|
E22-400M33S это модуль LoRa на чипе SX1268 от компании EBYTE [1], работающий в диапазоне частот 433/470 МГц, с выходной мощностью 2 ватта, обмен данными и управление осуществляется через интерфейс SPI.
E22-400M33S основан на новой генерации чипа LoRaTM RF SX1268 от компании Semtech (США). Модуль может выдать максимальную мощность 2 ватта на частотах 433/470 МГц. Тактирование осуществляется от точного кварцевого генератора 32 МГц.
[1. Обзор E22-400M33S]
Поскольку в качестве ядра модуля используется оригинальный импортированный SX1268, усилитель мощности (PA) и малошумящий усилитель (LNA) встроены поверх оригинального, что делает максимальную мощность передачи достигающей 2 Вт и дополнительно улучшает чувствительность приема, а общая стабильность связи значительно улучшается по сравнению с продуктами без усилителя мощности и малошумящего усилителя. По сравнению с предыдущим поколением приемопередатчиков LoRaTM характеристики защиты от помех и расстояние связи были улучшены, что еще больше увеличило разрыв с продуктами способов модуляции FSK и GFSK. Продукт может охватывать ультра-широкий применимый диапазон частот от 410 до 493MHz и обратно совместим с SX1278 и SX1276.
Поскольку этот модуль представляет собой чисто модуль трансивера RF, для него необходим управляющий MCU или специальный SPI-инструмент отладки.
Основные функциональные возможности:
● По сравнению с модулем SX1278 модуль SX1268 обладает значительными преимуществами в контексте низкого энергопотребления, высокой скорости передачи данных и дальности связи.
● В идеальных условиях дальность связи может достигать 16 км.
● Модуль содержит встроенные PA (Power Amplifier, усилитель мощности) + LNA (Low Noise Amplifier, малошумящий усилитель), которые значительно увеличивают дальность связи и стабильность обмена данными.
● Максимальная мощность передачи 2 ватта, которая настраивается программно несколькими уровнями.
● Поддерживается свободный от лицензирования глобальный диапазон ISM 433/470 МГц.
● Поддерживается передача данных на скоростях от 0.018 kbps до 62.5 kbps в режиме LoRaTM.
● Поддерживается режим FSK для скоростей до 300 kpbs.
● Сохраняется обратная совместимость с RF-трансиверами серий SX1278/SX1276.
● Большая емкость FIFO, поддержка 256 байт кэша данных.
● Введен новый SF5 коэффициент расширения спектра (spread spectrum factor) для поддержки плотных сетей.
● Поддержка питания от 3.3 до 5.5V.
● Дизайн индустриального стандарта, поддержка расширенного температурного диапазона -40 .. +85°C.
● Опция 2 антенн (IPEX / stamp hole) для упрощения разработки и интеграции.
Варианты использования:
● Домашние системы безопасности и дистанционный бесключевой доступ.
● Умный дом, индустриальные датчики, и т. п.
● Беспроводные системы сигнализации (alarm security systems).
● Встраиваемые системы автоматизации.
● Беспроводные индустриальные системы дистанционного управления.
● Продвинутая измерительная архитектура (Advanced meter reading architecture, AMI).
● Переносные промышленные устройства.
[2. Параметры]
Таблица 2.1. Предельные параметры.
| Основные параметры |
Производительность |
Замечания |
| min |
MAX |
| Напряжение питания (V) |
0 |
5.5 |
Необратимое повреждение модуля при превышении 5.5V. |
| Blocking power (dBm) |
- |
10 |
Вероятность повреждения мала при использовании в непосредственной близости. |
| Рабочая температура (℃) |
-40 |
+85 |
Соответствует индустриальным стандартам. |
Таблица 2.2. Рабочие параметры.
Основные параметры
|
Производительность
|
Замечания |
| min |
Typ |
MAX |
| Напряжение питания (V) |
3.3 |
5.0 |
5.5 |
Гарантируется заявленная выходная мощность при напряжении ≥ 5.0V. |
| Уровни логики (V) |
|
3.3 |
|
Риск повреждения модуля при уровнях логики 5V. |
| Рабочая температура (℃) |
-40 |
- |
+85 |
Соответствует индустриальным стандартам. |
| Рабочий диапазон частот (МГц) |
410 |
433/470 |
493 |
Поддержка диапазона ISM. |
| Энергопотребление |
Ток при передаче (mA) |
|
650 |
|
Мгновенное значение тока. |
| Ток при приеме (mA) |
|
14 |
|
|
| Ток покоя (μA) |
|
2 |
|
После программного выключения (shutdown). |
| Максимальная мощность передачи (dBm) |
32.5 |
33.0 |
33.5 |
|
| Чувствительность приема (dBm) |
-124 |
-125 |
-126 |
Airspeed 0.3 kbps. |
| Airspeed (bps) |
0.6k |
- |
300k |
Программно задается пользователем. |
| 0.018k |
- |
62.5k |
Таблица 2.3. Другие параметры.
