SX1262 XXXM LoRaWAN/GNSS HAT

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SX1262 XXXM LoRaWAN HAT
SX1262 XXXM LoRaWAN HAT
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板载接口
RPi SPI UART

说明

产品简介

本系列产品是使用新一代 SX1262 射频芯片的 LoRa 模组,具有通信距离远,抗干扰能力强等特点,适用于 Sub-GHz 频段网络,可选 LF (410~510MHz) 或 HF (850~930MHz) 频段版本,结合 LoRa 网关,可接入 TTN 等服务器组建 LoRaWAN 网络。除了 LoRaWAN 基础版本,还提供了增加 GNSS 功能版本可选,支持使用 GPS 和 BD 等定位功能。

产品特性

  • 两种版本的共同特性:
    • 基于 Raspberry Pi 40PIN GPIO 接口,适用于 Raspberry Pi 系列主板
    • 新一代 SX1262 比传统 SX1278 的电源效率更高,传输距离更远
    • 适用于 Sub-GHz 频段,结合 LoRa 网关,快速接入 TTN 等云服务器,组建 LoRaWAN 网络
  • GNSS 版本特性:
    • 板载 L76K 模组,支持 GPS 和 BD 等定位功能,为节点模组提供准确时钟和定位坐标
    • 板载电池座,可接入 ML1220 充电电池,可用于断电保存星历数据和热启动
    • 板载 4 个 LED 指示灯,方便查看模块运行状态
    • 提供完善的配套资料手册 (C 示例程序和使用手册等)

产品参数

电气 参数
射频芯片 SX1262
工作频段 Sub-GHz:
SX1262 433/470M LoRaWAN/GNSS HAT: 410~490MHz
SX1262 868/915M LoRaWAN/GNSS HAT:850~930MHz)
信号调制 LoRa/(G)FSK
发射功率 22dBm@3.3V
工作电压 3.3V
模组耗流 发射电流:45mA@14dBm
接收电流:5.3mA@125KHz
通信接口 SPI
工作温度 -40 ~ 85℃
尺寸 19.00 × 22.00mm

硬件说明

硬件选型

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硬件连接

SX1262 XXXM LoRaWAN GNSS HAT 006.jpg

引脚说明

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  • CS MOSI MISO CLK 是 SX1262 的SPI接口, BUSY 为 SX1262 状态引脚
    • 使用 MCU 的SPI总线和 SX1262 XXXM LoRaWAN/GNSS HAT 通信, MCU 读写 SX1262 寄存器时需要按照 Opcode+Address+Data 顺序读写参数,更多信息查阅datasheet的8,10,11,12章节,最大 SPI 速度为 18MHz, 通信如下图所示
    • MCU 读写 SX1262 寄存器时需先检测 BUSY 引脚, 低电平表示空闲可正常读写, 高电平表示忙碌不能读写寄存器,如下图所示

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  • RESET 为 SX1262 的出厂复位引脚, 拉低 100us 可恢复寄存器默认参数, 工作时保持高电平
  • RXEN, TXEN 为射频单刀开关(SPDT )引脚, RXEN低电平, TXE高电平则 SX1262 为接收模式, RXEN高电平,TXEN低电平则 SX1262 为发射模式,
  • TXEN 引脚连接BCM(6),RXEN 引脚没有用到,默认为 -1,查阅原理图, RXEN引脚直连 SX1262的 DIO2,当发送时,DIO2 为高电平, TXEN 为低电平
  • DIO1, DIO2, DIO3为 SX1262 功能 GPIO 引脚,可被设置成输入输出指示 SX1262 各种状态(下图中8.5 IRQ Handling), 通常, DIO1 被设置成下图所示状态的中断输出, DIO2 连接 RXEN 设置成射频单刀开关的控制引脚, DIO3 被设置给 TCXO 供电,详细说明查阅datasheet8.3.2, 8.5小结

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产品尺寸

SX1262 XXXM LoRaWAN GNSS HAT 004.jpg

LoRa和LoRaWAN

什么是LoRa?

