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来自Arduino的小巧的LoRa开发板——MKR WAN 1300开发板评测

Arduino    LoRa    MKR WAN    Atmel   SAMD21   Murata    CMWX1ZZABZ   
  • 作者:SATURN
  • 来源:21ic
  • [导读]
  • LoRa的优势在于低功耗和远距离,理论上来说,相比于BLE和WiFi更具优势。不过在可穿戴领域,依旧是BLE一枝独秀;而WiFi则一直独霸着局域网无线通信领域。相对来说,LoRa在工业应用方面正逐渐显露自己独特的优势。市面上LoRa产品不少,大多以模块的方式提供给用户,借助三方MCU来实现自己的远程通信功能。

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LoRa的优势在于低功耗和远距离,理论上来说,相比于BLE和WiFi更具优势。不过在可穿戴领域,依旧是BLE一枝独秀;而WiFi则一直独霸着局域网无线通信领域。相对来说,LoRa在工业应用方面正逐渐显露自己独特的优势。市面上LoRa产品不少,大多以模块的方式提供给用户,借助三方MCU来实现自己的远程通信功能。

MKR WAN 1300是一款功能强大的主板,结合了MKR Zero和LoRa连接的功能。对于希望设计物联网项目的制造商而言,它是理想的解决方案,而且在具有低功耗方面具备自己独特的优势,使用Arduino来开发和测试,也减少了对专业人员的技术需求。

MKR1300使用两节1.5V AA/AAA电池或外部5V为电路板供电,从一个源切换到另一个源是自动完成的。良好的32位计算能力,类似于MKR ZERO板,丰富的GPIO接口,低功耗LoRa通信以及用于代码开发和编程的Arduino软件的易用性等特性,使得该主板成为紧凑外形的新兴物联网电池供电项目的首选。另外 USB端口可用于为电路板供电,ArduinoMKR WAN  1300能够在连接或不连接电池的情况下运行,具备很低的功耗。

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虽然说包装好坏不影响产品使用体验,不过有了极富科技感的外包装,格调还是要高一点的。

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包装盒背面有个laser标签,从不同的角度看,可以看到很漂亮的Arduino logo,赞!

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开发板上两个主要器件:一个是Atmel SAMD21,另一个是Murata CMWX1ZZABZ LoRa模块。前者让我们体验Arduino,后者让我们体验LoRa,二者合起来,就是MKR1300的极致方便和简单易用了。

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Arduino Zero兼容引脚使用过孔排针来引出,正反两面都可以连接外设,同时也非常方便和其它扩展板来进行连接以扩展功能。

ATSAMD21G18是一款低功耗,高性能的基于ARM®Cortex®-M0 +的闪存微控制器,是各种家庭自动化,消费,计量和工业应用的理想选择。

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它的特点主要包括:

• 256KB闪存和32KB SRAM

• 工作频率高达48MHz

• 六个串行通信模块(SERCOM)可配置为UART / USART,SPI或I2C,三个16位定时器/计数器,32位实时时钟和日历,20个PWM通道,一个14通道12位ADC,一个10位DAC

• 全速USB设备和嵌入式主机

• 支持多达120个触摸通道

• 1.62V至3.63V电源

• 易于将引脚迁移到SAMD21G和SAMD21J器件

• 由Atmel Studio,ASF和SAM D21 Xplained Pro套件提供支持

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CMWX1ZZABZ是一种新型,紧凑,低成本,低功耗的广域网(LPWAN)无线模块,支持LoRaWAN远程无线协议。这款新型独立模块尺寸仅为12.5 x 11.6 x 1.76 mm,采用金属屏蔽封装,包括Semtech SX1276超远程扩频无线收发器和STMicro STM32L0系列ARM Cortex-M0 + 32位微控制器(MCU)。集成的TCXO具有强大的低漂移热特性,可为RF收发器提供精确的时钟源。 可以通过UART,SPI或I2C外设接口实现与模块的通信。ADC和多达18个GPIO为连接传感器,开关和状态LED提供了充分的灵活性,该模块由2.2至3.6 VDC电源供电。Murata CMWX1ZZABZ模块具有预认证的无线电监管认证,适用于世界上大多数地理区域的868和915 MHz工业,科学和医疗(ISM)频谱。

正常输出功率为+14 dBm,但可以选择PA增强功能,以便在远距离应用或终端设备位于室内信号较差的位置时将RF输出增加至+ 20dBm。MCU包括192 kB闪存和20 kB RAM,并具有足够的内存来嵌入客户应用程序和托管其他调制堆栈。此外,可选的STSAFE安全元件可以集成到MCU中,以增强网络安全功能。

该模块的典型应用包括智能计量,可穿戴设备,跟踪,M2M和物联网(IoT)边缘节点。该模块可适应各种温度,工作温度范围为-40至+ 85°C。

MKR1300支持使用Arduino来进行开发,使用之前先要添加硬件平台的支持,在Arduino的开发板管理器里添加MKR1300支持

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安装过程中也会添加对该板的驱动支持。

除了添加硬件平台外,还要添加MKRWAN库,该库封装了LoRa的底层驱动支持,在Arduino里直接调用相关的API就可以实现通信功能,无需关心LoRa的具体细节,只需要指定通信参数即可。

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这样开发环境就准备得差不多了。

不过要使用LoRa来通信,我们一般还需要一个LoRa网关,如果所在地区已有LoRa网关覆盖,就可以跳过这一步,如果没有,自己准备一个吧!这里使用的是Pilot RK831网关来实现信号的转发。

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一个典型的LoRa通信网络如下

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通信包括结点、网关及网络服务器(含应用程序),这里使用TTN(The Thingsnetwork)来做为服务器,首先得在TTN上建立一个应用程序,以配合网关来处理数据。

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