Lora 模块E22-400T22D(SX1268, 22dBm)

Posted 2021-06-06 Milton

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

1. 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
2. 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
3. RXD, 输入, TTL串口输入
4. TXD, 输出, TTL串口输出
5. 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
6. VCC, 电压范围2.3- 5.5V
7. 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

1. 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
2. UART配置: 波特率9600bps, 奇偶校验8N1
3. 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
4. 模块功率: 10dBm --> 两个模块近距离测试时, 设为最小功率
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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

1. 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.
2. 勾选16进制发送, 不勾选发送新行
3. 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
4. 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
5. 反向测试只需要将00 02修改为对方的模块地址
6. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。