Semtech 的 LoRa 是一种长距离、低功耗的物联网 (IoT) 无线平台,一般情况下泛指使用LoRa技术的射频芯片.主要特点如下

  • LoRa(long range 的缩写)采用的扩频调制技术源于啁啾扩频 (CSS) 技术,是远距离无线传输技术和LPWAN通信技术中的一种.扩频技术用带宽换取灵敏度的技术,Wi-Fi,ZigBee等都使用了扩频技术,但LoRa调制的特点是接近香农定理的极限,最大效率地提高灵敏度.相比于传统FSK技术,在相同的通信速率下,LoRa比FSK灵敏度好8~12dBm.目前,LoRa 主要在Sub-GHz的ISM频段运行,
  • LoRa技术融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码等技术使得在长距离通信性能层面大幅度提高,LoRa的链路预算优于其他任何标准化的通信技术,链路预算是指给定的环境中决定距离的主要因素.
  • LoRa射频芯片主要有 SX127X系列,SX126X系列,SX130X系列,其中SX127X,SX126X系列用于LoRa节点,SX130X用于LoRa网关,详情可参考Semtech的产品列表

什么是LoRaWAN?

  • LoRaWAN 是一种建立在 LoRa 无线电调制技术之上的低功耗广域网开放协议。旨在将电池供电的“事物”无线连接到区域、国家或全球网络中的互联网,并针对关键的物联网 (IoT) 要求,例如双向定向通信、端到端安全、移动性和本地化服务。其中节点无线连接到互联网有入网认证,相当于建立节点和服务器间的加密通信信道,LoRaWAN协议层次下图所示。
    • MAC层中的Class A/B/C 三类节点设备基本覆盖了物联网所有的应用场景,三者之间不同点在于节点收发的时隙不同
    • Modulation层中EU868,AS430等表明不同国家使用频段参数不同,地区参数请点击参考链接

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  • 实现LoRaWAN网络覆盖城市或其它区域需要由节点(LoRa节点射频芯片)、网关(或称基站,LoRa网关射频芯片)、Server和云四部分组成,如下图所示
    • DEVICE(节点设备)需先发起入网请求数据包到GATEWAY(网关)再到服务器,认证通过后才可以正常和服务器收发应用数据
    • GATEWAY(网关)可通过有线网络,3/4/5G无线网络与服务器进行通信
    • 服务器端主要运营商有TTN等,自行搭建云端服务请参考lorawan-stackchirpstack

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  • 树莓派 Pico 和 Pico-LoRa-SX1262 通过 LoRaWAN 接入互联网有两种方式,一是 OTAA(Over-The-Air-Activation),二是 ABP(Activation By Personalization) , 本文通过方式一 OTAA 入网, 入网过程参照下图所示 , 详细文档参考链接1 链接2源码
    • 步骤1.终端设备将Join-Request消息发送到将要加入的网络,注意加入过程始终由终端设备发起,Join-Request消息可以使用任何数据速率并使用特定于区域的加入通道之一来传输.例如,在欧洲,终端设备可以通过在 868.10 MHz、868.30 MHz 或 868.50 MHz 中随机选择来发送Join-Request消息.Join-Request消息通过一个或多个网关到达网络服务器.另外注意按照当地无线电管理规定选择适用频段,频段分布具体表格点击链接查看或访问LoRa Alliance搜索, Join-Request消息由以下字段组成,而AppEUI,DevEUI由服务器端注册生成,请参考下面说明.
      • AppEUI: IEEE EUI64 地址空间中的 64 位全局唯一应用标识符,唯一标识能够处理 Join-Request 帧的实体。
      • DevEUI: IEEE EUI64 地址空间中唯一标识终端设备的 64 位全局唯一设备标识符。
      • DevNonce: 由终端设备生成的唯一的随机的 2 字节值.网络服务器使用每个终端设备的 DevNonce 来跟踪它们的加入请求.如果终端设备使用先前使用的 DevNonce 发送加入请求(这种情况称为replay attack),网络服务器会拒绝加入请求并且不允许该终端设备向网络注册.
    • 步骤2.网络服务器处理Join-Request-Message.如果允许终端设备加入网络,网络服务器将生成两个会话密钥(NwkSKey 和 AppSKey)和 Join-accept 消息.然后使用 AppKey 对加入接受消息本身进行加密.网络服务器使用 ECB 模式下的 AES 解密操作来加密 Join-accept 消息.
    • 步骤3.网络服务器将加密的加入接受消息作为正常下行链路发送回终端设备.
    • 步骤4.终端设备使用AES解密Join-Accept.并使用 AppKey 和 AppNonce 生成两个会话密钥 NwkSKey 和 AppSKey用于后续和 Networking 服务器通信. Network Server 同样保存了 kSKey ,Join服务器分发 AppSKey 给 Application Server.

