基于Semtech SX1262的LoRa无线传输看板方案

方案应用场景描述

本方案的主要功能是将现有的LED跑马灯告示板加上LoRa的功能，其主要的目的是利用LoRa的长距离通讯能力以及高灵敏度的接收能力来把指令传送到声音吵杂的环境如工厂、工地，或通讯品质不良的地方如地下室、隧道、下水道工作场域，再则可以使用在不适合使用声音告知的地方如会议室、聋哑人士起居学习工作环境。

方案优势  

1. 加快研发速度和减少开发成本及研发人力 当客户开始对LoRa技术产生兴趣后要开始进行开发时所碰到的第一个问题是如何进行软硬体的开发! 硬体部分Semtech有提供完整的原理图、电路布局及零件清单。但在韧体部分是必须要去了解到系统架构及参数设定，而对于期待产品能快速上市及产品应用已经大致完成而只想更换传输技术的客户来说 UART模组可能是一个不错的选择。今天要为各位介绍的方案就是爱坦科技使用Semtech SX1262设计的LoRa模组RYLR907，其是使用AT-Command经RS232界面来控制发射模式。

2. 使用LoRa改善传输技术改善通讯能力 对于大楼建筑、工厂或是农场以至于如欧美之家庭之安全需求是一大需求，对于此类安防之系统架构一般都是使用实体有线、FSK(频率偏移调变)、Zigbee、Bluetooth或是Wifi等传输模式来做为通讯方式。但这些通讯方式或多或少都有其先天的限制，下面为我约略做的整理比较表

依上表来看，如果我们要在此等警告系统中使用上列技术的话会有点挑战性。所以我们以本方案来提出使用LoRa方式来解决如下问题

距离:LoRa 可提供高至-148 dB 的感度，可提供长距离及高穿透性的应用。

抗干扰: 使用展频技术可提杂讯抗干扰能力。

省电: 低至0.1uA之耗电可提供长时间不需更换电池使用。

方案特色说明 本方案之主要特色为使用爱坦科技所开发的RYLR907 LoRa模组，该模组是使用Semtech SX1262 芯片加上STM32微处理器的架构。特点是使用AT-Command来设定工作模式如单纯收发模式、睡眠模式和CAD唤醒模式，无线参数Spreading Factor、Bandwidth、Coding Rate和Preamble。而发射及接收的控制也是由指令来传送ASCII码，模组在接收到资料后会结合RSSI数值后同时经由UART提供到后段的应用。

工作原理描述说明

本方案的结构是使用两个RYLR907来当作UART主控端和LED看板应用端的无线资料传递。本方案中我们是示范以电脑来当作终端机，所以我们使用一个USB转UART的转接板来连接电脑与RYLR907模组。而应用端的部分我们演示如何使用Arduino Mini单芯片开发板来做两个部分的工作，一是驱动LED跑马灯和接收由RYLR907经UART送来的资料。

如何使用RYLR-907模组进行开发

模组介绍

本方案所使用的爱坦RYLR-907模组频率由820到960MHz，其符合欧洲、美国、日本、台湾等主要国家使用。该模组以Semtech SX1262芯片为核心，提供优异的干扰抑制和低接收电流。并提供依侦测频道动作省电的CAD接收模式和AES128资料加密。该模组的控制方式是使用 AT Commands指令经UART与MCU沟通。

该模组脚位仅为5条线，各为VCC、GND、Reset、RX、TX，下图为模组实际接脚图、尺寸图及脚位使用描述。

基本指令使用顺序 (转述于爱坦Lora AT COMMAND 说明书)

1. 使用AT+ADDRESS指令设定ADDRESS, 此ADDRESS可以作发射者与指定接收者的识别

2.使用AT+NETWORKID 设定Lora网路ID, 这是一个群组的功能, 只有设定相 NETWORKID的才可以互相通讯, 如果指定接收的ADDRESS是属于不同的群组,是不能互 相通讯的.