| Основные параметры |
Описание |
Замечания |
| Расстояние связи |
12 км |
Чистое и открытое место установки, усиление антенны 5 dBi, высота антенны 2.5 м, скорость передачи данных по воздуху (air rate) 0.3 kbps. |
| FIFO |
256 байт |
Максимальная длина одиночной передачи |
| Частота кварца |
32 МГц |
|
| Режим модуляции |
LoRa |
Рекомендуемый режим |
| Монтаж на печатную плату |
SMD |
|
| Шаг выводов |
2.54 мм |
|
| Интерфейс |
SPI |
Скорость 0 ~ 10 Mbps |
| Размеры |
38.5 x 24 мм |
|
| Интерфейс антенны |
Stamp Holes / IPEX |
Эквивалентный импеданс (волновое сопротивление) 50Ω |
| Вес |
4.9 грамм |
±0.1 грамм |
[3. Размеры и назначение выводов]
Количество выводов 22, размеры указаны в миллиметрах:
Таблица 3.1. Назначение выводов.
| № |
Имя |
Направление |
Назначение вывода |
| 1 |
GND |
|
Земля, общий провод для питания и сигналов. |
| 2 |
|
| 3 |
|
| 4 |
|
| 5 |
|
| 6 |
RXEN |
Вход |
Управление ключом RF приема, подключение в внешнему MCU, активный уровень лог. 1. |
| 7 |
TXEN |
Вход |
Управление ключом RF передачи, подключение в внешнему MCU, активный уровень лог. 1. |
| 8 |
DIO2 |
Вход/выход |
Конфигурируемый порт ввода/вывода общего назначения (подробности см. в руководстве SX1268). |
| 9 |
VCC |
|
Напряжение питания в диапазоне от 3.3V до 5.5V (рекомендуется параллельно подключить внешний фильтрующий керамический конденсатор). |
| 10 |
|
| 11 |
GND |
|
Земля, общий провод для питания и сигналов. |
| 12 |
|
| 13 |
DIO1 |
Вход/выход |
Конфигурируемый порт ввода/вывода общего назначения (подробности см. в руководстве SX1268). |
| 14 |
BUSY |
Выход |
Для индикации статуса (подробности см. в руководстве SX1268). |
| 15 |
NRST |
Вход |
Сброс чипа, активный уровень лог. 0. |
| 16 |
MISO |
Выход |
Выход данных SPI. |
| 17 |
MOSI |
Вход |
Вход данных SPI. |
| 18 |
SCK |
Вход |
Вход тактов SPI. |
| 19 |
NSS |
Вход |
Выборка чипа модуля, разрешение коммуникации через интерфейс SPI. |
| 20 |
GND |
|
Земля, общий провод для питания и сигналов. |
| 21 |
ANT |
|
Сигнал антенны, stamp hole (50Ω импеданс). |
| 22 |
GND |
|
Земля, общий провод для питания и сигналов. |
[4. Основные операции]
4.1. Разработка аппаратуры
● Рекомендуется использовать стабилизированный источник постоянного тока (DC) для питания модуля с минимальными пульсациями напряжения.
● Модуль должен быть надежно заземлен.
● Будьте внимательны с полярностью напряжения питания, ошибочная полярность может необратимо повредить модуль.
● Не допускайте превышения напряжения питания, поскольку это может необратимо повредить модуль.
● Напряжение питания должно быть стабильным.
● Рекомендуется обеспечить 30% запас по току источника питания для обеспечения надежного длительного функционирования.
● Модули должны находиться по возможности как можно дальше от импульсного источника питания, трансформаторов, высокочастотных генераторов и других узлов, которые могут создавать электромагнитные помехи.
● Если предположительно модуль смонтирован на верхней стороне печатной платы (Top Layer), то случайная прокладка высокочастотных трасс на нижнем слое платы (Bottom Layer) будет плохим решением, что может вносить помехи и снизить чувствительность приема.
