉M0、M1跳帽,进入/RaspberryPi/relay目录,执行下面命令,LoRa模块A约2秒会重复自动发送数据,LoRa模块C收到数据会从串口打印数据,而中继LoRa模块B不会从串口打印任何数据,输入下面命令:
cd ~/RaspberryPi/RaspberryPi/relay sudo python relay.py
唤醒通信
唤醒通信是一种低功耗操作的通信方式,数据接收会延迟,但模块的功耗小,可用于电池供电的应用
- 使用串口软件SSCOM设置LoRa模块为WOR接收模式,设置时将M1跳帽去掉,M0跳帽连接GND。设置完成后M1接GND,M0不接
- LoRa模块B接入Pi 3B+,进入目录/RaspberryPi/wor,输入下面命令:
cd ~/RaspberryPi/RaspberryPi/wor sudo python wor.py
- Xshell上显示已经发送消息时,SSCOM软件会延迟一段时间才能接收到
接入STM32使用
本例程使用的开发板 Open103C,芯片为STM32F103CBT6,程序是基于HAL库
硬件连接
跳帽连接B,M0、M1跳帽移除改用STM32F103C的GPIO使用,如下图所示
图中GPIO连接接线图为
SX1268 LoRa HAT | STM32F103C |
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5V | 5V |
GND | GND |
RXD | PA10 |
TXD | PA9 |
M1 | PB15 |
M0 | PB14 |
例程演示
- 连接电脑USB的LoRa模块的设置同以上三个例程相同。
- 打开Keil工程文档,在main.c文件第75行到77行使用不同的定义使用不同的通信方式
#define TRASNSPARENT //#define RELAY //#define WOR
- 选择好上面的通讯方式按F7编译,按F8下载到STM32。
透传通信
中继通讯
唤醒通信(WOR模式)
图中Open103C发送数据时LED1同发送模块的LoRa的LED亮起,但PC端上接收延迟约2S左右才收到数据。
FAQ
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