LoRa开发2：终端硬件平台

1 硬件基本框图

一般而言，LoRa终端主要部件包括：MCU，SX1278，TCXO，RF_SWITCH，它们的功能如下表：

部件	功能
MCU	驱动SX1278，实现无线网络协议，与用户系统交互等
SX1278	完成LoRa无线信号的接收与发送
TCXO	为SX1278高频电路提供精确时钟
RF_SWITCH	为半双工的SX1278切换输入或输出状态

一个LoRa终端硬件框图如下所示：

在实际工程应用中，为更好地移植射频部分，会将SX1278、TCXO和RF_SWITCH集成到一个电路板上，做成射频模块。此时，LoRa终端如下所示：

2 射频模块

锐米通信集成了射频模块，该模块的20引脚定义如下图所示：

这20引脚的连接与控制如下表所示：（注：站在SX1278角度，定义引脚类型）

序号	引脚	类型	功能
1	DIO3	数字IO	详见下表“DIO映射模式”
2	DIO4	数字IO
3	DIO5	数字IO
4	SCK	输入	MCU给SX1278提供SPI时钟源
5	MISO	输出	SPI数据总线，MCU输入，SX1278输出
6	MOSI	输入	SPI数据总线，MCU输出，SX1278输入
7	NSS	输入	SPI片选，低电平有效
8	RXTX	输出	SX1278工作状态，高电平=TX，低电平=RX
9	RXE	输入	详见下表“RF_SWITCH控制”
10	GND	–	地
11	ANT	–	天线
12	GND	–	地
13	TXE	输入	详见下表“RF_SWITCH控制”
14	DIO0	数字IO	详见下表“DIO映射模式”
15	DIO1	数字IO
16	DIO2	数字IO
17	IOVCC	输入	低电平=关闭TCXO，一般用于低功耗；高电平=开启TCXO，一般用于射频接收或发送
18	RST	输入	低电平=复位SX1278；高电平=SX1278正常工作
19	GND	–	地
20	VCC	–	电源，支持1.8V～3.7V

 

表“DIO映射模式”（配置寄存器，SX1278这6个引脚对相应事件做出响应）

映射	DIO5	DIO4	DIO3	DIO2	DIO1	DIO0
00	Mode Ready	CadDetected	CadDone	FhssChangeChannel	RxTimeout	RxDone
01	ClkOut	PllLock	ValidHeader	FhssChangeChannel	FhssChangeChannel	TxDone
10	ClkOut	PllLock	PayloadCrcError	FhssChangeChannel	CadDetected	CadDone
11	–	–	–	–	–	–

 

表“RF_SWITCH控制”

射频工作状态	RXE	TXE
发送数据	低电平	高电平
接收数据	高电平	高电平
CAD侦听	高电平	高电平

 

3  MCU

MCU选型是硬件设计中非常重要的环节，锐米LoRa终端的MCU选用ST公司的STM8L151C8T6，主频达到16MHz，RAM为4KB，ROM为64KB，低功耗十分出色，性能稳定。我们的选型依据如下表：

选项	指标
价格与供货保证	价格适中，该芯片是ST大批量出货的品种，供货稳定。
主频	16MHz，满足终端运行需求。
硬件接口	外设丰富，尤其RAM=4KB可以承载较复杂的软件系统。
操作系统	可以运行Contiki、OSAL和embOS等
应用领域	工业级芯片，工作温度范围较宽：-40～+85℃
功耗	非常出色，休眠功耗仅0.4uA，支持5种节能模式
封装	LQFP48封装，容易焊接，引脚数量适中
可延续与继承性	支持引脚兼容的STM32系统芯片，方便升级
仿真器	ST LINK 仿真器，便宜，方便
技术支持	ST提供驱动库，丰富的手册和应用案例
开发工具	IAR和Keil等IDE都支持开发该芯片
开发周期	官方提供源代码和评估板，可以缩短开发周期

4 终端接口

终端需要从外界取电，与外界通信，为此，锐米LoRa终端保留如下接口：