3.使用AT+BAND设定无线频段中心频率,接收方与发射方必须使用相同的频率才可以互相通讯

4.使用AT+PARAMETER 设定RF无线参数, 接收方与发射方必须使用相同的参数才可以互相通讯, 其中的参数特性如下 [1]: SF越大接收感度越好, 但是传输时间越长 [2] : 频宽越小接收感度越好, 但是传输时间越长 [3]: 编码率, 1为最快 [4] : 前导码,前导码较大掉封包的机率会变小, 如速度许可一 般建议在10以上。3公里内有良好通讯建议使用 AT+PARAMETER =9,7,1,7；如果大于3 公里建议使用 AT+PARAMETER=12,7,1,7 5. 使用AT+SEND传送资料到指定Address,传输时间计算可以使用Lora Modem Calculator Tool 计算, Payload部分由于模组内部程式使用需要比实际传输资料长度加上8 Bytes

如何在在Arduino下使用Library开发LoRa

步骤一: 寻找及安装程式库

在网路上我们可以找到各式各样Arduino的程式库，在这个方案中我们使用的是由MajicDesigns所提供的驱动程式库；其版权为根据MIT License来授权使用。

我们会使用MajicDesigns是因为该程式库已经将LED阵列的驱动时序处理好了，我们可以专注于应用的设计。下载位置及使用详细说明可参考如下https://www.arduinolibraries.info/libraries/md_max72-xx

步骤二: 如何安装MajicDesigns 程式库

步骤三: 开启范例来测试LED文字看板的驱动

如何整合RYLR-907模组至系统 成果演示

成果展示

► 场景应用图 sceneryUrl

► 产品实体图

► 展示版照片

► 方案方块图

► 资料发送端 (USB --> UART --> RYLR907 LoRa Module) 正面

► 资料发送端 (USB --> UART --> RYLR907 LoRa Module) 背面

► USB to RS232 转接板 ~ 正面

► USB to RS232 转接板 ~ 背面

► 核心技术优势 主

元件产品介绍: RYLR907 收发模组的特点在于采用 LoRa 长距离调制解调器，提供超长距离扩频通信和高抗干扰性，并同时最大限度地降低其电流消耗。

功能与特色:                     

• Semtech SX1262 核心                     

• 优异的隔绝干扰抑制                     

• 低接收电流                     

• 频道动作侦测省电 CAD 接收模式                     

• 高灵敏度                     

• 利用 AT Commands 控制，易于操作                     

• 内建天线                     

• AES128 资料加密

应用范围:                  

• 物联网应用                  

• 移动设备                  

• 家庭保全                  

• 工业监控和控制设备                  

• 汽车警报

 ► 方案规格

· VDD Power Supply: 2 ~ 3.6 V

· RF Output Power Range: -4 ~ 22dBm

· Filter insertion loss: 1 ~ 3 dB

· RF Sensitivity: -148 dBm

· RF Input Level: 10 dBm

· Frequency Range: 820, 868/915, 960 MHz

· Frequency Accuracy: ±2 ppm

· Transmit Mode Current: 140 mA (RFOP = +22dBm)

· Receive Mode Current: 10.4 mA (AT+MODE=0, AT+RXBOOST=1)

· 9.9 mA (AT+MODE=0, AT+RXBOOST=0)

· CAD Mode Receive Current: 2.3 mA (AT+MODE=2)

· Sleep Current: 0.5 uA (AT+MODE=1)

· Digital Input Level High: 0.7*VDD ~ VDD

· Digital Input Level Low: 0 ~ 0.3*VDD

· Digital Output Level High: 0.9 ~ VDD

· Digital Output Level Low: 0 ~ 0.1 ~ V

· EEPROM erase / write: 300,000 Cycles

· Weight: 7 g

· Operating Temperature: -40 ˚C ~ +85 ˚C