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轻松实现远距离通信——P-NUCLEO-LRWAN1评测

P-NUCLEO   LRWAN1   ST   LoRa   SemTech   低功耗远距通信   
  • 作者:SATURN
  • 来源:21ic
  • [导读]
  • LoRa之风愈吹愈劲,ST也与SemTech合作推出了P-NUCLEO的LoRa套装、一个Discovery的LoRa板子以及一个拓展板。这次我们就先来给大家评测一下基础版的入门P-Nucleo-LRWAN1套装,一起来看看STM32+LoRa会有什么化学反应产生。
  • Genuino101 (Arduino101)
  • PIC32-PINGUINO-OTG
  • CY8CKIT-040 PSoC 4000先锋开发套件
  • OM11074
  • CC3220SF LaunchPad (CC3220SF-LAUNCHXL)
  • Arduino 树莓派扩展板
  • OLIMEXINO-STM32
  • MP3 Click
不可否认,在过去的几年,IoT在智能家居及可穿戴市场顺风顺水,一路高歌猛进。然智能手表也好,智能家居网关也罢,都有一个逃不开的宿命:距离,通信距离正制约着IoT的进一步发展。用文艺青年的话来说,距离能产生美;但对于IoT设备来说,500米之外的手表及网关,都变成了别人家的手表及网关。 所以现在NB-IoT及LoRa很火,有需要就有市场!LPWAN(低功耗网络)其实也不是新东西,现有的军事及太空通信中早已在使用,突然出现在大众视野中的LPWAN技术,只不过意味着LPWAN的商业化进程正在逐渐实施。荷兰及韩国正在实施全国性的LoRa网络,已领先NB-IoT一步。 作为IoT从业者,我们没有理由不关注!目前的情况是,相比NB-IoT来说,LoRa类产品更丰富一些,基于LoRa技术的评估套件及模块已有不少。今天要和大家一起来体验的是P-NUCLEO-LRWAN1评估套件,这是ST和SemTech联合推出的一款评估套件,主打低功耗及远距离通信。 先从P-NUCLEO-LRWAN1套件开箱开始今天的体验之旅。
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P-NUCLEO-LRWAN1产品包装,可以看到包装盒上的Ultra-low-power and LoRa字样,该套件提供了低功耗及LoRa特性,实际上该套件由两块组成,一块NUCLEO-L073开发板,一块SX1272 mbed shield。
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打开包装后,意外的发现还提供了一根SMA天线,与2.4G或5G天线不同的,这是专门为Sub-GHz设计的低频天线。
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NUCLEO-L073RZ开发板,这是ST NUCLEO64系列中的低功耗开发板,板载STM32 L073低功耗MCU,开发板上集成STLINK-V2/1调试器,集成ARDUINO UNO R3兼容接口,LoRa模块通过该接口与NUCLEO开发板连接并通信。
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SX1272 mbed shield模块,提供LoRa RF功能,开发板上可以看到mbed字样,表明支持mbed开发。SEMTECH公司的SX127X系列芯片,提供了不同的RF特性,如SX1272主要支持ISM频段中的868MHz,SX1276则支持433及868MHz通信。另外还注意到模块上提供了Grove兼容接口,方便连接Grove兼容的传感器。
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SX1272 mbed shield模块的背面,可以看到引出的Arduino UNO R3兼容引脚,与NUCLEO底板连接并通信,当然也可以直接连接到ARDUINO开发板。
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LoRa天线特写,官方文档没有详细的介绍具体的参数,考虑到SX1272主要针对868频段,这应该是一根868兼容的天线。
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连接上天线后的LoRa模块,看上去高大上了许多。
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LoRa与NUCLEO合体后的样子,视觉效果非常不错。 还有其它一些硬件的特写,一并分享如下
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LoRa(Long Rang, low Power)是构建IoT网络中非常重要的技术,主要特性有三:远距离、低功耗、大容量。相比于其它的无线通信技术来说,LoRa更适合构建物理覆盖范围非常的大的物联网,低功能特性在需要使用电池供电的场合尤其适用。一个典型的LoRa应用架构如下
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最低层是具体的ISM通信频段,ISM通信频段可免许可使用,不需要支持费用。不同区域使用的频段范围不同,如欧洲主要使用868频段,美国使用915频段,亚洲地区一般使用的是433频段。 LoRa使用不同的频段来调制信息。LoRa使用扩频技术来实现远距离及低功耗,不同的调制参数适用不同的场合,例如不同的传输距离,一个典型的配置列表如下
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在距离与速度之间,我们通常要做一个折衷,更远的传输距离意味着更多功耗,更低的数据传输率。 在LoRa之上就是LoRaWAN,这是LoRa联盟制定的LoRa通信规范,对应网络通信协议中的MAC子层。LoRaWAN网络是典型的星形拓扑结构,由多级设备组成,如下
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网关(Gateway)连接具体的LoRa结点,这些结点与网关交换信息。网关的另一端连接现有的Internet网络,将信息上传到网络上供应用程序处理,该过程(数据)称为上行(Uplink),应用程序的信息也可以通过网络经网关发送到每个结点,称之为下行(downlink)。
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