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  • 作为终端设备接入互联网络的DevEUI,AppEUI参数, 需要由服务器端注册生成,其具体过程如下
    • 注册并登录TTS后创建应用(Applications)

Pico-LoRa-SX1262-868M 006.jpg

    • 在当前应用中创建节点设备,点击如下图红框位置

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    • 创建节点设备的各项参数如下图红框中的5个步骤所示,需要保存Step2的DevEUI,Step3的AppKey值以备后用

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应用

LoRa 器件和网络(如 LoRaWAN)使得智能物联网应用能够帮助解决地球面临的能源管理、自然资源减少、污染控制、基础设施效率、防灾等艰巨挑战。Semtech 的 LoRa 器件已在智慧城市、家居和建筑、社区、计量、供应链和物流、农业等领域实现了数百个成功应用案例。LoRa 网络已覆盖 100 多个国家/地区的数亿台器件,致力于打造一个更智慧的地球
SX1262 XXXM LoRaWAN GNSS HAT 005.jpg

本产品测试是基于TTS(The THINGS STACK)Semtech SX1302官方库,若用户自行建立云服务器,请点击参考lorawan-stack,chirpstack

软件说明

环境设置

  • 不熟悉Linux(或树莓派)操作的开发者请查阅文档设置树莓派开启SPI总线等, 按照如下图所示

SX1262 XXXM LoRaWAN GNSS HAT 007.jpg

程序下载

  • 打开树莓派终端, 进去root模式,使用下面命令下载示例程序并解压
sudo su
wget https://www.waveshare.net/w/upload/a/a1/Sx126x_lorawan_hat_code.zip
unzip Sx126x_lorawan_hat_code.zip
cd cd sx126x_lorawan_hat_code/python/lora/
python3 setup.py install # 如需要 sudo 权限, 则在 python3 前面加上 sudo, 第一次下载程序时注意先要安装库
cd example/SX126x/
python3 transmission.py # 此示例程序需要两个 SX1262 XXXM LoRaWAN/GNSS HAT 收发测试, 此命令适用于发送模块
python3 receiver_continuous.py # 此示例程序需要两个 SX1262 XXXM LoRaWAN/GNSS HAT 收发测试, 此命令适用于接收模块
  • sx126x_lorawan_hat_code/python/lora/examples/network 目录下示例程序为单通道网关和节点
cd sx126x_lorawan_hat_code/python/lora/examples/network
python3 LoRa_simple_node.py # 此示例程序需要两个 SX1262 XXXM LoRaWAN/GNSS HAT 收发测试, 此命令适用于节点模块
python3 LoRa_simple_gateway.py # 此示例程序需要两个 SX1262 XXXM LoRaWAN/GNSS HAT 收发测试, 此命令适用于当作单通道网关模块

示例简析

  • 此小结已 transmission.py 和 receiver_continuous.py 为例简析代码


文档

示例程序

数据手册

FAQ

固件不支持修改,可以用在主控使用程序去通信和控制
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售后


联系人:黄工
EMAIL:3005423122@qq.com
电话:0755-83040712
QQ:3005763927
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说明:进行售后服务前,请准备好客户信息(定货单位、定货人等),以供验证