● Если имеются проводники, создающие значительные помехи возле модуля (высокочастотные цифровые и/или аналоговые сигналы, шины питания импульсных преобразователей), то это может отрицательно повлиять на параметры модуля (дальность связи). Рекомендуется применять тщательное экранирование и изоляцию от источников помех.
● Если вокруг модуля есть устройства, создающие сильные электромагнитные помехи, это также сильно повлияет на производительность модуля. В зависимости от силы помех рекомендуется соответствующим образом удалить модуль от источников помех. Если позволяет ситуация, используйте соответствующую изоляцию и экранирование.
● Если сигнальные линии используют уровни 5V, то они должны быть подключены к модулю через последовательные резисторы 1k .. 5.1k (использование уровней логики 5V не рекомендуется, поскольку есть риск повреждения модуля).
● Постарайтесь держать модуль подальше от высокочастотных физических цепей, например протокола 2.4GHz TTL, USB3.0.
● Конструкция крепления антенны оказывает большое влияние на производительность модуля. Убедитесь, что антенна открыта (не экранирована), желательно направлена вертикально вверх. Когда модуль установлен внутри корпуса, вы можете использовать высококачественный удлинительный кабель для антенны, чтобы вывести антенну из корпуса наружу.
● Антенна не должна устанавливаться внутри металлического корпуса, это приведет к значительному ослаблению расстояния передачи.
● Рекомендуется использовать защитные резисторы 200 Ом на сигналах подключения RXD/TXD внешнего MCU.
4.2. Написание ПО
● Этот модуль совместим с SX1268/SX1262, содержит PA+LNA, его метод управления полностью эквивалентен SX1268/SX1262, так что можно руководствоваться документацией чипов SX1268/SX1262.
● DIO1 и DIO2 это порты ввода/вывода общего назначения, которые можно конфигурировать для различных функций. Так, например, DIO2 можно подключить к TXEN, а не к порту MCU, для управления излучением RF (см. руководство по чипу SX1262).
● DIO3 внутренне используется для питания 32MHz TCXO (DIO3 сконфигурирован для вывода 1.8V).
[5. Основное применение]
5.1. Схема подключения
[6. Часто задаваемые вопросы (FAQ)]
6.1. Слишком мала дальность связи
● Расстояние, на которых возможна связь, зависит от наличия препятствий на пути радиоволн. Например, эффективность антенны сильно снижается, когда она находится рядом с металлическими объектами или помещена внутрь металлического корпуса.
● На частоту потерь пакетов влияет температура, влажность и наличие помех по соседнему каналу.
● Земля поглощает и отражает радиоволны, так что эффективность связи снижается, когда передающая антенна находится слишком низко по отношению к земле.
● Морская вода хорошо поглощает радиоволны, поэтому производительность ухудшается, когда устройство находится близко к уровню воды.
● Регистр выходной мощности (Power register) был установлен некорректно, скорость передачи данных по радио установлена слишком высокой (чем выше air data rate, тем меньше возможное расстояние для радиосвязи).
● Напряжение питания слишком ниже, чем рекомендуется для текущей температуры. Чем меньше напряжение питания, тем ниже передаваемая мощность сигнала.
● Плохое качество антенны или плохое согласование модуля с антенной, некачественный, длинный или неподходящий кабель до антенны.
6.2. Модуль легко вывести из строя
● Проверьте напряжение питания, оно не должно быть выше рекомендуемого значения. Если напряжение превысит максимальное значение, то модуль будет необратимо поврежден.
● Проверьте стабильность напряжения питания, оно не должно слишком сильно изменяться.
● Уделите внимание защите от статического электричества при монтаже и эксплуатации модуля.
● Обеспечьте влажность окружающей среды в допустимом диапазоне. Некоторые компоненты модуля чувствительны к влажности.
● Избегайте использования модуля при слишком высокой или слишком низкой температуре.
6.3. Количество ошибок (Bit Error Rate, BER) слишком высокое
● Рядом находится источник помех в рабочем диапазоне частот. Удалите источник помех или перейдите на работу с другой частотой.
● Форма сигнала тактов SPI отличается от стандартной, есть помехи на сигналах SPI, длина цепей сигналов SPI не должна быть слишком большой.
● Некачественное питание может привести к повреждению данных, проверьте надежность источника питания.
● Плохое качество кабеля подключения или антенного фидера может привести к высокому BER.
[7. Указания по пайке]
Таблицу по параметрам температуры пайки (Reflow Temperature) и график профиля пайки (Reflow Profile) см. в даташите [1].
[Ссылки]
1. E22-400M33S User Manual site:cdebyte.com.
2. E22-900M30S: руководство пользователя. |
