帶ATMEGA328P的定制LoRa基礎(chǔ)模塊

描述

帶 ATMEGA328P 的 LoRa 基礎(chǔ)模塊

由 makeriot2020 提供

2022 年2 月 25 日由makeriot2020

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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)行一些關(guān)于范圍等的測(cè)試。該設(shè)備的制造成本必須超低，并且功耗盡可能低。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我決定使用 RA-02（來(lái)自 AI Tinker，非贊助商）以及 ATMEGA328P，它在休眠時(shí)消耗的電流非常小……（盡管收音機(jī)將一直處于待機(jī)狀態(tài)……）用標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino 或另一個(gè) ATMEGA 驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)板構(gòu)建它可能會(huì)非常混亂（如下圖所示……）

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標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino 會(huì)更糟，因?yàn)槟阈枰?SPI 引腳上進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因?yàn)?RA-02 是一個(gè) 3.3v 設(shè)備，帶有 GPIO，不支持 5v（是的，這是真的，其他一些Youtube 上的帖子和類似的帖子很方便地省略了這個(gè)非常重要的小警告……）因此這個(gè)問(wèn)題需要一個(gè)專用的定制 PCB，分階段設(shè)計(jì)，當(dāng)然要進(jìn)行徹底的測(cè)試……在這樣做的同時(shí)，我需要設(shè)計(jì)一些模塊化的東西可用。我想出了以下設(shè)計(jì)，作為第一階段的原型：

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PCB 基本上是 Arduino Nano 風(fēng)格的 PCB（就 IO 而言），在 SPI 線路（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）。由于原型將主要在實(shí)驗(yàn)室中使用，稍后會(huì)進(jìn)行一些戶外測(cè)試，因此沒(méi)有提供電池充電電路。兩個(gè) LDO 穩(wěn)壓器，5v 和 3.3v 從 7.5 到 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 都分解為標(biāo)題。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，以節(jié)省空間和功率。控制引腳如下：RA-02 模塊 ATMEGA328P

SCK D13

味噌D12

摩思D11

NSS D10

重置 D9

IQR(DIO0) D2（中斷 0）

DIO1 未在第 1 階段原型中分解

DIO2 未在階段 1 原型上破解

DIO3 未在階段 1 原型上分解

DIO4 未在階段 1 原型上分解

示意圖如下

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原理圖 - 第 1 頁(yè)

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原理圖 - 第 2 頁(yè)

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印刷電路板頂部

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PCB底部

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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。下面是一個(gè)非常基本的測(cè)試草圖：請(qǐng)注意，此草圖沒(méi)有任何節(jié)電功能。它純粹用于進(jìn)行非常基本的無(wú)線電測(cè)試......更詳細(xì)的代碼將在項(xiàng)目的后期階段發(fā)布（稍后會(huì)詳細(xì)介紹）

#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)的計(jì)劃

該項(xiàng)目的未來(lái)計(jì)劃包括：– 集成鋰聚合物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 或類似產(chǎn)品集成，構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān)設(shè)備– CAN-BUS 控制器集成，允許在不同但靠近的位置添加多個(gè)傳感器到一個(gè)無(wú)線電模塊– IO 卡，具有電隔離輸入，以及作為繼電器輸出，用于遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控應(yīng)用。PCB 可以訂購(gòu)，或很快從我在 PCBWay 的項(xiàng)目頁(yè)面下載（免費(fèi)下載）設(shè)計(jì)文件……

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