Lora 模块E22-400T22D(SX1268, 22dBm)
无线串口(UART)模块, 基于SEMTECH SX1268射频芯片, 具有多种传输方式, 工作在410.125至493.125MHz频段(默认 433.125MHz). LoRa扩频技术, TTL电平输出, 兼容 3.3V 与 5V 的IO口电压. E22-400T22D is a wireless serial port module (UART) based on SEMTECH's SX1268 RF chip. It has multiple transmission modes, working in 410.125MHz - 493.125MHz, frequency (default 433.125MHz), LoRa spread spectrum technology, TTL level output, compatible with 3.3V and 5V IO.
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硬件规格
- [IC] ：SX1268
- [Frequency] ：410.125 - 493.125MHz
- [Power]：22dBm
- [Distance] ：5km
- [Size]：21mm x 36mm
- [Weight]：6.7±0.2g
PIN脚定义
PCB元器件面朝向自己, 天线口朝右, 右侧的三个孔为GND, 左侧的8个PIN脚, 自上而下分别为
- M0, 输入(极弱上拉), 和M1配合决定模块的4种工作模式, 不可悬空, 如不使用可接地
- M1, 输入(极弱上拉), 和M0配合决定模块的4种工作模式, 不可悬空, 如不使用可接地
- RXD, 输入, TTL串口输入
- TXD, 输出, TTL串口输出
- AUX, 输出, 用于指示模块工作状态; 用户唤醒外部MCU, 上电自检初始化期间输出低电平; 可以悬空
- VCC, 电压范围2.3- 5.5V
- GND, 模块地线
工作模式和功耗
| 工作模式 | M0/M1逻辑电平 | mPower1203测试数据 | 规格书数据 |
|---|---|---|---|
| 一般模式 | 0 / 0 | 10.817mA | Typ.=11mA |
| WOR模式 | 1 / 0 | 132.775uA, 1.984s周期脉冲 | n/a |
| 配置模式 | 0 / 1 | 6.38mA | n/a |
| 深度休眠 | 1 / 1 | 4.48uA | Typ.=2uA |
- 一般模式
- 发射: 通过串口输入数据, 模块启动无线发射
- 接受: 模块无线接收功能打开, 收到无线数据会通过TXD输出
- WOR模式
- 可以配置为发射方或监听方. 工作在监听模式可以节省大量功耗
- 监听模式间隔周期可以配置, 间隔越长, 平均功耗越低但数据延迟越大. 收发双方必须一致
- 发射: 定义为发射方时, 发射前会自动增加一定时间的唤醒码
- 接收: 与一般方式一致
- 配置模式
- 发射: 关闭
- 接收: 关闭
- 通过串口访问寄存器, 读取或配置模块工作状态
- 深度休眠
- 发射: 关闭
- 接收: 关闭
- 由深度睡眠模式切换到其他模式, 模块会重新配置参数, 配置过程中AUX保持低电平直至配置完毕. 上位机根据检测AUX上升沿进入工作状态
工作模式的切换 模式的切换是根据M0, M1的高低电平实时判断的, 当M0和M1的电平发生变化后
- 若模块空闲，1ms后，即可按照新的模式开始工作
- 若模块有串口数据尚未通过无线发射完毕，则发射完毕后，才能进入新的工作模式
- 若模块收到无线数据后并通过串口向外发出数据，则需要发完后才能进入新的工作模式
- 总之: 模式切换只能在AUX输出1的时候有效，否则会延迟切换, 建议检测AUX引脚输出状态，等待输出高电平后2ms再进行切换
使用休眠模式节电 当模块从其他模式被切换到休眠模式时, 如果有数据尚未处理完毕, 模块会将这些数据(包括收和发)处理完毕后才能进入休眠模式。这个特征可以用于快速休眠，从而节省功耗. 例如: 发射模块工作在模式0, 用户发起串口数据"12345", 然后不必等待AUX引脚空闲(高电平), 可以直接切换到休眠模式, 并将用户主MCU立即休眠, 模块将用户数据全部通过无线发出后, 1ms内自动进入休眠, 从而节省MCU的工作时间, 降低功耗.
配置
接线
因为涉及到M0和M1接GND和VCC, 所以用面包板更方便一些, 将模块插在面包板上
| E22 | USB2TTL |
|---|---|
| 1:M0 | GND |
| 2:M1 | VCC |
| 3:RX | TX |
| 4:TX | RX |
| 5:AUX | |
| 6:VCC | VCC |
| 7:GND | GND |
软件配置
使用Ebyte提供的配置软件进行配置
- 点击打开串口->读取参数, 这时候会提示读取成功, 显示模块的参数
- UART配置: 波特率9600bps, 奇偶校验8N1
- 传输方式: 定点 --> 注意如果要在两个模块间做相互发射和接收测试, 需要设置为定点方式
- 模块功率: 10dBm --> 两个模块近距离测试时, 设为最小功率
- 模块地址: 1 --> 两个模块测试互相发送接收时, 要设为不同的地址, 这里填的是十进制
- 频率信道: 23 --> 这里填的是十进制, 0-83分别代表84个信道, 实际频率=410.125+CH * 1M
- 空中速率: 2.4kbps -> 通信双方空中速率必须相同, 速率越高延迟越小, 传输距离越短
- 点击写入参数
传输测试
在一般模式下进行传输测试
接线
| E22 | USB2TTL |
|---|---|
| 1:M0 | GND |
| 2:M1 | GND |
| 3:RX | TX |
| 4:TX | RX |
| 5:AUX | |
| 6:VCC | VCC |
| 7:GND | GND |
测试
- 打开两个XCOM软件, 分别连接对应的COM口, 连接参数使用波特率9600, 停止1, 数据8, 校验N.
- 勾选16进制发送, 不勾选发送新行
- 输入
00 02 17 68 74 74 70 73 3A 2F 2F 6D 73 63 68 6F 65 66 66 6C 65 72 2E 63 6F 6D 0D 0A, 点击发送- 数据说明:
00 02是对方模块的模块地址,17是对方模块的频率信道, 16进制的17对应了十进制的23, 后面的字符串是https://mschoeffler.com 的16进制码
- 数据说明:
- 另一个模块应当会收到
68 74 74 70 73 3A 2F 2F 6D 73 63 68 6F 65 66 66 6C 65 72 2E 63 6F 6D 0D 0A - 反向测试只需要将
00 02修改为对方的模块地址 - 如果将
00 02修改为FF FF, 则无论对方是什么模块地址, 只要是这个频率信道的都会收到
收集的信息
穿墙性能不行
Lora技术的优缺点
- 大家都知道Lora这项技术的优势就是距离远，绕射性和抗干扰性好。确实是，貌似Lora也就这几个优势。首先是距离远，20dbm的发射功率，在300bps的空中速率下，相对空旷的环境以及离地两米时是可以传将近6公里的。这个距离已经非常远了，老一点的FSK调制，例如A7139这颗老芯片，20dbm的发射功率能够传输1公里就已经很好了。所以在远距离方面Lora是有绝对优势的。另外绕射性和抗干扰性方面，在低于噪音25~30dbm的时候还能够把信号提去出来。Lora调制类似于线性调制，如果用3D的频谱可以很直观的看出Lora信号线性的变化。目前来看市场上主流的SUB 1G模组只有Lora是用的线性调制，其他的比如A7159这种扩频技术，是远远比不过Lora调制的。
- Lora的最大的缺点是速率低，若采用相对较大速率的话Lora优势完全体现不出来，所以其远距离是建立在低速率基础上的。就像有的人在选出的时候可以传输10公里甚至15公里。说能传输这么远确实是可以，但是实际的应用环境能达到要求吗？在低于300bps以下的速率几乎就不可用。而且若想要更低的速率对晶振精度的要求也非常高，其模组的成本有的考虑。另外一点就是功耗，Lora的接收电流和20dbm的发射电流都不算低，市场上电流低的片子有很多。所以Lora只适合低速率下远距离、通信频次低、实时性要求不高的场合。
- 另外一个很严重的问题是Lora模式下没有同步字和地址码。这样话当产品分布很密集的时候会有很严重的干扰问题，当然你可以说划分频点，但这在管理上、安装调试、后期维护上会增加很大的工作量。而且Lora在距离比较近的时候, 不同频点也能够通信，而且没有规律可言。
SX1276与SX1278的区别
2013年SEMTECH首次推出带扩频技术的Sub-GHz产品芯片，由于其相对传统FSK与GFSK在传输距离和抗干扰能力方面的优势而倍受市场关注，目前，SEMTECH的扩频芯片SX1276/7/8覆盖了几乎整个Sub-1GHz的4个频段：433/470/868/915M。其中，SX1278与SX1276性能几乎没有差别，SX1278主要针对于433M与470M网段的地区，包括中国，东南亚，南美与东欧地区。SX1276则主要覆盖欧洲与北美等使用的868M和915M频段。在封装上两颗芯片略有区别，引脚定义无法兼容，所以两种芯片开发出来的产品外围电路不同，必须重新设计布局。
APPCON提供了两种分别基于SX1278和SX1276的RF透传模块方案APC340，硬件上分别支持433/470M与868/915M，实际测试中不同频段的APC340通信距离和穿透力方面几乎一致。
在几乎相同环境和条件下，APC340在扩频模式下传输距离比GFSK远0.5-0.8倍，且速率越低差距越明显，这正符合了LoRa扩频传输的优势和特点。
SX1268与SX1278的区别
SX1278/6仅有一种配电方式，最大发射功率20dBm，要达到最大发射功率，需使用第27脚(PA_BOOST)，发射电流120mA@20dBm。SX1268最大发射功率可达22dBm，带有两种配电方式，低压差稳压器(LDO)以及高效率降压DC-DC转换器，可选择DC-DC形式，发射电流118mA@22dBm。
SX1278/6的接收电流约为12mA左右，SX1268在DC-DC方式下，接收电流约为5mA左右；三者能达到的最高灵敏度为-148dBm。
在LoRa调制下，SX1278/6的扩频因子6-12，BW 7.8-500kHz，空中速率0.018-37.5kbps。而SX1268的扩频因子5-12，BW 7.81-500kHz，空中速率0.018-62.5kbps。可以看出在LoRa调制下，SX1268可以达到的空中速率要比SX1278/6大得多。
